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文献数据库系统用户检索决策中的学习行为研究

作　者: 白晨
导　师: 甘利人
学　校: 南京理工大学
专　业: 系统工程
关键词: 文献数据库系统学术用户检索决策学习行为学习理论学习模型偏好分析心智分析实验研究
分类号: O225
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文研究的问题可以从高校的文献检索课引出,众所周知,早年已经在各高校普及的文献检索课目标就是帮助大学生学习文献检索知识,由此培养大学生的学术素养,从另一方面来看,这也是服务用户、提高文献数据库资源利用效率的重要途径之一随着因特网普及,信息系统操作功能越来越“傻瓜化”,人们似乎不需要学习检索知识了。然而之前所做的调查数据表明,不仅刚入大学的新生,甚至进入到大四甚至硕士生、博士生,不会使用一些最基本学术检索方法居然也大有人在。事实上随意性较高的网络冲浪与目标更执著、专指度更高的学术检索有着本质差异,因此对于后者客观上存在一个学习问题。进一步又发现,在互联网环境下成长起来的新生一代对网络依赖很深,与离线检索培训比较,他们更愿意接受在线学习帮助。因此,如何在人机交互环境中向网络新手提供更有效的、快捷的、即问即答式的帮助学习系统是现代检索知识学习的重要模式,而这使得人机交互环境下学术用户信息检索行为机制问题的研究变得重要起来,这就是本论文研究主题提出的重要原因。基于上述分析,本论文提出了值得探索的理论问题是：带有某种偏好习惯的学术用户在学习使用全新的检索资源过程中所表现出的学习行为机制是什么?在不同的条件下(个人因素、环境因素)这种学习行为机制又表现出怎样的特征?这里所涉及的检索知识学习内容主要是指如何依据需求选择合适有效的检索方法及其关键词输入方式,也即是检索决策的学习问题,这也是我们检索系统能够提供帮助的主要内容。这里的学习是指个体在某行为结果刺激下导致认知的改变,进而导致行为的调整；比如用户依据某检索方法的实施结果来决策是继续执行该策略还是改用其他方法。信息检索领域的学习问题也有过很多研究,与本论文类似的研究主要涉及对照组的实验分析,而本论文选择了大学生作为实验样本,通过多轮实验,观测被试行为的连续变化特征,并且重点将采用现有学习模型对检索决策行为中的学习规则进行揭示与描述。基于此,本论文作了以下的研究工作：(1)梳理与文献数据库系统用户学习行为研究相关理论和方法。重点对信息检索领域的学习行为研究以及本论文将采用的学习理论、学习模型的相关研究进行了总结。(2)分析检索决策中的学习行为及其机制。重点运用学习理论对检索决策行为进行抽象,即将“检索需求-检索策略选择-检索结果评价”这样一个文献检索基本过程中的检索决策学习问题抽象为“检索策略选择-检索结果获取-根据反馈再调整策略”的认知进化与行为调整过程,并在对行为调整机制剖析的基础上,提出了检索决策中存在关于强化学习和替代性强化学习(即观察学习)现象,并在不同认知条件以及环境干预条件下应该存在不同学习特点的基本假设。(3)学习模型的应用分析,为检索决策的学习行为分析提供重要方法。重点分析了强化学习模型、虚拟博弈模型的学习规则特征以及应用于学术用户检索决策行为分析的意义,并针对学术用户的检索决策行为特点对虚拟博弈模型进行了修正。(4)强化学习行为实验和观察学习行为实验研究。这是本论文最重点部分,也是创新点、难点所在。目的在于运用准实验方法,并借助学习模型分析工具验证上述提出的检索决策行为中存在强化学习和观察学习现象的理论假设。在这里我们提出了准实验法设计思路,它既能够克服检索领域学者惯用的现场实验法带来干扰因素太多而无法进行实验控制分析的困难,也避免了过去博弈行为研究惯用的实验法过于抽象而失去检索决策行为特点分析意义价值的问题。其中重点对用户需求理解一致性水平控制的方案进行了设计,以屏蔽因需求理解、检索结果评价不一致导致对检索知识学习行为特征观察的干扰。我们还参考了博弈实验研究思路,在总结用户检索行为的基础上,并根据分析用户替代性强化行为机制的研究需要对“观察学习行为”实验中的榜样信息及其观察学习环境进行人工构造。