大数据环境下精准化教学的数学模型及应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61877023
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    45.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0701.教育信息科学与技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In education, the emergence of “big data” through new extensive educational media, combined with advances in computation holds promise for improving learning processes in formal education, and beyond as well. With the popularization of e-learning in the era of Internet, the precision education based on the educational big data has become an inevitable trend. This project aims to find out the inherent laws of teaching activities and cognitive behaviors by analyzing and mining historical and experimental data in teaching activities, establish a general and standardized mathematical model of teaching evaluation, quantify the individual's learning status, design and optimize based on multi-stage dynamic teaching programs. This project includes two parts: theoretical modeling and practical application, which runs through the entire process of education, including academic analysis, program design, individual implementation, process monitoring and effectiveness testing. Key research points include: 1. Mathematical model of teaching evaluation in precision education; 2. Evaluation and comparison of precision education regime, including prediction and test of teaching effectiveness; 3. Selection of variables that affect the design of teaching regime; 4. Design of optimal precision teaching regime and optimization of multi-stage dynamic teaching regime; 5. Evaluation and classification of individual students' learning states, and subgroup analysis of learning community; 6. Practical application of precision teaching regime. The work of this project is expected to improve the theoretical system of precision education under the big data environment, as well as enrich the research methods in educational big data, and also has a broad prospects for educational applications.
教育领域中,伴随着信息技术和新兴媒体的应用,“大数据”有望极大地促进教学活动的提高。基于教育大数据的精准化教学成为一种必然趋势。本项目旨在通过对教学活动中历史和实验数据的分析挖掘,发现教学活动和认知行为的内在规律,建立一个通用规范的数学模型,量化地分析个体的学习状态,科学地设计和优化基于个体的多阶段动态教学方案。本项目研究包括理论模型和实践应用两部分,贯穿从学情分析、方案设计、个体实施、过程监控到效果检验整个教学过程。重点研究的问题包括:1.构建精准教学中的教学评价数学模型;2.精准教学方案的评估和比对;3.影响精准教学方案的变量选择;4.最优精准教学方案的设计和多阶段动态教学方案的优化;5.学习个体状态的评价和分类、学习群体的亚组分析;6.精准教学方案的实践应用。本项目的工作是对大数据环境下精准化教育理论体系的完善,也是对相关教育大数据研究方法的丰富,同时具备广阔的教育应用前景。

结项摘要

项目组引入和改进认知诊断模型和机器学习算法,围绕教育大数据的三个基本科学问题“教学主体可测量、教学过程可计算、教学服务可定制”进行探索研究。构建了基于大数据精准教学的通用框架和数学模型,将精准教学干预的核心问题转化为多阶段动态决策问题,利用认知诊断实现精准测量,引入强化学习提炼最优决策。项目组还在普通高中、大学教学以及特殊教育中进行了教学干预实证研究,积累了大量有价值的数据。除了理论模块,项目组在分位数迹回归、Boosting 算法、变量选择加权Lasso方法、数据增强等大数据和机器学习的关键技术上取得研究成果,对相应方法的应用具有指导意义,例如完成了Boosting算法永远不会过拟合的理论证明等。

项目成果

期刊论文数量(27)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于校园大数据的无线网络AP布局优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    华中师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖明;谭凤霞;舒江波;赵亮;吴小平;张昭理
  • 通讯作者:
    张昭理
“新定义”蕴含的几何意义
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    数学通讯
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵琨;李娜;李波
  • 通讯作者:
    李波
国家ICT发展水平对学生科学素养的影响——基于PISA 2018数据的分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    教育参考
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李波;张滢;熊震融;罗汉阳
  • 通讯作者:
    罗汉阳
大数据背景下特殊教育现代化的内涵与路径
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    现代特殊教育
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    雷江华;习妮
  • 通讯作者:
    习妮
Weighted Lasso estimates for sparse logistic regression: non-asymptotic properties with measurement errors
稀疏逻辑回归的加权套索估计:具有测量误差的非渐近特性
  • DOI:
    10.1007/s10473-021-0112-6
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    ACTA MATHEMATICA SCIENTIA
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Huang, Huamei;Gao, Yujing;Li, Bo
  • 通讯作者:
    Li, Bo

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其他文献

砷污染湖滨湿地底泥微生物群落结构及多样性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵立君;刘云根;王妍;赵蓉;李波;郑毅
  • 通讯作者:
    郑毅
湍流驱动的太阳风模型中的流管曲率效应
  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李波
  • 通讯作者:
    李波
球形棕囊藻赤潮消亡过程环境因子变化及其消亡原因
  • DOI:
    10.13292/j.1000-4890.20150311.050
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李波;蓝文陆;李天深;黎明民
  • 通讯作者:
    黎明民
温度、电场及梯度系数对BaTiO3双手性畴壁的影响 Effects of Temperature, Electric Field and Gradient Coefficient on the Bichiral Domain Walls of BaTiO3
温度、电场和梯度系数对 BaTiO3 双手性畴壁的影响
  • DOI:
    10.12677/ms.2017.73039
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Material Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王芳;刘兰英;李波;刘龙飞;欧云;王伟
  • 通讯作者:
    王伟
3D打印组织工程支架成形过程建模与数值模拟
  • DOI:
    10.16182/j.issn1004731x.joss.201803030
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    2018
  • 期刊:
    系统仿真学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈从平;黄杰光;胡琼;冉艳华;李波
  • 通讯作者:
    李波

其他文献

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李波的其他基金

大数据环境下精准教学模式的若干关键数理问题研究及应用
  • 批准号:
    62377019
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目
可比语料库质量量化与提升方法研究
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  • 资助金额:
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连续时间随机游动的极限行为及其相关研究
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    青年科学基金项目
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相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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