CN107544973B - 一种对数据进行处理的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种数据处理方法及装置，包括：建立一知识图谱；对样本的每道题目进行分析，获得所述题目涉及的知识点集合S1，其中集合S1具有N个知识点，N为大于等于1的正整数；根据所述知识图谱，和所述题目涉及的知识点集合S1，计算所述题目覆盖的知识点集合S2；获得一学习参考值；根据所述覆盖的知识点集合S2与所述学习参考值，计算对每个知识点的掌握度h；根据所述每个知识点的掌握度、所述知识图谱、以及预先设定的掌握度阈值，确定未掌握知识点列表。利用计算机评估学生对每个知识点的掌握情况，并基于该掌握情况，给出学生未掌握的知识盲点的列表，能够帮助老师针对性地了解每个学生的薄弱环节，从而有效地提高了教学及学习效率。

Description

一种对数据进行处理的方法和装置

所属技术领域

本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种对学生的作业、练习、考试等做题数据进行分析的数据处理方法及装置。

背景技术

传统的中小学教学，乃至大学教学都是一对多模式，即一位老师负责对多位学生的教学。在此情况下，由于老师的精力有限，对每位学生的学习能力、当前学习进度、知识点掌握等情况可能不具备精准的了解，或者说老师要想对每位学生的知识点掌握情况做到精准的了解，特别是学生未掌握的根源性知识点，其难度是很大的。传统教学中老师讲题时，哪个知识点容易掌握哪个知识点需要重点讲解，基本上都是老师根据自己的经验进行判断，无法直观地了解学生对知识点的掌握情况。了解学生对知识点的掌握情况以及检查学生学习效果的最主要的方式是课后作业和练习，这也是家长、学生、老师尤为关心的。那么如何从课后作业和练习中了解学生对知识点的掌握情况，这是本行业中迫切希望解决的技术问题。

随着计算机和互联网技术的发展，借助计算机对知识体系进行描述和建模，以及对学生的学习行为进行记录和分析，使得用计算机软件作为教学辅助工具，从而帮助老师精确了解每位学生的知识点掌握情况，以及存在的薄弱知识点，成为了可能。通过计算机对学生的课后作业、练习、测验成绩等数据进行处理和分析，反映其知识点的掌握情况以及学生的学习习惯和状态，从而确定学生当前尚未掌握或者掌握得不好的知识点，以及其出现问题的根源性知识点，并呈现给老师，这将会极大地方便老师和教辅人员。让老师有更多的时间和精力对学生的薄弱知识点进行针对性辅导，从而提高老师的教学效率和效果，以及学生的学习效率和效果。

发明内容

本发明的旨在提供一种对数据进行处理的方法和装置，用于解决现有技术不能对学生的作业、练习、考试等做题数据进行分析得出学生的知识盲点的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括两方面：

一方面提供了一种数据处理方法，包括：

建立一知识图谱；

对样本的每道题目进行分析，获得所述题目涉及的知识点集合S1，其中集合S1具有N个知识点，N为大于等于1的正整数；

根据所述知识图谱，和所述题目涉及的知识点集合S1，计算所述题目覆盖的知识点集合S2；

获得一学习参考值；

根据所述覆盖的知识点集合S2与所述学习参考值，计算对每个知识点的掌握度h；

根据所述每个知识点的掌握度、所述知识图谱、以及预先设定的掌握度阈值，确定未掌握知识点列表。

另一方面提供了一种对数据进行处理的装置，包括：

用于建立一知识图谱的模块；

用于对样本的每道题目进行分析，获得所述题目涉及的知识点集合S1的模块，其中集合S1具有N个知识点，N为大于等于1的正整数；

用于根据所述知识图谱，和所述题目涉及的知识点集合S1，计算所述题目覆盖的知识点集合S2的模块；

用于获得一学习参考值的模块；

用于根据所述覆盖的知识点集合S2与所述学习参考值，计算对每个知识点的掌握度h的模块；

用于根据所述对每个知识点的掌握度、所述知识图谱、以及预先设定的掌握度阈值，确定未掌握知识点列表的模块。

进一步地，所述知识图谱全覆盖相应教材。

进一步地，所述知识图谱为由知识点以及知识点之间的依赖关系形成的拓扑结构图。

进一步地，知识图谱的每一个节点代表一个知识点，每一条从第一知识点指向第二知识点的有向指针线代表第二知识点依赖第一知识点。

进一步地，获得所述题目涉及的知识点集合S1包括，通过人工预先标注与每道题目相关的知识点集合S1来获得。

进一步地，获得所述题目涉及的知识点集合S1包括，通过计算机对题目进行实时分析，进而获得与所述该题目涉及的知识点集合S1。

进一步地，计算所述题目覆盖的知识点集合S，包括：

对于每道所述题目涉及的知识点集合S1中的每一个知识点，根据所述知识图谱计算其依赖知识点集合，将所述集合S1中的N个知识点所形成的N个所述依赖知识点集合取并集，再与所述题目涉及的知识点集合S1取并集。

