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基于学生模型与AIML的智能教学系统的研究

作　者: 王晓敏
导　师: 施玉勋；郭禾
学　校: 大连理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 智能教学系统 学生模型 Artificial Intelligence Markup Language (AIML) Sharable Content Object Reference Model (SCORM)
分类号: TP242.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 164次
引　用: 2次
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内容摘要


随着互联网技术和多媒体技术的发展,基于Web的网络教学也得到了前所未有的发展。与此同时,人工智能技术、教育心理学、多媒体技术等多门学科结合形成的研究领域——智能教学系统(ITS),为个性化的因材施教的教学方式提供了良好的实现途径。如何将传统ITS个性化教学、智能化教学的特点,应用在网络教学环境中提高学习者的学习效率,是一个值得深入探讨的研究课题。本文正是在此背景下,探索在网络教学环境中,如何利用智能教学系统技术,通过自然语言对话的方式与学生交互,并对其进行一对一的智能化的辅助教学。本文首先分析了网络教学的特点和智能教学系统的演进,指出当前研究的背景和目的,然后提出了一种基于学生模型和AIML的智能对话教学机器人系统。本课题主要做了以下几个方面的工作:参考IMS学习者信息包(IMS Learner Information Package,IMS LIP)标准提出了一种的学生模型及其表示方式,并构建了一个挖掘工具来生成学生模型的XML实体,然后对该XML文件建立索引,方便系统对学生模型的进行查询和调用。引入了一种基于Artificial Intelligence Markup Language(AIML)的领域知识表达方式,并提出一种从符合Sharable Content Object Reference Model标准(SCORM)的课程中自动提取课程知识的方法。提出了一种基于双数组Trie结构的词典和词频统计的中文分词算法,构建了独立的分词模块,为系统用到中文分词的模块提供分词服务。结合AIML知识库与本文提出的学生模型,完成系统与学生之间的自然语言对话和辅助教学功能。引入了动画人物代理技术作为该机器人的User Interface(UI),通过显示虚拟人物形象并模拟真人发音,提高了该系统的交互能力和用户体验。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 论文的提出背景  8-9
  1.2 智能教学系统的演进与发展趋势  9-10
  1.3 论文的目的和意义  10
  1.4 论文的组织形式  10-11
2 智能教学系统概述  11-15
  2.1 智能教学系统的结构  11-12
  2.2 智能教学系统的分类  12
  2.3 建构主义学习理论  12-13
  2.4 基于Web的智能教学系统  13-15
3 系统总体设计  15-19
  3.1 系统架构  15-16
  3.2 各模块功能介绍  16-19
    3.2.1 用户界面  16-17
    3.2.2 控制器  17-18
    3.2.3 学生模型模块  18
    3.2.4 知识库和Knowledge Miner  18-19
4 学生模型的设计与实现  19-26
  4.1 相关理论和标准  19-21
    4.1.1 国内外学习者标准  19-20
    4.1.2 学生模型相关的研究工作  20-21
  4.2 学生建模  21-23
    4.2.1 模型表述  21-23
  4.3 学生模型模块的实现  23-26
    4.3.1 Student Model Miner的设计与实现  23-25
    4.3.2 Index Buider的设计与实现  25-26
5 知识库  26-40
  5.1 AIML  26-32
    5.1.1 核心标签(Tag)介绍  26-31
    5.1.2 AIML核心思想及优缺点分析  31-32
  5.2 AIML在本系统中的应用与改进  32-40
    5.2.1 中文分词处理  32
    5.2.2 与学生模型的结合  32-36
    5.2.3 AIML知识库的自动更新  36-40
6 中文分词模块  40-52
  6.1 分词设计目标  40-41
  6.2 相关算法研究  41-42
  6.3 算法设计  42-47
    6.3.1 算法流程  42-43
    6.3.2 词典设计  43-45
    6.3.3 基于双数组Trie结构对最大匹配算法的改进  45-47
    6.3.4 歧义消除  47
  6.5 算法复杂度分析与实验验证  47-49
  6.6 分词模块设计  49-52
结论  52-54
参考文献  54-57
附录 A 学生模型XML Schema定义  57-60
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  60-61
致谢  61-62

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人 > 专用机器人
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