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一种元学习增强的早期知识追踪建模方法MetaKTOA

MetaKT:A Meta-learning-enhanced early-stage knowledge tracing approach

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知识追踪根据学生的历史学习轨迹来实现对其知识掌握水平的实时评估与跟踪,从而预测学生未来的学习表现,是在线学习系统实现个性化学习体验的核心技术之一.与传统方法相比,现有的基于深度神经网络的知识追踪模型取得了显著优势,但其通常依赖大量训练数据.在学生答题早期,交互数据极度稀缺,所以训练一个复杂、有效的深度知识追踪模型十分具有挑战性.针对此问题,提出一种基于元学习增强的早期知识追踪框架(Meta-Learning-Enhanced Knowledge Tracing,MetaKT).给定目标知识追踪任务和其他若干个相关辅助任务,MetaKT首先在辅助任务上训练模型,然后利用目标任务的数据对预训练后的模型进行微调直至模型收敛.在七个公开数据集上以常用的DKT和DKVMN为基准进行实验,结果发现,提出的MetaKT框架使DKT和DKVMN模型分别在27和33(共35)个测试场景中的AUC(Area under Curve)获得了提升.

Knowledge Tracing(KT)dynamically assesses and tracks students' knowledge mastery levels based on their historical learning trajectories,enabling the prediction of their future learning performance.As a core technology in online learning systems,KT facilitates personalized learning experiences.While existing deep neural network-based KT models(e.g.,DKT,DKVMN)have demonstrated significant advantages over traditional methods,they typically require large-scale training data.Early-stage interactions,where the student response data are extremely sparse,pose substantial challenges to training complex and effective deep KT models.To address this limitation,we propose MetaKT(Meta-Learning-Enhanced Knowledge Tracing),a framework that leverages meta-learning to enhance early-stage KT performance.Given a target KT task and several related auxiliary tasks,MetaKT first pre-trains the model on auxiliary tasks,and then fine-tunes it using the target task's limited data until convergence.Experiments on seven public datasets,with DKT and DKVMN as backbones,demonstrate that MetaKT improves AUC for DKT and DKVMN in 27 and 33 out of 35 test scenarios,respectively.

王晶;苏健华;马玉玲;于德湖;崔超然;于志云

山东建筑大学计算机与人工智能学院,济南,250101山东建筑大学计算机与人工智能学院,济南,250101山东建筑大学计算机与人工智能学院,济南,250101||山东建筑大学人工智能工程技术应用研究院,济南,250101山东建筑大学计算机与人工智能学院,济南,250101山东财经大学计算机科学与技术学院,济南,250014山东建筑大学计算机与人工智能学院,济南,250101

信息技术与安全科学

元学习深度知识追踪小样本学习MAML个性化学生建模

meta learningdeep knowledge tracingfew shot learningMAMLpersonalized student modeling

《南京大学学报(自然科学版)》 2026 (2)

267-276,10

国家自然科学基金(62177031),山东省自然科学基金(ZR2021MF044),2023年度教育部人文社会科学研究专项任务(高校辅导员研究)(2023JDSZ3174),山东建筑大学国内访问学者经费

10.13232/j.cnki.jnju.2026.02.009

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