基于多模态数据的在线学习认知负荷评估

近年来,认知负荷过载成为影响在线学习效果的一个重要因素。为解决此问题,文章聚焦在线学习认知负荷评估,首先设计了基于多模态数据的在线学习认知负荷评估研究框架,包含多模态数据采集、多模态特征提取和评估模型构建三个部分。接着,文章通过实验,采集学习者在特定在线学习环境下的多模态数据,提取人脸表情特征、眼动追踪指标特征和脑电信号特征,构建在线学习认知负荷评估模型。之后,文章对评估模型的准确性进行验证,发现在五种机器学习算法模型中,KNN模型的综合性能最佳,故将此模型作为最终的在线学习认知评估模型;同时,文章对多模态数据进行了分析,发现多模态融合方法在认知负荷评估上具有优越性。文章构建的评估模型可赋能在线学习平台实现认知负荷的实时评估,进而实现基于认知负荷的个性化学习,增强学习动机,提升学习效果,促进在线教育质量提升。

基于多模态数据的在线学习认知风格智能识别

在人工智能技术迅速发展的背景下,多模态数据分析在教育领域的重要性日益凸显。本研究通过提取学习者在线学习中产生的脑电数据、表情数据和眼动数据等,构建了基于多模态数据的认知风格智能识别框架,并运用六种机器学习模型验证其有效性。研究结果显示,四种机器学习模型的识别准确率超过80%,且最佳模型的准确率达89.17%,F1分数达0.9241。此外,与基于单模态数据的模型相比,基于多模态数据的认知风格模型识别表现更佳。这表明,多模态数据融合策略具有优越性,有助于加强在线学习平台的适应性和个性化。

基于机器学习与眼动追踪的认知风格模型构建

认知风格反映了学生接近、获取、组织、处理和解释信息的模式,可用来解释和指导学生的行为。将认知风格集成到智能系统中,有助于开发个性化的用户模型,推动智能教育发展。当前有关认知风格自动分类的研究较为匮乏,尚未将机器学习与眼动追踪技术联合起来进行应用。基于机器学习与眼动追踪的认知风格模型,选取注视时长、注视点数量、扫视时长、眼跳次数、眼跳距离与瞳孔直径等6个与认知有着密切关系的眼动指标,归一化处理后借助机器学习算法进行认知风格自动分类。实验结果表明:在进行同样时长的视频学习时,不同场认知风格的学习者表现出不同的视觉行为模式;场依存型学习者注视点较为分散,表现出有较多的扫视行为、较少的注视行为、较长的眼跳距离与较大的瞳孔直径变化,信息搜索效率较低;而场独立型学习者有着较为密集与定向的视觉注意模式,信息搜索效率更高。对5种机器学习算法进行性能对比后发现,逻辑回归算法的分类效果最好,准确率达到89.01%,Kappa值达到0.774。该认知风格自动化分类模型既可用于智能学习系统的课程资源优化设计,也可用于个性化学习路径的推荐。未来可整合更多生理数据,通过不同模态数据之间的信息互补,提升数据分析的准确性以及对学习者认知能力评估的可靠性。

基于长短期记忆神经网络的在线学习眼动认知层次智能识别模型

学习者对于所学知识的认知水平与其在线学习的体验和效果密切相关,衡量在线学习者的认知水平具有重要意义。本研究基于布鲁姆的认知理论将学习者的认知水平划分为低、中、高三个层次,追踪学生在线学习过程中产生的眼动数据,采用主成分分析法聚合相关性高的特征指标,达到保留有效信息且维度下降的效果,接着运用长短期记忆神经网络构建在线学习认知层次智能识别模型,并与其他6种机器学习方法进行了比较。研究结果表明,学习者的眼动指标和认知层次显著相关。同时,在模型性能方面,长短期记忆神经网络模型的性能显著高于其他模型,具有较高的测试准确率和F1分数,证明其在在线学习认知水平评估领域的有效性。本研究不仅丰富了在线学习认知领域的理论和实践,而且为在线课程设计、在线学习评价、学习资源优化等提供了强有力的支持。

上海市中学数字化实验教学现状抽样调查与分析

该文抽样调查了上海市Q、F两区中学数字化实验教学情况,从学生和教师两个层面着手,考虑调研对象的背景信息、学生数字化实验学习情况、教师数字化实验教学情况、使用虚拟实验或仿真实验软件情况和建议等多个维度,对当前数字化实验的教学现状进行了实证研究。研究结果表明,Q、F两区大部分学校已按照教育管理部门的指导意见有序规范地开展了数字化实验教学活动,但数字化实验教学内容完成率、教师对数字化实验系统的熟悉度、实验教学方法等方面还有待提高并给出了建设性意见。