进一步地，所述依赖知识点集合是指每个知识点依赖的所有知识点形成的集合。

进一步地，所述学习参考值用于表征一学生对知识点掌握情况的程度值。

进一步地，所述学习参考值为学生的得分。

进一步地，计算对每个知识点的掌握度h，包括：

对所述知识图谱里每一个知识点，都记录两个值p和q，p表征一个知识点的掌握权重，q表征一个知识点的未掌握权重，并将p和q初始化为0，其中，p和q为大于等于0的整数；

根据所述学习参考值来更新每一个知识点的p和q值，若所述题目答对，则将所述题目覆盖的知识点集合S2里所有知识点的p值都加1，否则将所述集合S2里所有知识点的q值都加1；

每个知识点的掌握度h计算为：h＝p/(p+q)，其中h在0-1之间。

进一步地，确定未掌握知识点列表，包括：

将所述样本中的掌握度小于阈值t的知识点，按升序进行排列，得到列表L；

对所述列表L中的每个知识点X，若其依赖于L中的另外一个或多个知识点，则将其标记为“非根源性未掌握知识点”；若其不依赖于其它知识点，则将其标记为“根源性未掌握知识点”；

返回L中的每个知识点，以及其标记。

进一步地，所述阈值为0.9。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：由于在本申请实施例中，采用分析学生的真实做题记录，结合知识图谱以及题目和知识点之间的对应关系，从而利用计算机评估学生对每个知识点的掌握情况，并基于该掌握情况，给出学生未掌握的知识盲点的列表，能够帮助老师针对性地了解每个学生的薄弱环节，从而有效地提高了教学及学习效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为知识图谱示意图；

图2为本申请数据处理方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种对数据进行处理的方法及系统，用于解决现有技术不能对学生的作业、练习、考试成绩等数据进行分析得出学生的知识盲点的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

一方面提供一种对数据进行处理的方法，包括：

建立一知识图谱；

对样本的每道题目进行分析，获得所述题目涉及的知识点集合；

根据建立的所述知识图谱，和获得的所述知识点集合，计算所述题目覆盖的知识点集合；

获得一学习参考值；

根据所述覆盖的知识点集合与所述学习参考值，计算对每个知识点的掌握度；

根据所述每个知识点的掌握度、所述知识图谱、以及预先设定的阈值，确定未掌握知识点列表。

首先，介绍知识图谱的相关概念。

知识图谱：知识图谱是指由知识点以及知识点之间的依赖关系所形成的拓扑结构图，其中每一个节点代表一个知识点，每一条从节点X指向Y的有向指针线代表知识点Y依赖知识点X。作业、练习、测验可以为样本，其中的每一道题目都关联到知识图谱中的一个或多个知识点。

结合附图1，图中的每个节点代表一个知识点，例如知识点A、B、C……，从知识点C指向知识点A的有向指针线代表了知识点A依赖知识点C。从知识点E指向知识点B的有向指针线代表了知识点B依赖知识点E。其它有向指针线含义类推，在此不再赘述。

如图2所示，该数据处理方法，包括如下步骤：

步骤一，建立一知识图谱；

该建立一知识图谱为根据每个年级/班级/学生/学科等等(还包括根据其它方式确定的知识点单元)的教材提炼出全部知识点内容，并对每个知识点单元之间的关系进行梳理，从而得出该教材包含的知识点以及相应知识点之间的关系，并由此建立一个拓扑关系图，从而形成了知识图谱。

例如，该知识图谱可以以思维导图的形式呈现，且全覆盖相应教材，思维导图的形成依据知识点的复杂程度来确定，例如可以设置为5级，即“章·节·一级知识点·二级知识点·末级知识点”，其中二级知识点和末级知识点可根据实际情况省略。

步骤二，对样本的每道题目进行分析，获得所述题目涉及的知识点集合S1，其中集合S1具有N个知识点，N为大于等于1的正整数；

该步骤既可以通过人工预先标注与每道题目相关的知识点集合S1来实现，也可通过计算机对题目进行实时分析，进而获得与该题目相关的知识点集合S1。相关实现手段均是本领域所熟知的，在此不再赘述。

