用户个性化建模的研究及其在游戏式学习系统中的应用

论文摘要

随着科技的迅猛发展,游戏已经发展成为一个巨大的支柱产业,引起了人们越来越多的关注。现在的电脑游戏已经不仅仅是供人们娱乐消遣的计算机软件,而是逐渐成为一种新的艺术形式和传播手段,对电影,电视,培训,教育等产生着巨大的影响。很多专家学者开始开发游戏用于非娱乐目的,如模拟训练,帮助学生学习知识等,这种类型的游戏被称为“严肃游戏”,并且衍生出一种新的学习方式——游戏式学习。与传统的学习方式相比,游戏式学习具有更丰富的表现形式,更强大的表现力,能够提供给用户观察和理解问题的多种途径,“成为”不同种类的角色的机会,使用户沉浸在复杂的解决的问题的任务中,在娱乐的过程中学到理论知识,学会解决问题的方法。但是一般的游戏式学习系统忽略了用户的个性差异,为所有用户提供完全相同的学习内容和学习方式,降低了用户的学习热情和学习效果。针对此情况,为了达到较好的学习效果,本文将用户个性化建模应用在游戏式学习系统中,实现个性化学习。在本文中,通过分析用户的个性特征,游戏素材等,建立了用户个性化模型、领域知识模型和培训策略模型。其中,用户个性化模型是系统实现个性化学习的基础,领域知识模型提供各种各样的学习素材,而培训模型根据用户的需求和学习目的提供给用户适合的学习方式。本文结合游戏式学习系统的特点提出了用户个性化信息的获取途径、描述方式等进行了研究。通过在游戏过程中植入试题,记录用户操作,对用户进行心理测试等方式采集用户个性化特征数据。并且设计心理学实验,验证了在游戏式学习系统中通过心理测试方式获取用户个性轮廓的有效性。本文对用户个性化模型在游戏式学习系统中的应用进行了深入研究,提出了用户个性化模型的实现框架,定义了系统中数据的有效规则,系统计分规则,以及用户个性化特征与培训内容的关联匹配规则等,并对相关算法的设计思想及具体步骤做了详细描述。最后,本文以煤矿救援培训为实例进行了系统实现,该系统可以根据用户的个性化信息特征,获取与之相适应的素材,组合在一起提供给用户,实现了个性化培训。并且对用户日志数据通过离线或在线的方式进行分析,得到用户的培训效果,以此分析评价系统性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 严肃游戏及其发展现状
• 1.1.2 游戏式学习
• 1.1.3 个性化学习
• 1.2 应用背景
• 1.3 相关理论支持
• 1.3.1 认知心理学理论基础
• 1.3.2 心理学理论基础
• 1.4 本课题的研究意义和研究内容
• 1.5 本文章节结构
• 第二章 用户个性化建模
• 2.1 用户模型相关技术及理论
• 2.1.1 用户建模的概念
• 2.1.2 用户建模技术分类
• 2.1.3 用户建模过程
• 2.1.4 用户建模信息获取
• 2.2 用户个性化模型
• 2.2.1 用户个性特征分析
• 2.2.2 用户个性化模型组成
• 2.3 用户个性化信息获取途径
• 2.4 用户个性化特征的描述方式
• 2.5 用户个性的获取
• 2.5.1 心理测验
• 2.5.2 心理量表的对比研究及应用现状
• 2.5.3 游戏式培训系统中的心理测试题
• 2.5.4 心理量表应用于游戏式培训系统效果验证实验
• 2.5.5 具体操作及实验结果
• 2.6 本章小结
• 第三章 领域知识模型与培训策略模型
• 3.1 个性化游戏式学习系统组成
• 3.2 领域知识模型
• 3.2.1 知识点框架模型
• 3.2.2 素材库的组成及结构设计
• 3.3 培训策略模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 用户个性化模型的实现设计
• 4.1 用户个性化模型实现的结构规划
• 4.2 数据库设计
• 4.3 系统规则定义
• 4.4 系统算法设计与实现
• 4.4.1 用户信息初始化算法
• 4.4.2 用户初始知识水平的判定算法
• 4.4.3 用户技能培训控制算法
• 4.4.4 基于用户个性化特征的个性化训练内容的自动合成算法
• 4.5 本章小结
• 第五章 煤矿救援游戏式培训系统的实现
• 5.1 系统工作流程
• 5.2 系统实现及界面
• 5.3 用户日志文件分析
• 5.3.1 数据挖掘
• 5.3.2 用户日志数据分析
• 5.4 系统性能分析与评价
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文