面向在线学习的多模态情感计算研究

随着计算机网络技术和多媒体技术的快速发展,在线学习凭借其突破时间和空间限制的优势,越来越受到教育工作者和学习者的青睐,但是在线学习过程中学习者情感交互缺失的弊端也是教育研究中亟待解决的问题。针对此研究困境,在已有情感交互研究的基础上,结合情感计算理论,该研究提出了面向在线学习的多模态情感计算模型。该模型包括在线学习中学习者的情感数据收集、情感数据处理与分析、情感数据可视化以及在线学习反馈与干预等四个模块。基于此模型,研发了情感计算原型系统,通过记录和分析在线学习者脸部表情、语音和文本等信息,实现在线学习过程中的情感测量。在线学习实验中,通过比较和分析情感计算原型系统的测量记录,验证了该系统的可行性和有效性。

智慧实验:教育信息化的新阵地

文章阐述了智慧实验的基本概念、系统架构和功能组成,介绍和分析了国外已有的代表性实例,设计和开发了智慧实验原型系统,为智慧实验的进一步发展提供参考。

义务教育年限延长的模拟研究:学龄人口预测视角

"是否需要延长义务教育年限以及如何延长"这一教育政策的制定,是需要涉及到社会经济、文化、人口等复杂系统中的诸多因素的决策行为,是借助计算机模拟技术为教育决策提供支持的典型应用。该文聚焦于决策支持系统的预测模型,以展现决策模拟支持系统如何通过模型设计和计算机模拟技术的应用实现对决策的支持;基于人口预测的视角,采用LESLIE人口模型对我国基础教育的学龄人口未来发展趋势进行预测,根据计算机模拟预测2016-2025年的学龄人口变化趋势,为决策提供依据。

基于CAPE-OPEN仿真系统的研究

快速、准确、高效的过程建模对于化工及相关过程的合成、设计、监控、优化等越来越重要。而过程仿真器是实现过程建模的一个很重要的工具。在工业现场实际应用时需要使用多个仿真软件。不同的仿真软件在互用性、重用性和可扩展性上存在很大的障碍。该文在分析当前过程工业仿真软件存在问题的基础上 ,介绍了开放式计算机辅助过程工程的体系结构、模块划分、软件设计与实现的方法和工具。通过生物污水处理过程应用实例 。

元宇宙:下一代学习空间

元宇宙作为一种整合了多种新技术的互联网社会新形态,正处在蓬勃发展阶段,其与教育的结合也为未来教育指明了新方向。本文对元宇宙的概念进行了概述,并提供了元宇宙的技术框架,分为用户感知层、智能服务层与基础设施层三大部分,且对每层的关键技术进行了介绍,同时对元宇宙的教育应用场景进行了分析,包括创设沉浸式学习情境、构建虚拟协作学习空间以及优化在线学习体验。最后对元宇宙与教育结合的未来发展进行了展望,从技术与教育两个角度为其指明了发展方向,并对数字孪生应用于学习者数字化模拟和分析的可行性进行了畅想。

义务教育年限延长的模拟研究:延长方案设计与分析

世界各国义务教育演变的历程表明,义务教育的年限并非固定不变,而是随着社会的发展不断被延长。当下我国已基本普及九年义务教育。随着我国教育事业的发展,未来我国将以何种方式延长义务教育年限成为学术研究的热点。该文结合我国义务教育现状,基于已有的教育理论基础,设计了15种可实施的义务教育年限延长方案,分析了不同方案的优势,利用计算机模拟技术对各种延长方案的教育经费投入进行预测,并通过国内知名网站调研了社会民众对延长方案的意见和反馈,以期为教育管理部门的决策提供科学参考。