步骤三，根据所述知识图谱，和所述题目涉及的知识点集合S1，计算所述题目覆盖的知识点集合S2；

该步骤中，首先对于每道题目涉及的知识点集合S1中的每一个知识点，根据知识图谱计算出它的依赖知识点集合，依赖知识点集合是指每个知识点依赖的所有知识点形成的集合。例如在图1中，知识点B的依赖知识点集合为{E,F}。

然后，将集合S1中的N个知识点所形成的N个依赖知识点集合取并集，再与该题目涉及的知识点集合S1取并集，从而获得了该道题目覆盖的知识点集合S2。例如，在图1中，题目涉及的知识点集合为{B,D,E}，那么对知识点B计算其依赖知识点集合得{E,F,J,K}，对知识点D计算其依赖知识点集合得{I,J}，对知识点E计算其依赖知识点集合得{J,K}，则并上所有的依赖集合得{E,F,I,J,K}，再并上题目涉及的知识点集合得出该题目的覆盖知识点集合{B,D,E,F,I,J,K}。

步骤四，获得一学习参考值；

该步骤中的学习参考值最主要的是包含了学生做每道题目的对错结果，根据对错结果，认为该道题目覆盖的知识点集合S2里的所有知识点是否掌握。或者根据学生做题的历史记录，为学生的实际学习情况的参考值，例如做题成绩。该做题成绩包括做作业、练习及考试所获得的成绩。学习参考值用于表征一学生对知识点掌握情况的程度值。该做题成绩不仅包括最后的分数，，由此可以提供该学生对该道题目的学习参考值。

步骤五，根据所述覆盖的知识点集合与所述学习参考值，计算对每个知识点的掌握度；

该步骤具体为，根据步骤三中计算出的每道题目覆盖的知识点集合S2，以及步骤四获得的每个学生的学习参考值，来计算该学生对每个知识点的掌握度。

其中，对知识图谱里的每一个知识点，都预先记录两个值p和q，p表征该学生对一个知识点的掌握权重，q表征该学生一个知识点的未掌握权重，并将p和q都初始化为0；其中，p和q为大于等于0的整数。

然后根据每个学生的学习参考值来更新每一个知识点的p和q值，若该学生将一道题目答对，则将该题目覆盖的知识点集合S2里的所有知识点的p值都加1；若该学生将一道题目答错，则将该题目覆盖的知识点集合S2里所有知识点的q值都加1。

最后根据最终的p值和q值，获得该学生对每个知识点的掌握度h，计算公式为：h＝p/(p+q)，其中h在0-1之间。

当然，存在p和q都为0的情况，该情况代表该知识点的掌握度尚未确定，标记为NaN，且不将该知识点掌握度用于后续流程。

步骤六，根据所述每个知识点的掌握度、所述知识图谱、以及预先设定的掌握度阈值，确定未掌握知识点列表。

为动态评估学生掌握知识点的灵活性，对于每个知识点，可以预先设定一个阈值，例如0.9，当小于该阈值时视为学生未掌握该知识点，该知识点为该学生的知识盲点。

则对于一个作业、练习或试卷样本中的所有掌握度小于该阈值的知识点，视为学生尚未掌握，为该学生的知识盲点。

将所有未掌握的知识点，按其掌握度升序按升序进行排列，得到列表L。对列表L中的每个知识点，若其在所述知识图谱中依赖于其它知识点落入列表L中的另外一个或多个知识点，则将其标记为“非根源性未掌握知识点”；若其在所述知识图谱中依赖于其它知识点没有落入列表L中，则将其标记为“根源性未掌握知识点”。返回L中的每个知识点，以及其标记。

因此，对于每个学生来说，老师可以直观地获取其未掌握的知识点，即知识盲点，并且可以得知该知识盲点的根源，从而可以针对性地进行辅导，有效提高了教学及学习质量。

另一方面一种对数据进行处理的装置，包括：

用于建立一知识图谱的模块；

用于对样本的每道题目进行分析，获得所述题目涉及的知识点集合S1的模块，其中集合S1具有N个知识点，N为大于等于1的正整数；

用于根据所述知识图谱，和所述题目涉及的知识点集合S1，计算所述题目覆盖的知识点集合S2的模块；

用于获得一学习参考值的模块；

用于根据所述覆盖的知识点集合S2与所述学习参考值，计算对每个知识点的掌握度h的模块；

用于根据所述每个知识点的掌握度、所述知识图谱、以及预先设定的掌握度阈值，确定未掌握知识点列表的模块。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

