Intelligent learning diagnosis is a critical engine of smart education, which aims to estimate learners' current knowledge mastery status and predict their future learning performance. The significant challenge with traditional learning diagnosis methods is the inability to balance diagnostic accuracy and interpretability. To settle the above problem, the proposed unified interpretable intelligent learning diagnosis framework, which benefits from the powerful representation learning ability of deep learning and the interpretability of psychometric, achieves good performance of learning prediction and provides interpretability from three aspects: cognitive parameters, learner-resource response network, and weights of self-attention mechanism. Within the proposed framework, this paper proposes a two-channel learning diagnosis mechanism LDM-ID as well as a three-channel learning diagnosis mechanism LDM-HMI. Experiments on two real-world datasets and a simulation dataset show that our method has higher accuracy in predicting learners' performances compared with the state-of-the-art models, and can provide valuable educational interpretabilities for applications such as precise learning resource recommendation and personalized learning tutoring in smart education.


翻译:智能学习诊断是智能教育的关键引擎,目的是评估学习者目前的知识掌握状况并预测其未来的学习表现。传统学习诊断方法的重大挑战是无法平衡诊断准确性和可解释性。为了解决上述问题,拟议的统一可解释智能诊断框架得益于深层学习的强大代表性学习能力和心理计量的可解释性,实现了学习预测的良好表现,提供了三个方面的可解释性:认知参数、学习者资源响应网络和自学机制的权重。在拟议框架内,本文件提出了双声道学习诊断机制LDM-ID以及三声道学习诊断机制LDM-HMI。关于两个真实世界数据集和模拟数据集的实验表明,我们的方法在预测学习者业绩方面比最先进的模型更加准确,并且可以为应用提供宝贵的教育解释性,例如精确的学习资源建议和智能教育的个人化学习辅导。

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