智能感知技术在个性化作业中的应用研究

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1、北京师范大学学报（自然科学版）２０１５－０６２５０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）５１（３）智能感知技术在个性化作业中的应用研究＊孙波１）１）１）２）陈玖冰刘永娜王浩宇（１）北京师范大学信息科学与技术学院，１００８７５，北京；２）吉林大学网络中心，１３００００，吉林长春）摘要智能感知技术包括知识感知和情感感知两个维度．在学习过程中，课后作业对于知识的领会和维持起着重要作用，但目前大量的、缺乏针对性的作业造成了我国中小学普遍课业负担过重，这一问题已经引起国家及教育行政部门的高度重视，“减负”已成为

2、基础教育界的头等大事．单纯减少作业的量并不是减负的最终目的，为的是在减负的同时提高学习效果．本文以个性化学习理论为依据，在知识和情感两个维度，应用项目反应理论（ＩＲＴ）和多模态情感识别方法，对学生的知识结构、水平及学习情感进行动态分析，设计个性化作业系统，促进“减负增效”．关键词个性化作业；智能感知；作业减负；智慧学习中图分类号Ｘ４３ＤＯＩ：１０．１６３６０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｂｎｕｎｓ．２０１５．０３．００６［９］系统采用知识点覆盖，题目匹配的方式，提供作业答１研究概述案或讲解，对学生完成作业起到了积极作用．作业是学生领会、维持和应用知识的一种有效途知识和情感

3、是学生发展的两个重要方面，本研究径，《教育大辞典》把作业分为课堂作业和课外作业两从学生知识结构及水平、学习情感的智能感知出发，把大类，其中课外作业又被称为“家庭作业”它是由教师基于大数据的学习分析技术应用到学生完成作业的学［１０－１１］布置，学生在课外规定的时间内进行的学习活动［１］习活动中，在作业过程中智能感知学生表现出来．课的知识结构、水平及情感状态，自适应地调整每个学生外作业作为一种学习活动，与实现教学目标密切相关，的作业内容和数量，自动构建个性化的在线作业模式，完成作业是学生通过独立思考、运用知识解决问题的减轻学生的作业负担，提高学习效率，使学生在游戏

4、过程，是把知识转化为技能，提高学习能力的重要途化、社交化的个性化作业系统中始终保持学习的热情径．同时，教师也可以通过作业诊断学生学习状况，从［２］与愉悦感，引导学生知识和情感同步发展．而改进教学．但目前我国中小学普遍采用粗放型作对于知识结构和水平的感知方法，采用项目反应业安排策略和管理模式，统一的作业内容和大量的重理论（ＩＲＴ，ｉｔｅｍｒｅｓｐｏｎｓｅｔｈｅｏｒｙ），相比较经典测量理复练习让学生不堪重负，其中最突出的问题有作业数论（ＣＴＴ，ｃｌａｓｓｉｃａｌｔｅｓｔｔｈｅｏｒｙ）在样本依赖、分数等值量大、内容缺乏针对性、作业过程缺少情感支持和交［１２］等方面有

5、明显的优势．项目反应理论采用了非线性互等．的概率模型，克服了经典测量理论的上述缺陷；对于情近些年，国内外有大量关于作业设计的研究，涉及感的感知，采用情感计算方法，在视频、音频、文本、身到作业的功能、形式、难度、作业量、评价与反馈等多个［１３］体姿态、脑电信号等多通道获取情感状态．这种方方面．有关作业和作业平台的研究发展现状表明：作业法比以往的基于心理测量的方法有更好的可操作性，的数量和难度需要和学生的知识结构、知识水平和学易于长期、动态跟踪学生情感．习情感相适应，融入学习情感的、个性化的作业是提高本文研究试图为缓解当前中小学生作业负担繁［３－８］作业效率、实现

6、“减负增效”的关键．重，作业效率偏低等问题提供一种新的实践探索，实现随着互联网和教育信息化的快速发展，大量企业个性化的作业推送．加入到与作业相关的软件研发和市场推广中，如“一起２研究目标及思路作业网”、“作业宝”，移动应用“作业帮”、“作业神器”等，还有一些作业社区，如“作业帮帮圈”等．这些作业本研究的目标是以个性化学习理论为依据，以大＊２０１４年教育科学“十二五”规划课题教育部重点资助项目（ＤＣＡ１４０２２９）通信作者，ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｊｉｕｂｉｎｇ＠１２６．ｃｏｍ收稿日期：２０１４－１２－１９第３期孙波等：智能感知技术在个性化作业中的应用研究２５１

7、数据背景下的智能感知技术为手段，动态感知学生在２ｎ（Ｐ′）２ｌｎＬｊＩ（θ）＝－Ｅ２＝∑．完成作业过程中的知识结构、水平及情感状态，建构一θｊ＝１ＰｊＱｊ个能自适应地调整每个学生的作业内容、数量及频率３．２多模态情感识别技术为了提高对学生作业过的个性化在线作业平台，提高中小学生的“作业质量”程中的情感感知的正确率，通常采用多种模态组合的与“学习效果”，促进“减负增效”．方式，如表情、姿态等，通常采用的情感信息如下图：从知识结构及水平、学习情感两个维度，采用ＩＲＴ感知计算、基于视觉及文本的学习情感感知计算技术，对学生在线作业过程中的学习及情感状态进行感知分析

8、，自适应生成难度、数量及频率与学习状态