29、虚拟教学助手:技术、应用与挑战

虚拟教学助手的技术挑战

虚拟教学助手:技术、应用与挑战

一、引言

人工智能技术推动下的虚拟教学助手(VTAs),开创了个性化教学与指导的新型学习模式,在智能教育发展中扮演着重要角色。然而,其人性化服务的进一步发展面临诸多技术挑战,下面将从知识追踪、图表理解、可解释视觉推理以及一阶逻辑的提取与表示四个方面进行分析。

二、知识追踪

知识追踪(KT)依据学习者的历史作答情况对其知识状态进行建模,以此预测他们在新问题上的表现。例如,如果学习者能正确回答“18 - 72 ÷ 12”,那么他可能掌握了减法和除法的概念,也很有可能正确回答“6 ÷ 3 - 2”。KT是个性化指导中的关键任务,有助于VTAs因材施教地为学习者提供帮助。精准可靠的知识追踪意味着能根据学习者当前的知识状态为其推荐合适的练习。但学习过程受学习者知识水平和学习环境的双重影响而变得复杂,这给KT带来了诸多挑战。

2.1 练习数据稀疏性

在在线学习中,学习者访问学习平台的频率较低,且倾向于完成最少的练习来达成任务。因此,对于庞大的题库,只有少数问题被解答,每个问题也只有少数或没有学习者尝试过。这种情况导致数据稀疏,使得现有的基于深度神经网络的KT模型出现欠拟合问题。

为应对这一挑战,有以下尝试:
- 深度分层KT模型通过嵌入项目和概念并计算它们内积的铰链损失,来处理项目和概念之间的分层信息。
- 陈等人提出假设,即学习者在掌握先决概念后才能掌握某个概念,然后将先决条件作为约束来缓解数据稀疏问题。

然而,练习数据的稀疏性问题远未得到解决,仍需进一步研究。

2.2 学习环境中的异构数据

实际学习环境通常

【电能质量扰动】基于ML和DWT的电能质量扰动分类方法研究(Matlab实现)内容概要:本文研究了一种基于机器学习(ML)和离散小波变换(DWT)的电能质量扰动分类方法,并提供了Matlab实现方案。首先利用DWT对电能质量信号进行多尺度分解,提取信号的时频域特征,有效捕捉电压暂降、暂升、中断、谐波、闪变等常见扰动的关键信息;随后结合机器学习分类器(如SVM、BP神经网络等)对提取的特征进行训练分类,实现对不同类型扰动的自动识别准确区分。该方法充分发挥DWT在信号去噪特征提取方面的优势,结合ML强大的模式识别能力,提升了分类精度鲁棒性,具有较强的实用价值。; 适合人群:电气工程、自动化、电力系统及其自动化等相关专业的研究生、科研人员及从事电能质量监测分析的工程技术人员;具备一定的信号处理基础和Matlab编程能力者更佳。; 使用场景及目标:①应用于智能电网中的电能质量在线监测系统,实现扰动类型的自动识别;②作为高校或科研机构在信号处理、模式识别、电力系统分析等课程的教学案例或科研实验平台;③目标是提高电能质量扰动分类的准确性效率,为后续的电能治理设备保护提供决策依据。; 阅读建议:建议读者结合Matlab代码深入理解DWT的实现过程特征提取步骤,重点关注小波基选择、分解层数设定及特征向量构造对分类性能的影响,并尝试对比不同机器学习模型的分类效果,以全面掌握该方法的核心技术要点。
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