CN105761183A - 知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统，所述系统流程主要如下：基于知识点体系建立“知识点体系教学方法”，通过知识点内在关系（联系）建立知识点关系网络，建立学习资料与知识点的智能映射关系，实现教学质量的实时有效监测。本发明基于知识点体系及知识点的内在逻辑关系建立一套行之有效的教学实时监察体系，使得系统能够实时分析、报告每个学生对各知识点、学习材料等的掌握程度，一方面智能化地给学生教师提供个性化且适合学生当前学习阶段的学习解决方案，另一方面教师也可以结合系统报告给学生部署个性化的学习内容、提供更有针对性的个性化辅导。

Description

知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统

技术领域

本发明专利属于电子教学技术领域，尤其涉及一种知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统。

背景技术

传统的计算机（或网络等其他信息技术方式）辅助教学以及其他自适应教学系统存在这样一些缺陷：不了解学生当前学习的状况，当学生发生困难时，不能诊断原因并提出有针对性的指导，不能做到因材施教，既不能灵活地辅助教师教学，也不能实现主动的、智能化的辅助学生学习。这些缺陷主要是由于没有一套能够合理、准确、及时度量并检测教学质量的系统对学生的学习情况进行有效的实时监测，不能及时给予学生最合理的学习资料，提供最有效率的个性化教学改进方案，使得学生要么陷入无穷无尽的“题海”，要么因挫败感而放弃主动学习。

据我们研究发现，现有教学模式（包括课堂教学及其他在线教育）主要有以下几个重要的不足（或者说需重点改进并突破创新）之处：

1、现有的教学模式（包括课堂教学及其他在线教育），主要是基于教案，围绕教学内容、教学目标、教学重点难点展开，或者是部分围绕提炼的个别重要知识点展开，未形成甚至还未提出统一的用于度量教学质量的指标及体系，因而不能对学生的学习情况、教学质量进行实时的有效监控和教学反馈指导。

2、现有的教学模式（包括课堂教学及其他在线教育）无法及时给学生提供个性化的教学改进方案，要么是给学生反复提供随机的学习材料（有的自适应教学系统或在线教育系统甚至让学生自己在茫茫网络上筛选自己的学习材料，犹如大海捞针），要么是让学生进行无效的题海战术。

3、目前的教学方法论还无法给自适应教学系统提供完备的、科学的、合理的、高效的、及时的测度学生学习现状的理论基础或方法。尽管有不少人已经研究了“知识点教学法”，并构建关于知识点学习的相关理论，但这些理论还主要关注于“围绕知识点学习教材，深化教材。用知识点去展开教材的逻辑序列，用知识点去搭建知识结构，用知识点去培训学生的各种能力”（引自百度百科词条）。这种传统的知识点教学法关注的重点往往是部分关键知识点或一些零散的不成体系的知识点，因此造成现有的教学模式（包括课堂教学及其他在线教育）大多以通过罗列部分知识点或者在教学内容和教学目标中提炼个别重要知识点的方式开展教学活动，完全不能发挥知识点体系的功能和作用。

发明专利内容

为了解决上述技术问题，本发明专利提供了一种知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统。

本发明专利是通过以下技术方案实现的：一种知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统，所述系统基于知识点体系建立“知识点体系教学方法”：现有的教学模式（包括课堂教学及其他在线教育）和传统的知识点教学方法主要通过罗列部分知识点或者在教学内容和教学目标中提炼个别重要知识点的方式开展教学活动。与此不同，我们的教学完全基于对知识点的掌握程度而开展，并通过建立合理的、完备的知识点体系，形成基于知识点体系的科学教学方法（以下简称“知识点体系教学方法”），这样才能真正发挥知识点教学方法的威力。知识点体系教学方法的特征在于针对某个学习科目、学习内容、学习目标或者学习阶段，从整体知识内容、知识结构出发，构建一个相对完备的知识点体系（一般由教师或者承担教师相关作用的人员或机构——如自适应教学系统的内容开发人员——完成这一工作），该知识点体系涵盖对应的学习科目、学习内容、学习目标或者学习阶段，教学活动依据知识点体系的部分或全部知识点展开；同时，教学素材和学习材料依据知识点进行建立，包括知识点之间的逻辑关系、知识点（最佳）学习路径、知识点描述、例子、习题、测试题，以及各种学习材料和各知识点的智能映射关系；知识点体系教学法以知识点为纲和教学基础，一切教学活动（包括线上的和线下的）都主要以知识点为中心，教学评价也主要以学生对知识点的掌握情况进行科学度量和评估。