从以上的描述中可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：根据学生做题的历史纪录，知识图谱，以及题目与知识点的对应关系，利用计算机算法对学生的知识点掌握情况进行建模和计算，并给出学生未掌握知识点列表，并其中区分根源性未掌握知识点和非根源性未掌握知识点。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种数据处理方法，包括：

建立一知识图谱；

对题目进行分析，获得所述题目涉及的知识点集合S1，其中集合S1具有N个知识点，N为大于等于1的正整数；

根据所述知识图谱，和所述题目涉及的知识点集合S1，计算所述题目覆盖的知识点集合S2；

获得一学习参考值；

根据所述题目覆盖的知识点集合S2与所述学习参考值，计算对每个知识点的掌握度h；

根据所述对每个知识点的掌握度、所述知识图谱、以及预先设定的掌握度阈值，确定未掌握知识点列表；

其中计算对每个知识点的掌握度h，包括：

对所述知识图谱里每一个知识点，都记录两个值p和q，p表征一个知识点的掌握权重，q表征一个知识点的未掌握权重，并将p和q初始化为0，其中，p和q为大于等于0的整数；

根据所述学习参考值来更新每一个知识点的p和q值，若所述题目答对，则将所述题目覆盖的知识点集合S2里所有知识点的p值都加1，否则将所述集合S2里所有知识点的q值都加1；

每个知识点的掌握度h计算为：h＝p/(p+q)，其中h在0-1之间；

其中计算所述题目覆盖的知识点集合S2，包括：

对于每道所述题目涉及的知识点集合S1中的每一个知识点，根据所述知识图谱计算其依赖知识点集合，将所述集合S1中的N个知识点所形成的N个所述依赖知识点集合取并集，再与所述题目涉及的知识点集合S1取并集，得到所述题目覆盖的知识点集合S2。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述知识图谱为由知识点以及知识点之间的依赖关系形成的拓扑结构图。

3.根据权利要求1或2种任意一项所述的方法，其中所述知识图谱的每一个节点代表一个知识点，每一条从第一知识点指向第二知识点的有向指针线代表第二知识点依赖第一知识点。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述依赖知识点集合是指每个知识点依赖的所有知识点形成的集合。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述学习参考值用于表征一学生对知识点掌握情况的程度值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述学习参考值为学生针对所述题目进行解答的对或错。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中确定未掌握知识点列表，包括：

将样本中的掌握度小于阈值t的知识点，按升序进行排列，得到列表L；

对所述列表L中的每个知识点X，若其依赖于L中的其它一个或多个知识点，则将其标记为“非根源性未掌握知识点”；若其不依赖于其它知识点，则将其标记为“根源性未掌握知识点”；

返回列表L中的每个知识点，以及其标记。

8.一种对数据进行处理的装置，包括：

用于建立一知识图谱的模块；

用于对样本的每道题目进行分析，获得所述题目涉及的知识点集合S1的模块，其中集合S1具有N个知识点，N为大于等于1的正整数；

用于根据所述知识图谱，和所述题目涉及的知识点集合S1，计算所述题目覆盖的知识点集合S2的模块；

用于获得一学习参考值的模块；

用于根据所述覆盖的知识点集合S2与所述学习参考值，计算对每个知识点的掌握度h的模块；

用于根据所述对每个知识点的掌握度、所述知识图谱、以及预先设定的掌握度阈值，确定未掌握知识点列表的模块；

其中计算对每个知识点的掌握度h，包括：

对所述知识图谱里每一个知识点，都记录两个值p和q，p表征一个知识点的掌握权重，q表征一个知识点的未掌握权重，并将p和q初始化为0，其中，p和q为大于等于0的整数；

根据所述学习参考值来更新每一个知识点的p和q值，若所述题目答对，则将所述题目覆盖的知识点集合S2里所有知识点的p值都加1，否则将所述集合S2里所有知识点的q值都加1；

每个知识点的掌握度h计算为：h＝p/(p+q)，其中h在0-1之间；

其中计算所述题目覆盖的知识点集合S2，包括：

对于每道所述题目涉及的知识点集合S1中的每一个知识点，根据所述知识图谱计算其依赖知识点集合，将所述集合S1中的N个知识点所形成的N个所述依赖知识点集合取并集，再与所述题目涉及的知识点集合S1取并集，得到所述题目覆盖的知识点集合S2。

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