In education applications, knowledge tracing refers to the problem of estimating students' time-varying concept/skill mastery level from their past responses to questions and predicting their future performance. One key limitation of most existing knowledge tracing methods is that they treat student responses to questions as binary-valued, i.e., whether they are correct or incorrect. Response correctness analysis/prediction ignores important information on student knowledge contained in the exact content of the responses, especially for open-ended questions. In this paper, we conduct the first exploration into open-ended knowledge tracing (OKT) by studying the new task of predicting students' exact open-ended responses to questions. Our work is grounded in the domain of computer science education with programming questions. We develop an initial solution to the OKT problem, a student knowledge-guided code generation approach, that combines program synthesis methods using language models with student knowledge tracing methods. We also conduct a series of quantitative and qualitative experiments on a real-world student code dataset to validate OKT and demonstrate its promise in educational applications.


翻译:在教育应用中,知识追踪是指从过去对问题的答复中估计学生的时间变化概念/技能掌握水平的问题。大多数现有知识追踪方法的一个关键限制是,他们将学生对问题的答复视为二进制评价,即正确与否。反应正确性分析/预测忽略了答复确切内容中所包含的关于学生知识的重要信息,特别是开放式问题。在本文件中,我们通过研究预测学生对问题的确切开放答复的新任务,对开放性知识追踪(OKT)进行了首次探索。我们的工作以计算机科学教育领域和编程问题为基础。我们开发了对OKT问题的初步解决办法,即学生知识指南代码生成方法,将使用语言模型的方案综合方法与学生知识追踪方法结合起来。我们还在现实世界学生代码数据集上进行了一系列定量和定性实验,以验证OKT,并展示其在教育应用中的承诺。

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