所述系统通过知识点内在关系（联系）建立知识点关系网络：在已建立的相对完备的知识点体系内，通过知识点的内在关系（或者内在联系，例如知识点的前置知识点和后续知识点）建立知识点关系网络，并理清知识点（最佳）学习路径，形成有机的、智能化的知识点网络体系，提升知识点体系教学方法的系统性和科学性。

所述系统建立学习资料与知识点的智能映射关系：通过对例题、教案、视频、课外阅读材料、习题、测试题等学习资料的科学分类及属性管理，建立学习资料和知识点的自动化的智能映射关系、使用标准、应用方法；智能映射关系包括但不限于学习资料所包含的知识点明细及权重、知识点的认知属性和学习属性、知识维度等。

所述系统实现教学质量的实时有效监测：及时高效地评估学生对知识点掌握水平（绝对水平及相对水平），实现教学质量的实时跟踪检测。通过学生习题、测试题等的测试结果，从知识维度、知识点之间的关系以及知识点与题之间的关系等方面评价出学生对知识点的掌握水平，从而全面反映出学生知识基础、认知结构、认知过程与特点等。据目前我们掌握的情况，在我们之前还未有人提出一个有效的学生知识点掌握水平（或者知识水平）度量体系，甚至部分教学系统还未提出任何学习效果检测方式。

所述系统提供个性化的自适应学习方案：首先，系统可以自主地、智能地为学生提供个性化的学习（改进）解决方案。系统根据学生对知识点的掌握水平，利用“学习资料与知识点的智能映射关系”，给学生提供一个适应自己当前学习阶段的学习（改进）解决方案，提供其最适合的学习资料，从而达到个性化学习目的，提高学习效率。

其次，学生和教师在系统的辅助下均能及时高效地掌握学生的学习情况；通过各种教学互动方式，教师可以在系统的提示下结合实际情况对学生的个性化学习方案进行人工完善，甚至提供其他合适的线上和线下指导，从而提高教学效率。

本发明专利具有以下有益效果：

（一）实现教学质量的实时有效跟踪监测

我们基于知识点体系首次提出并建立了“知识点体系教学方法”，首先实现了教学质量的系统化、标准化和科学化度量，解决现有的教学模式（包括课堂教学及其他在线教育）无法准确度量教学质量的问题。同时，我们的方案还能实现教学质量的实时监测、反馈，从而提供个性化解决方案。

（二）通过教学精细化和模块化的有机结合，实现知识网络化教学，提高教学效率

1、知识点体系教学方法通过建立合理的、完备的知识点体系，使得教学内容、教学目标、学习过程、学习结果更为精细化。

2、通过知识点之间的关系对知识点进行有机整合，形成知识点体系教学方法的模块化管理，并使得教学内容能形成一个有机的智能网络，从而提高学习的效率。

（三）实现知识点与学习资料的智能映射（和连接）

我们的方案构建了有效的知识点与学习资料的智能映射（和连接）关系与方式，从而使得：一方面学生的学习材料更有针对性，另一方面使得学习过程更具有扩张性、延伸性、关联性、系统性等网络化特征，从而提高学习的关联度和效率。而现有的教学模式（包括课堂教学及其他在线教育）基本没有对学习资料及学习目标（如我们方案中的知识点）进行任何智能的关联。

（四）依据教学质量实时监测报告提供个性化教学改进方案，从而实现真正的个性化教学，提高教学效率。

虽然现有的教学模式（包括课堂教学及其他在线教育）绝大部分都声称自己是个性化的教学模式，但事实上他们的个性化教学不外乎只实现了学生自主选择学习材料这一个“伪个性化教学”方式；虽然现在也有个别系统和方案实现了一些简单的学习资源推送功能，但据我们了解和研究，这些系统和方案因为缺少科学的教育方法论基础，并未实现真正意义上的个性化教学。我们的方案不仅可以实现学生自主选择学习材料这个基本的学习方式，还能在教学质量实时监测报告的指导下实现真正的个性化教学，具体实现路径主要有以下两种：

