With the rapid development in online education, knowledge tracing (KT) has become a fundamental problem which traces students' knowledge status and predicts their performance on new questions. Questions are often numerous in online education systems, and are always associated with much fewer skills. However, the previous literature fails to involve question information together with high-order question-skill correlations, which is mostly limited by data sparsity and multi-skill problems. From the model perspective, previous models can hardly capture the long-term dependency of student exercise history, and cannot model the interactions between student-questions, and student-skills in a consistent way. In this paper, we propose a Graph-based Interaction model for Knowledge Tracing (GIKT) to tackle the above probems. More specifically, GIKT utilizes graph convolutional network (GCN) to substantially incorporate question-skill correlations via embedding propagation. Besides, considering that relevant questions are usually scattered throughout the exercise history, and that question and skill are just different instantiations of knowledge, GIKT generalizes the degree of students' master of the question to the interactions between the student's current state, the student's history related exercises, the target question, and related skills. Experiments on three datasets demonstrate that GIKT achieves the new state-of-the-art performance, with at least 1% absolute AUC improvement.


翻译:随着在线教育的迅速发展,知识追踪(KT)已成为一个根本问题,它跟踪学生的知识状况,预测学生在新问题方面的表现。在线教育系统中的问题往往很多,而且总是与技能少得多。然而,以前的文献没有涉及问题信息以及高阶问题-技能相关关系,而后者大多受数据宽广和多技能问题的限制。从模型的角度来看,以前的模型几乎无法反映学生练习历史的长期依赖性,也无法以一致的方式模拟学生问题与学生技能之间的互动。在本文件中,我们提出了一个基于图表的知识追踪互动模式(GIKT),以解决上述问题。更具体地说,GIKT利用图表革命网络(GCN),通过嵌入宣传大量纳入问题-技能相关关系。此外,考虑到相关问题通常分散于整个练习历史,而且问题和技能只是不同的瞬间关系,GIKT将学生对问题最不具有的掌握能力的程度与学生绝对技能之间的相互作用,GIKT在当前的3项实验中实现了与学生成绩相关的新问题。

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