基于眼动追踪的在线同步学习系统可用性评测

在线同步学习现已逐渐成为主流的远程学习方式之一,为了对在线同步学习系统进行科学、客观的可用性评测,文章首先构建了基于眼动追踪的在线同步学习系统可用性评测模型。随后,文章选取可直接从眼动仪导出数据的4个眼动指标(包括首次注视时间、注视点数量、扫视次数、瞳孔直径)和2个操作指标(包括任务完成时长、鼠标点击次数),用于进行系统界面的定量评价。最后,文章开展了在线同步学习系统的可用性评测实验,验证了可用性评测模型的有效性,并发现任务完成时长、注视点数量、瞳孔直径与可用性评测结果有强相关性。文章的研究旨在提升在线同步学习系统的可用性,有助于推动在线同步学习的进一步深入。

基于预排序的并行批处理过程调度模型

针对并行批处理调度过程,以总提前完成时间最小化为目标函数,建立了一个基于交货期的调度模型.该模型考虑了订单的交货期等约束条件,将订单和设备之间的分配关系表达为0-1变量,采用预排序方法确定订单的处理顺序.采用分支定界法对模型进行求解,并与已有模型的计算结果比较,证明所提出的模型整数变量少且容易求解.

面向区域教育治理的学生画像研究

为全面提高区域教育治理现代化水平,促进区域义务教育发展,从区域学生发展质量视角出发,提出了区域教育治理现代化、区域学生发展质量与区域义务教育发展质量的逻辑关联,并以区域学生发展质量评价为依据,设计了面向区域教育治理的学生画像,为区域教育治理现代化提供工具支持,以区域教育治理现代化促进区域义务教育发展质量。最后以上海市P区为例,基于该研究所设计的学生画像进行实际画像构建,对画像的科学性和有效性进行验证,证明该研究所设计的学生画像对提升区域教育治理现代化、促进区域义务教育发展质量有较好的应用效果。

基于眼动追踪技术的在线学习认知负荷量化模型研究

与传统课堂学习相比,在线学习具有信息量大、复杂度高的特点,对在线学习者的学习效果具有一定的负面影响。在分析认知负荷与眼动追踪技术的基础上,文章结合注视时间、注视点个数、瞳孔直径等三项眼动指标,构建了基于眼动追踪技术的在线学习认知负荷量化模型。随后,文章通过在线学习环境下的学习者认知负荷测试实验,结合大量眼动实验数据,验证了量化模型的可行性和准确性。基于眼动追踪技术的在线学习认知负荷量化模型的提出,可为生理指标测试工具应用于在线学习提供有价值的理论参考。

面向自适应学习的不同认知风格学习者眼动模型研究

基于生理数据的自适应学习系统能够识别学习者的情感与认知,对于提升系统的个性化服务能力和学习者的使用体验意义重大。基于此,文章首先提出了基于眼动追踪的自适应学习框架,根据已有的认知风格理论,此框架可分析不同认知风格学习者的眼动模式差异。在此基础上,考虑眼动行为中注视总持续时间和注视点数量,文章构建了基于眼动追踪的在线学习者认知风格识别模型,并通过眼动实验验证了此模型的可行性和有效性,为自适应学习系统的设计与开发提供了新的解决方案。

义务教育年限延长的模拟研究:教育经费模型

教育经费测算是推断义务教育年限延长可行性的关键指标之一。结合国内义务教育经费支出的实际情况,文章从教职工工资福利家庭补助、公用经费支出和基本建设经费支出等三个方面建立了义务教育经费机理模型。根据2009~2014年中国教育经费统计年鉴发布的官方数据和学生人口预测数据,文章对全国31个省市、自治区2018~2020年义务教育经费进行了预测,并以全国和上海市两个区域的预测数据为例进行了深入分析,验证了此模型的可行性,以期为义务教育年限延长政策的科学决策提供参考依据。

油气集输生产信息移动监视系统

介绍油气集输系统企业综合自动化的一个实例,给出生产信息移动监视系统的总体结构和软件功能,并阐述了Modem池、数据库和多线程技术在监视系统中的应用。

抗生素发酵过程优化调度模型的研究

对抗生素多罐并行发酵过程进行了分析,将任务、设备和事件之间的分配关系表达为两类0-1变量,建立了一个基于连续时间的抗生素多罐并行发酵过程优化调度的M ILP(混合整数线性规划)模型。该模型整数变量少,求解速度快,并给出了最短生产时间和罐批最优生产序列。最后以头孢菌素发酵过程为例证明了此调度模型的可行性和有效性。

先进过程控制技术及应用

结合近年来的应用例子,介绍了先进控制的一些基本方法,如模型预测控制、自适应控制、鲁棒控制、智能控制和软测量技术,并介绍了目前国内外先进控制软件的一些情况。