1、系统可以自主地、智能地为学生提供个性化的学习（改进）解决方案。系统根据学生对知识点的掌握水平，利用“学习资料与知识点的智能映射关系”，给学生提供一个适应自己当前学习阶段的学习（改进）解决方案，提供其最适合的学习资料，并通过个性化的查缺补漏练习和提高练习等方式进行反馈，从而达到个性化学习目的，提高学习效率。

2、教师和学生在系统的辅助下均能及时高效的掌握学生的学习情况。教师和学生可以通过各种教学互动方式，使得教师在系统的提示下结合实际情况对学生的个性化学习方案进行人工完善，甚至提供其他合适的线上和线下学习指导，提供真正的个性化自适应学习方案，学生再结合自己情况进行选择性的学习，从而提高教学效率。

附图说明

图1为本发明专利方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明专利作进一步说明。

实施例

如图1所示，一种知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统，所述系统流程主要如下：

本发明的具体实施可以简单分为两个阶段：1、知识点体系及学习构建阶段；2、学习过程阶段。其中第一阶段可以简单分为三个步骤或流程，即如图1所示1.1、1.2和1.3；第二阶段可以简单分为六个步骤或流程，即如图1所示的2.1、2.2、2.3、2.4（2.4.1和2.4.2）、2.5和2.6。其中第二个阶段学习过程是一个循环进行，不断螺旋提升的过程，可以随时开始、随时暂停、随时继续。

步骤1.1：建立知识点、知识点体系及评测指标

基于知识点体系教学方法，根据特定的教学目标、教学内容、教学科目、教学阶段等实际情况，首先编制知识点目录并建立一个相对完备的知识点体系，知识点及知识点体系的制定标准和依据（如知识点细分的程度）可根据实际情况进行调整。其次，从认知科学、教育理论等方面，确定知识点的度量属性。

步骤1.2：建立知识点关系并构建知识点关系图

在已建立的相对完备的知识点体系内，通过知识点的内在关系（或者内在联系，例如知识点的前置知识点和后续知识点）建立知识点关系网络，构建知识点关系图，并理清知识点（最佳）学习路径，形成有机的、智能化的知识点网络体系。

步骤1.3：建立学习资料库并与知识点进行智能映射

通过对例题、教案、视频、课外阅读材料、习题、测试题等学习资料的科学分类及属性管理，建立学习资料和知识点的自动化的智能映射关系、使用标准、应用方法；智能映射关系包括但不限于学习资料所包含的知识点明细及权重、知识点的认知属性和学习属性、知识维度等。

步骤2.1：学生学习

学生根据教师教学计划安排或课程安排（或者学生自主学习计划，或者系统定制学习计划），对系统输入提供的知识点及学习材料进行学习。学生开始学习可以是开始学习新课程和新知识点，也可以是复习原有课程和知识点，也可以是继续原有暂停学习的内容（步骤2.6）。

步骤2.2：教学监测并及时出具监测报告

及时高效地评估学生对知识点掌握水平（绝对水平及相对水平），实现教学质量的实时跟踪检测。通过学生习题、测试题等的测试结果，从知识维度、知识点之间的关系以及知识点与题之间的关系等方面评价出学生对知识点的掌握水平，从而全面反映出学生知识基础、认知结构、认知过程与特点等。同时，系统可根据实时学习情况提供实时的学士个人教学监测报告。

步骤2.3：知识点掌握程度分析及判断

根据学生实时教学监测报告、教学目标和要求、教师人工干预目标等内容，分析和判断学生对每一个知识点的掌握程度，判断每个学生是否需要在该知识点及其前置知识点是否需要改进学习。

步骤2.4.1：提供改进方案（主要以改进性学习资料为主）

如果学生需要在某些知识点学习方面改进，则系统根据分析报告，并根据系统算法，智能地为每个学生提供不同的改进方案和改进学习材料。

步骤2.4.2：提供提升方案（主要以扩展性、提升性学习资料为主）

如果学生不需要在某个知识点学习方面改进，则系统根据分析报告，并根据系统算法，智能地为每个学生提供对应的学习提升方案，提供适合学生特点的个性化的扩张性、提升性的学习资料。

