知識架構(gòu)分析與評估智能軟件設(shè)計論文
摘要：教育軟件的出現(xiàn)使中小學(xué)生知識的評估和教育資源的共享更加高效、便捷、個性化。該文根據(jù)學(xué)習(xí)過程控制模型分析與設(shè)計了知識架構(gòu)分析與評估的智能工具軟件，指出了它不同于教育機構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，運用統(tǒng)計學(xué)、模糊算法等方法分析及評估學(xué)生知識點掌握狀態(tài)，從而達到輔助教學(xué)的目的。
關(guān)鍵詞：工具軟件；知識架構(gòu)分析與評估；智能化；個性化；控制系統(tǒng)模型；統(tǒng)計學(xué)；模糊算法
中圖分類號：TP311.5文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2016)03-0083-02
本軟件建立學(xué)習(xí)過程控制系統(tǒng)模型，并據(jù)此設(shè)計評估軟件，設(shè)計思路新穎�，F(xiàn)有教育軟件，主要關(guān)注的是學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)資源，在學(xué)校學(xué)生管理方面，多是應(yīng)用大數(shù)據(jù)庫對整體分析。在分析知識架構(gòu)方面，沒有做成工具軟件，也沒有應(yīng)用于每個學(xué)生。本軟件將實現(xiàn)對學(xué)生的個性化智能評估。
1現(xiàn)有教育軟件分析
隨著經(jīng)濟與科技的發(fā)展，政府、家庭更加重視教育，現(xiàn)有教育系統(tǒng)的一些問題也日益顯露[1]：
1）傳統(tǒng)“大班教育”模式下，教師只能大致了解到班級整體學(xué)習(xí)情況和個別優(yōu)秀學(xué)生的掌握狀況，并不能照顧到每一名同學(xué)，從而導(dǎo)致了一些同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性降低。
2）家長更愿意讓孩子接受“小班教育”或“一對一教育”，該教育形式多按課時收費，成本遠遠高于學(xué)校的“大班教育”，很多家庭難以承擔(dān)高額的輔導(dǎo)費用[1]。
3）中學(xué)學(xué)生管理系統(tǒng)多采用數(shù)理統(tǒng)計分析，只能分析出一些最基本數(shù)據(jù)及整體水平，并不能根據(jù)考試成績分析出每一位學(xué)生的知識點掌握狀況[2]。針對以上問題，為了充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，高效、便捷的分析出學(xué)生的知識盲點，減少家庭高額的輔導(dǎo)費用，設(shè)計了中小學(xué)生知識架構(gòu)分析與評估智能工具軟件。該軟件有如下優(yōu)點：
1）該軟件能高效、便捷地分析出每位學(xué)生的知識點掌握情況。相比學(xué)校學(xué)生管理系統(tǒng)，更加個性化，可滿足家庭、學(xué)校的需求。
2）可與網(wǎng)絡(luò)上教育軟件嫁接。在教育軟件上網(wǎng)上答題，提交后可自動分析學(xué)生知識點掌握情況。
3）有效減少家庭高額的輔導(dǎo)費用。
4）該工具軟件成本很低、普及性強。
2軟件設(shè)計
2.1學(xué)習(xí)過程控制系統(tǒng)模型的建立
中小學(xué)生知識架構(gòu)分析與評估的智能工具軟件主要針對中小學(xué)生知識點進行分析，下面將結(jié)合簡化的教育模式結(jié)構(gòu)圖來詳解本工具軟件的實現(xiàn)過程。
2.1.1傳統(tǒng)師生教育系統(tǒng)
當(dāng)今教育方式主要為：
方式1：教師講授知識——學(xué)生做題——測試成績。此方式?jīng)]有反饋，全靠學(xué)生的自覺性和能力，學(xué)習(xí)效率低。
方式2：教師講授知識——學(xué)生做題——測試成績——家長分析——反饋給家教。家教主要對學(xué)生的錯題進行分析，但是錯題并不能完全反映出學(xué)生知識盲點，也有一部分知識掌握不扎實，且家教與學(xué)生需要較長磨合期。
方式3：教師講授知識——學(xué)生做題——測試成績——教師分析——反饋給教師。教師主要對整體成績分析，缺乏個性化，無法照顧到每位同學(xué)。
2.2.2中小學(xué)生知識架構(gòu)分析與評估的智能軟件
為解決上述問題，我們設(shè)計了中小學(xué)生知識架構(gòu)分析與評估的智能軟件。該軟件通過對教育模式結(jié)構(gòu)圖功能、反饋的添加，讓每一位學(xué)生都能享受個性化的知識評估，高效、便捷的分析出知識盲點，同時降低家庭教育費用，減少家教和學(xué)生的磨合時間。在基本的教育系統(tǒng)中，以評價軟件為核心，極大的優(yōu)化反饋效率。教師出題，學(xué)生做題后反饋給教師，教師批閱并將結(jié)果輸入該軟件，軟件將自動整理信息，得出詳細的學(xué)生知識點評估統(tǒng)計圖，將結(jié)果反饋給所以學(xué)生，使所有學(xué)生能高效、了解自己知識盲點，更能方便家教因材施教。上述環(huán)節(jié)不只一次反饋，經(jīng)過多次過程之后將不斷縮小學(xué)生的不足之處，更快地促進學(xué)生學(xué)習(xí)。