此外,我们借助学习模型工具揭示了检索决策中“强化学习”以及“观察学习”的各种行为调整规则特征,具体依据已有的学习模型拟合思路,通过结合检索决策行为特点,设计了有别于博弈学习行为研究的模型初始值、策略集、学习偏好、学习稳定等参数、变量及其观测指标,由此实现了借助学习模型工具揭示检索决策中“强化学习”以及“观察学习”的各种行为调整规则特征的预期目标,由此实现了预期目标。实验表明上述设计是可行的,结果是有意义的,不仅验证了前面提出的基本理论假设是成立的,而且获得了有关用户学习特征更详细信息,尤其是经过我们修正后的学习模型其拟合结果取得了良好效果。(5)强化学习行为和观察学习行为的实验结论分析。基于学习模型拟合结果,进一步结合用户实验录像数据和问卷数据,运用前面的学习等相关理论对“强化学习”以及“观察学习”实验中的用户检索决策行为的外在表现以及内在心智特点进行了综合分析,并得到了有价值的结论。在此基础上我们讨论了对未来在线检索帮助学习系统构建以及离线用户培训服务可能的途径。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-10
目录  10-14
1 绪论  14-27
  1.1 问题的提出  14-20
    1.1.1 数据库检索资源利用状况  14-16
    1.1.2 数据库检索资源与搜索引擎资源差异特点  16-17
    1.1.3 研究问题的提出  17-18
    1.1.4 关键概念界定  18-20
  1.2 研究意义  20-23
    1.2.1 与先期相关研究的关系  20-23
    1.2.2 研究意义总结  23
  1.3 研究内容  23-27
    1.3.1 研究思路  24-25
    1.3.2 研究方法  25-26
    1.3.3 研究特色与创新点  26-27
2 相关文献回顾与理论方法  27-54
  2.1 信息检索领域的相关问题研究  27-38
    2.1.1 信息检索研究  27-29
    2.1.2 系统用户研究  29-32
    2.1.3 系统用户的学习问题研究  32-37
    2.1.4 系统用户学习问题研究的主要方法  37-38
  2.2 学习理论研究  38-43
    2.2.1 学习理论发展  38-39
    2.2.2 主要学习理论  39-43
  2.3 学习模型研究  43-47
    2.3.1 学习模型  43-45
    2.3.2 学习模型的选择应用标准  45-46
    2.3.3 学习模型评价与应用研究方法  46-47
  2.4 相关领域的学习问题研究  47-52
    2.4.1 博弈领域的学习问题研究  47-49
    2.4.2 教育领域的学习问题研究  49-51
    2.4.3 信息技术领域的学习问题研究  51-52
  2.5 本章小结  52-54
3 文献数据库系统用户检索决策中的学习行为特征分析  54-73
  3.1 文献数据库系统的基本检索功能及特征  54-56
  3.2 检索过程及其学习问题  56-60
    3.2.1 检索过程的基本模型  56-58
    3.2.2 检索过程中的决策问题  58-59
    3.2.3 检索过程中的学习问题  59-60
  3.3 检索决策中的学习行为  60-67
    3.3.1 检索决策中的学习行为机制  60-62
    3.3.2 检索决策中的学习行为特征  62-63
    3.3.3 检索决策中的学习行为分类  63-67
  3.4 基于检索决策学习的影响因素  67-72
    3.4.1 个体因素  67-70
    3.4.2 环境因素  70-72
  3.5 本章小结  72-73
4 检索决策学习中的认知问题分析  73-90
  4.1 检索策略决策机制及其认知特点  73-78
    4.1.1 检索策略决策中的认知机制  73-76
    4.1.2 检索策略决策中的有限理性  76-77
    4.1.3 检索策略决策中的认知偏差  77-78
  4.2 检索策略决策中的心智模型特点  78-83
    4.2.1 心智模型概念及构成  78-80
    4.2.2 心智模型的动态特征  80-81
