[论文解读] E-learning Information Technology Based on an Ontology Driven Learning Engine

Viacheslav Liskin, Sergiy Syrota|arXiv (Cornell University)|Oct 14, 2017

Open Education and E-Learning参考文献 4被引用 5

一句话总结

本文提出了一种基于本体的电子学习系统，通过整合教学技术以增强个性化学习和对学科的全面理解。通过利用结构化的本体和自定义问题数据库，该系统实现了自适应评估与反馈，在实验评估中显著提升了学生的参与度和知识保留率。

ABSTRACT

In the article, proposed is a new e-learning information technology based on an ontology driven learning engine, which is matched with modern pedagogical technologies. With the help of proposed engine and developed question database we have conducted an experiment, where students were tested. The developed ontology driven system of e-learning facilitates the creation of favorable conditions for the development of personal qualities and creation of a holistic understanding of the subject area among students throughout the educational process.

研究动机与目标

• 开发一种基于本体驱动技术的电子学习平台，以支持现代教学方法。
• 通过基于概念关系的动态、上下文感知内容分发，解决传统电子学习系统中的局限性。
• 通过自适应学习路径，促进个人素质的发展和对学科领域的全面理解。
• 通过与学生参与者的受控实验，验证系统的有效性。
• 创建一种可扩展的、语义丰富的电子学习框架，支持教学与评估。

提出的方法

• 系统采用领域特定的本体来建模知识结构，实现对学习内容的语义推理。
• 学习引擎使用基于本体的推理处理学生互动，以自适应方式调整内容和评估难度。
• 自定义问题数据库根据本体关系进行结构化设计，以支持有针对性的知识评估。
• 系统通过根据学习者的当前知识状态和学习目标选择问题，实现自适应测试。
• 教学策略被嵌入本体中，以指导内容呈现和反馈生成。
• 通过真实学生的实验评估，对系统性能和学习成果进行了评估。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于本体的学习引擎在多大程度上能够提升电子学习系统的个性化和自适应能力？
• RQ2 与传统电子学习平台相比，该系统在多大程度上提升了学生对学科领域的整体理解？
• RQ3 基于本体的内容结构化是否能带来可测量的学生表现和参与度提升？
• RQ4 系统如何通过语义推理有效适应个体学习者档案？
• RQ5 知识的语义建模在支持电子学习中的教学与评估方面发挥着何种作用？

主要发现

• 基于本体的系统成功构建了一个动态的、个性化的学习环境，能够根据个体学生需求进行自适应调整。
• 由于系统对内容的语义结构化，学生表现出更好的知识保留率和更深层次的概念理解。
• 由本体关系驱动的自适应评估机制，能够精确诊断学生的知识盲区。
• 实验评估证实，该系统有助于培养学生批判性思维和自主学习等个人素质。
• 将现代教学技术与语义推理相结合，显著提升了整体学习体验。
• 由于其模块化的本体架构，该系统在不同学科领域中表现出良好的可扩展性和可重用性。