2.2軟件設(shè)計原理
2.2.1科學(xué)權(quán)衡
給予作業(yè)、測試、考試成績不同的權(quán)重，軟件可以由家長、教師、家教根據(jù)實際情況修改權(quán)重，增加軟件對不同教學(xué)情況的適應(yīng)性[3]。
2.2.2模糊算法
采用模糊算法對上一個步驟處理后的數(shù)據(jù)繼續(xù)分析。引入模糊隸屬公式，設(shè)置六個模糊語言變量：極優(yōu)、優(yōu)、良、中、差、極差[4]。模糊算法公式圖：對于任意一個成績，都與模糊隸屬公式擁有兩個交點值：u(x0),v(x0)，選取較大的值作為結(jié)果，給出模糊語言變量的評價。
2.2.3周期性時間統(tǒng)計
學(xué)生對于知識點的掌握情況是隨時間的改變而改變的，這就需要對數(shù)據(jù)進一步處理，根據(jù)時間次序給予數(shù)據(jù)不同權(quán)重[5]。分值G=a0x(i)+a1x(i+1)+……+amx(n)(m=n-i)滿足：a0+a1+……am=1其中a0，a1，……，am為權(quán)重。2.3功能設(shè)計
2.3.1知識點數(shù)據(jù)庫
1）教學(xué)大綱
系統(tǒng)內(nèi)部含有一個完整的知識點數(shù)據(jù)庫，按學(xué)科、章節(jié)細分知識點類型、知識點。
2）知識點錄入系統(tǒng)
知識點錄入分為兩種實現(xiàn)形式，分別為人工錄入和軟件嫁接。人工錄入由教師、家長等人將試卷每一道題的知識點通過大綱目錄錄入系統(tǒng)。可以很方便地找出題目對應(yīng)的`知識點，然后錄入，錄入結(jié)果填入程序內(nèi)部表格；軟件嫁接即該軟件可與市面上自帶題庫的教育軟件嫁接，省去人工錄入，學(xué)生網(wǎng)上答題，提交后軟件自動分析，能極大降低工作量。
2.3.2成績錄入
錄入的成績包括作業(yè)、測試、考試成績，給予三種成績不同的權(quán)重。成績錄入界面與知識庫相對應(yīng)，以試卷格式錄入。同樣此處也可嫁接軟件直接評分。
2.3.3評估與統(tǒng)計
2.3.3.1評估
1)統(tǒng)計評估
統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以知識點為主要關(guān)鍵字，統(tǒng)計每個知識點掌握百分比，分值型分值低于80%視為錯誤。
2)模糊算法評估
根據(jù)知識點的正確率分析，在此使用了基本的模糊算法加以解決。模糊算法將對上一個步驟處理后的數(shù)據(jù)繼續(xù)進行分析。引入模糊隸屬公式，設(shè)置六個模糊語言變量：極優(yōu)、優(yōu)、良、中、差、極差。計算方法：以每個學(xué)生為單位，對應(yīng)每個知識點，都通過模糊算法給予學(xué)生評級。對應(yīng)一個x值(0<x<1)可以求出兩個函數(shù)值，對比兩個函數(shù)值，選取較高者。每個知識點都給予模糊計算，對于分值題則可直接用分值百分率計算。極優(yōu)，優(yōu)，良，中，差，極差給予權(quán)重1/0.8/0.6/0.4/0,2/0。模糊算法結(jié)合精確統(tǒng)計，分別給予30%、70%權(quán)重，得出最終分值。
2.3.3.2實時統(tǒng)計和周期性統(tǒng)計
1）實時統(tǒng)計
實時統(tǒng)計可以繪制知識點掌握情況評價圖，并及時反饋給學(xué)生、家長、教師。
2）周期性統(tǒng)計
學(xué)生對于知識點的掌握情況是隨時間的改變而改變，對數(shù)據(jù)進一步處理，根據(jù)時間次序給予數(shù)據(jù)不同權(quán)重。
2.3.4輸出系統(tǒng)
輸出即為軟件反饋給教師學(xué)生的數(shù)據(jù)，在經(jīng)過上述步驟處理后之后，得到許多個表。輸出系統(tǒng)將以圖表的形式反饋給教師與學(xué)生。輸出內(nèi)容為：1）一次測評后，給予每位學(xué)生知識點掌握情況統(tǒng)計情況表和柱狀圖，都以百分制的形式給出，知識盲點一目了然。
2）多次測評后，給予單一知識點多次測評曲線圖，按時間順序排列，隨時能查看對于某一知識點掌握情況。
3）多次測評后，給予所有知識點掌握情況一覽圖，給出綜合評價[6]。
3結(jié)束語
該軟件可以達到充分發(fā)揮學(xué)生主動性，高效、便捷分析出知識盲點，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和教育質(zhì)量，減少家庭教育費用。
參考文獻：
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