[发明专利]基于知识结构及效果反馈的电子设备辅助学习方法

说明书

技术领域

本专利涉及一种基于学习者对结构化的知识点体系的学习，形成相应的学习记录及个人认知模型，并根据学习效果评价提供学习指导的电子设备辅助学习方法。学习者可以通过个人电脑、平板电脑、电子书(包)、智能手机等联网电子设备访问学习辅导系统，来辅助学习过程，提高学习效率。 

背景技术

教育随着技术的进步和社会经济的发展而产生教育手段、教学方式与教育形态的不断变化，世界范围的信息革命与科技发展，给未来教育产生不可估量的影响，对传统教育形成了前所未有的直接挑战。 

计算机等电子设备作为现代化的教学手段和工具，已经从20世纪50年代开始应用于教学领域。经过了60多年的发展历程，已经从单纯的计算机辅助教学(Computer-Aided Instruction，CAI)，逐步发展成为智能教学系统(Intelligent Tutoring System，ITS)。ITS是人工智能在CAI中运用，主要研究利用计算机模拟教师的智能化行为，实现个别化的教学策略，营造一对一的最有效教学环境。在目前，ITS系统大多数处在实验室研究阶段，多媒体的计算机辅助教学系统得到较大规模地应用和推广，包括各种多媒体课件、英语学习辅助软件等。  

目前计算机辅助教学系统多利用计算机存储容量大、容易交互等特性，以多媒体的方式来展示教育内容，吸引学习者；也有一些教学辅助软件采用艾宾浩斯等认知心理学的科学成果来辅助学习者加强记忆。这些系统存在一些不足的地方： 

(1)教学辅助系统多缺乏一个内在的、完整的知识体系，只是针对于所教学课程的知识点简单地罗列，或局部地加强，既无法非常系统化地、全面地展示所学习课程的知识点，也无法精确统计学习者对这些知识点的掌握程度； 

(2)现有教学辅助系统，虽然有较丰富地表现形式，如音频、视频、文本、动画等，但对学习的方式还停留在较单一的情况，主要是较单纯地展示、简单地练习。如学习者的学习记录、对知识点的掌握程度、练习及考试的结果等都无法准确地记录和实时反馈，更缺乏对学习记录的深度挖掘及应用。 

(3)现有教学辅助系统，如很多背单词的软件，都有应用艾宾浩斯遗忘曲线以加强记忆的效果。每位学习者的实际情况相差很多，对于不同科目的兴趣、掌握程度、学习动机各不相同，同时还会受到学习时的具体环境、情绪及心境等方面的影响：每门学科的特性也各不相同，不同学科对学习者的认知要求千差万别；而艾宾浩斯遗忘曲线是基于无意义的音节作为学习资料的，这和现有的、有明确含义的学科知识的记忆有相当大的区别。基于以上几点，单纯地应用艾宾浩斯遗忘曲线只会是事倍功半；如果需要取得更好的学习效果，应该根据学习者个人以此学科的学习记录来整理形成适合于个人特征的认知模型(包括记忆规律)。在实际应用中，个人的认知模型需要结合个人的学习情况做出适应地调整，以形成可行的学习指导，确定学习者的学习内容及学习时间范围。 

(4)由于长期使用计算机对学习者视力的影响，同时由于计算机的便携性能尚需进一步地增强及移 动网络带宽的限制，教学辅助系统尚局限于在计算机上使用，限制了辅助学习的方便性。近年来，电子书等类似纸阅读效果的电子设备出现，将为电子设备辅助学习进入实用阶段提供了可能性。为同时保证用户的可使用性，我们提倡一套系统，多种接入的访问方式，即可以通过个人电脑、平板电脑、电子书阅读器和智能手机等多种设备访问此学习辅助系统。 

针对于以上问题，本发明提出一种利用计算机、平板电脑、电子书、智能手机等电子设备进行辅助学习的方法： 

(1)学习辅导系统首先按所学习内容的知识点结构，整理出相关的学习课件及题库； 

(2)学习者可采用PC、平板电脑、电子书(包)或智能手机等电子设备访问学习辅导系统，电子设备会自动记录学习过程； 

(3)系统根据学习记录生成认知模型； 

(4)系统根据学习者的认知模型及学习的记录，对学习效果评价，并辅助生成学习指导； 

(5)系统提醒学习者按照学习指导进行学习； 

(6)系统会根据学习记录及效果评价，动态更新学习计划； 

(7)老师和家长可实时地监控学习者的学习情况； 

(8)完成一个阶段的学习过程后，系统会自动更新认知模型