步骤2.5：学生判断提升效果

学生对提升方案和提升学习效果进行人工评估，如果个人评估学习效果不理想，则反馈给系统并继续进行学习；如果个人评估提升学习效果良好，则可以选择暂停相关知识点的学习。

步骤2.6：教学暂停

当学生根据教师、自适应教学系统和个人对当前知识点学习效果的评估很好，学生可以暂停相关知识点的学习，等待下次复习或者一定时间后进行巩固学习。

以上所述仅为本发明专利的优选实施例而已，并不用于限制本发明专利，对于本领域的技术人员来说，本发明专利可以有各种更改和变化。凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统，其特征在于，所述系统基于知识点体系建立“知识点体系教学方法”：现有的教学模式（包括课堂教学及其他在线教育）和传统的知识点教学方法主要通过罗列部分知识点或者在教学内容和教学目标中提炼个别重要知识点的方式开展教学活动，教学完全基于对知识点的掌握程度而开展，并通过建立合理的、完备的知识点体系，形成基于知识点体系的科学教学方法（以下简称“知识点体系教学方法”），这样才能真正发挥知识点教学方法的效果，

知识点体系教学方法的特征在于针对某个学习科目、学习内容、学习目标或者学习阶段，从整体知识内容、知识结构出发，构建一个相对完备的知识点体系（一般由教师或者承担教师相关作用的人员或机构——如自适应教学系统的内容开发人员——完成这一工作），该知识点体系涵盖对应的学习科目、学习内容、学习目标或者学习阶段，教学活动依据知识点体系的部分或全部知识点展开；同时，教学素材和学习材料依据知识点进行建立，包括知识点之间的逻辑关系、知识点（最佳）学习路径、知识点描述、例子、习题、测试题，以及各种学习材料和各知识点的智能映射关系；知识点体系教学法以知识点为纲和教学基础，一切教学活动（包括线上的和线下的）都主要以知识点为中心，教学评价也主要以学生对知识点的掌握情况进行科学度量和评估。

2.根据权利要求1所述的一种知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统，其特征在于，所述系统通过知识点内在关系（联系）建立知识点关系网络：在已建立的相对完备的知识点体系内，通过知识点的内在关系（或者内在联系，例如知识点的前置知识点和后续知识点）建立知识点关系网络，并理清知识点（最佳）学习路径，形成有机的、智能化的知识点网络体系，提升知识点体系教学方法的系统性和科学性，

建立学习资料与知识点的智能映射关系：通过对例题、教案、视频、课外阅读材料、习题、测试题等学习资料的科学分类及属性管理，建立学习资料和知识点的自动化的智能映射关系、使用标准、应用方法；智能映射关系包括但不限于学习资料所包含的知识点明细及权重、知识点的认知属性和学习属性、知识维度等。

3.根据权利要求1所述的一种知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统，其特征在于，所述系统实现教学质量的实时有效监测：及时高效地评估学生对知识点掌握水平（绝对水平及相对水平），实现教学质量的实时跟踪检测，通过学生习题、测试题等的测试结果，从知识维度、知识点之间的关系以及知识点与题之间的关系等方面评价出学生对知识点的掌握水平，从而全面反映出学生知识基础、认知结构、认知过程与特点等。

4.根据权利要求1所述的一种知识点体系教学方法及基于知识点测度的自适应教学系统，其特征在于，所述系统提供个性化的自适应学习方案：首先，系统可以自主地、智能地为学生提供个性化的学习（改进）解决方案，

系统根据学生对知识点的掌握水平，利用“学习资料与知识点的智能映射关系”，给学生提供一个适应自己当前学习阶段的学习（改进）解决方案，提供其最适合的学习资料，从而达到个性化学习目的，提高学习效率，

其次，学生和教师在所述系统的辅助下均能及时高效地掌握学生的学习情况；通过各种教学互动方式，教师可以在系统的提示下结合实际情况对学生的个性化学习方案进行人工完善，甚至提供其他合适的线上和线下指导，从而提高教学效率。