    4.2.3 心智模型与学习  81-83
  4.3 检索策略决策中的行为偏好特点  83-89
    4.3.1 偏好及形成  83-87
    4.3.2 偏好的发展过程  87
    4.3.3 偏好的权变性  87-88
    4.3.4 偏好的影响因素  88-89
    4.3.5 偏好与学习  89
  4.4 本章小结  89-90
5 基于检索决策的学习模型应用研究  90-120
  5.1 关于学习模型应用的若干问题分析  90-93
    5.1.1 学习模型、吸引力与学习规则  90-92
    5.1.2 学习模型相关要素概念的修正性解释  92-93
  5.2 强化学习模型应用研究  93-100
    5.2.1 Bush-Mosteller模型族  93-97
    5.2.2 Roth-Erev模型族  97-100
  5.3 其它学习模型应用研究  100-112
    5.3.1 虚拟博弈模型及其我们的修正  100-106
    5.3.2 Bayes模型  106-108
    5.3.3 综合模型  108-111
    5.3.4 模型的使用讨论  111-112
  5.4 模型间的比较分析  112-118
    5.4.1 模型总结  112-115
    5.4.2 横向比较  115-117
    5.4.3 纵向比较  117-118
  5.5 本章小结  118-120
6 基于检索决策的学习行为实验研究  120-142
  6.1 强化学习行为实验  120-133
    6.1.1 实验概述  120-121
    6.1.2 实验方案设计  121-125
    6.1.3 学习模型拟合分析方案  125-127
    6.1.4 学习模型拟合结果分析  127-133
  6.2 观察学习行为实验  133-140
    6.2.1 实验概述  133-134
    6.2.2 实验方案设计  134-136
    6.2.3 学习模型分析方案  136-137
    6.2.4 学习模型拟合结果分析  137-140
  6.3 本章小结  140-142
7 基于实验的扩展分析、讨论与启示  142-167
  7.1 强化学习行为分析与讨论  142-155
    7.1.1 强化学习行为的外在表现分析  142-144
    7.1.2 强化学习行为的心智活动分析  144-152
    7.1.3 模型应用讨论  152-155
  7.2 观察学习行为分析与讨论  155-161
    7.2.1 榜样信息与观察学习行为比较分析  155-157
    7.2.2 观察学习行为特征拓展分析与讨论  157-160
    7.2.3 虚拟博弈模型修正分析  160-161
  7.3 面向系统开发与服务的用户控制分析与启示  161-166
    7.3.1 基于偏好特征的用户控制启示  161-162
    7.3.2 基于强化学习特征的用户控制启示  162-165
    7.3.3 基于观察学习研究的用户控制启示  165-166
  7.4 本章小结  166-167
8 结论  167-171
  8.1 本研究主要的研究结论  167-168
  8.2 本研究的不足与未来展望  168-171
致谢  171-172
附录A 问卷  172-175
附录B 镶嵌图测试法  175-179
附录C 强化学习行为实验任务单  179-183
附录D 观察学习行为实验任务单  183-200
附录E 改进的Powell算法求极值  200-201
附录F 观察学习实验的榜样信息示例  201-203
附录G 部分模型拟合实验程序源代码  203-210
  附录G-1 修正权重虚拟博弈模型  203-206
  附录G-2 修正支付虚拟博弈模型  206-210
附录H 攻读博士学位期间开展的研究项目及成果  210-212
参考文献  212-220

文献数据库系统用户检索决策中的学习行为研究

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