教育场景下个性化学习智能体的资源推荐算法改进与效果验证

期刊: 素质教育 DOI: PDF下载

李勇刚

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摘要

随着教育信息化的不断推进,教育场景下的资源推荐算法已成为研究热点,其应用范围逐渐扩大,也体现出了个性化、智能化、个性化的发展趋势。然而,现有的资源推荐算法仍然存在着推荐质量不高、泛化能力不足、推荐效果不佳等问题。本文将智能体应用于资源推荐算法中,以优化资源推荐算法为目标,以改进后的协同过滤推荐算法为例,分析了基于内容的推荐算法和深度学习在资源推荐中的应用,并设计了个性化学习智能体框架和用户画像模型,最后通过对改进后的资源推荐算法进行了实证研究,验证了其有效性。


关键词

教育场景;个性化学习;智能体;资源推荐算法改进

正文

引言:教育信息化是新时期我国教育发展的必然要求,随着教育信息化的不断推进,教育场景下的资源推荐算法也逐渐成为研究热点,其应用范围逐渐扩大,体现出了个性化、智能化、个性化的发展趋势。目前,国内外对教育场景下资源推荐算法进行了相关研究,主要包括基于内容的推荐算法、协同过滤推荐算法以及深度学习在资源推荐中的应用。

一、资源推荐算法的发展现状

随着大数据时代的到来,资源推荐算法逐渐成为研究热点。国内学者主要基于用户信息、兴趣信息等方面研究了基于内容的推荐算法,如郑明涛等提出了一种基于协同过滤的资源推荐算法,能够实现对用户偏好的准确定位;杨志琴等提出了一种基于协同过滤的个性化推荐算法,能够在用户之间进行知识共享。此外,国内学者还研究了基于深度学习的资源推荐算法,如魏文娟等提出了一种基于卷积神经网络的推荐算法,能够实现对用户行为的准确预测。

二、现有资源推荐算法存在的问题

资源推荐算法对用户数据的处理能力不足,导致推荐质量不高。由于用户数据的多样性,需要在对数据进行处理时,考虑多种因素,如用户的兴趣爱好、行为习惯等。然而,现有资源推荐算法主要采用评分预测模式来进行推荐,无法准确获取用户的兴趣偏好。现有资源推荐算法无法有效解决“冷启动”问题,导致推荐效果不佳。随着用户数量的增加,其在学习过程中遇到的“冷启动”问题将越来越严重。

三、资源推荐算法改进

3.1基于内容的推荐算法

传统的基于内容的推荐算法是通过挖掘用户的行为偏好,将用户在不同场景下的行为进行特征提取,再通过特征提取得到对应的推荐内容,从而实现资源推荐。但是,传统基于内容的推荐算法只是对用户行为偏好进行提取,缺乏对用户需求进行挖掘,且不能考虑到用户的情感因素,从而导致推荐结果不够准确。在传统基于内容的推荐算法中,只能依靠人工挖掘用户行为偏好特征,且无法进行泛化处理。因此,需要将智能体引入到资源推荐算法中,将智能体作为信息载体,通过对智能体进行学习、推理与决策等活动来实现对用户行为偏好特征的提取和分析。

3.2协同过滤推荐算法

协同过滤推荐算法是一种常用的个性化资源推荐算法,其主要是基于用户和物品之间的相似度,对用户或物品进行推荐,且不需要用户或物品之间存在特定的关系。协同过滤推荐算法有许多优点,比如:可扩展性强、用户体验度好等。但是,协同过滤推荐算法也有其不足之处,主要包括:(1)数据稀疏性问题;(2)冷启动问题;(3)数据多样性问题等。因此,在教育场景下,协同过滤推荐算法不能直接应用到教育资源推荐中,需要将智能体引入到协同过滤推荐算法中。将智能体作为信息载体,通过对智能体进行学习、推理与决策等活动来实现对用户需求的满足。

3.3深度学习在资源推荐中的应用

深度学习是一种人工神经网络,它能够对数据进行复杂的分类、预测和优化,以解决传统方法中数据稀疏性问题,并提高推荐结果的质量。在教育场景下,深度学习的应用包括:(1)将学习者的个人信息和资源信息作为输入数据,对学习者进行建模;(2)将学习内容和学习行为作为输入数据,对学习资源进行建模;(3)将学习者的个人信息和学习内容作为输入数据,对学习者进行建模。通过深度学习能够处理海量、多样化的学习资源,并且在海量学习资源中找到与学习者兴趣偏好一致的资源。因此,将深度学习应用于教育资源推荐领域具有一定的可行性。

四、个性化学习智能体设计

4.1智能体架构设计

学习智能体的架构设计是指根据用户需求,对学习智能体进行合理的规划与设计,实现智能体与用户的交互,将学习任务分发给智能体,并由智能体根据学习任务选择合适的资源。本论文设计了以下三个层次的智能体:首先,根据用户需求对用户进行个性化建模,通过采集用户学习过程中的行为数据来分析用户在不同情境下的学习需求,建立学习需求模型;其次,智能体将学习者特征进行分析与建模,建立学习者模型;最后,根据学习者模型对资源进行推荐,建立学习资源模型。其中,学习者模型是整个智能体系统的核心部分,其数据来源主要包括学习者特征、行为数据和学习资源。

4.2个性化学习模型集成

学习者模型作为个性化学习的基础,通过对学习者特征、行为数据和学习资源的收集,来构建个性化学习模型。同时,个性化学习智能体作为学习系统的核心部分,其构建与算法实现是整个系统的关键。本论文主要以学习者特征、行为数据和学习资源为输入,对已有的个性化学习模型进行集成,并基于此实现个性化资源推荐。首先,以学习者特征为输入建立用户模型,以行为数据和资源数据为输出建立学习者模型。其次,综合考虑用户需求与环境因素对学习目标的影响,将用户模型、行为数据和学习资源结合起来实现个性化学习资源推荐。

4.3用户画像构建

利用用户的行为数据、资源数据,以及个人偏好等特征构建用户画像,将用户的行为数据和个人偏好等特征作为输入,计算学习目标和学习偏好。构建的用户画像如图4所示,包括学习目标、学习偏好、学习策略和学习目标等。

4.4学习者模型构建

以学习者特征和行为数据为输入,采用协同过滤推荐算法,将学习者模型与行为数据进行集成,对学习者进行兴趣爱好、知识结构和学习风格等方面的推荐。同时,考虑到学习者的个性化需求与环境因素对学习目标的影响,结合用户画像对学习者模型进行构建。最终利用个性化学习智能体对学习者模型进行综合分析,实现个性化资源推荐。

结语

个性化学习智能体的设计是为了实现教学过程中的个性化资源推荐,其能够通过数据分析为用户提供个性化资源,实现真正意义上的“以学生为中心”的教育,使学习真正变得轻松、快乐。虽然目前个性化学习智能体在教育领域的研究还处于起步阶段,但其能够对学生的学习过程和学习效果进行实时、动态监测,能够根据学生的需求,提供相应的学习资源。在未来,随着技术的不断发展,教育场景中个性化学习智能体将更加完善,其能够真正实现以学习者为中心的“个性化”教育。

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