一种基于数字化计算的学生智能辅导系统和方法与流程

本发明涉及数字化计算领域，尤其是一种基于数字化计算的学生智能辅导系统和方法。

背景技术：

1、随着大数据技术的发展，教育的数据化程度正在快速提高。然而在教育实践中，具体的教学方式方法却没有发生实质性的变化，仍然是传统的教师对学生集体提供知识传授，通过经验进行学生管理。这种传统的教学方法缺少科学的数字化分析，难以帮助教师更好地实现因材施教。

2、虽然校内、校外辅导机构普遍推行教育数字化管理，导致教育行业的数据量极速增长，但这些管理方式往往只实现了个别教育系统内部学生基础电子档案的共享，而没有实现整体上的数据融通与共享。

3、此外，虽然数字化、大数据等技术日新月异，但数字化技术仍与教学的整合程度不高，学生的学习方式没有发生较大的改变。目前的数字化教育仅仅是将同样的学习方式从线下搬到线上，学生无法获得针对性的教育，学生家长也无法从这种数字化教育中得到有效的辅导建议。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种基于数字化计算的学生智能辅导系统和方法。

2、本发明的第一方面提供了一种基于数字化计算的学生智能辅导系统，包括数据采集模块、数据处理模块、资产管理模块、数据服务模块、ai算法模块、智能标签模块、区块链模块和设备终端模块；所述数据处理模块连接数据采集模块的输出，所述资产管理模块连接数据采集模块和数据处理模块的输出，所述数据服务模块连接资产管理模块的输出，所述ai算法模块连接数据服务模块的输出，所述智能标签模块连接数据服务模块和ai算法模块的输出；所述区块链模块连接智能标签模块的输出；所述设备终端模块连接智能标签模块和区块链模块的输出；

3、所述数据采集模块用于收集学生数据并对学生数据进行数据清洗和数据转换；

4、所述数据处理模块用于开发脚本工具并基于所开发的脚本工具对学生数据进行统计归纳；

5、所述资产管理模块用于对学生数据进行指标管理和质量管理并提升学生数据的质量；

6、所述数据服务模块用于创建并向外提供知识库数据接口和分析库数据接口；

7、所述ai算法模块用于生成ai算法并根据所生成的ai算法对学生数据进行分类和预测；

8、所述智能标签模块用于根据ai算法模块的分析预测结果对学生数据赋予分类标签；

9、所述区块链模块用于对学生数据进行上链处理；

10、所述设备终端模块用于从区块链中获取目标学生的学生数据进行展示；所述设备终端模块部署于用户终端中。

11、进一步地，所述数据采集模块中具体包括数据源接入模块，映射规则配置模块、数据结构同步模块、采集作业配置模块和采集作业监控模块；

12、所述数据源接入模块用于采集以多源异构形式表征的学生数据；

13、所述映射规则配置模块用于根据用户输入指令创建作业映射规则，并将作业映射规则传输至采集作业配置模块；

14、所述数据结构同步模块用于从多源异构形式表征的学生数据中提取出一个或多个数据元，根据数据元生成数据表；所述数据表中记录数据元的源端数据信息；

15、所述采集作业配置模块用于根据作业映射规则对数据表中行数据、字段数据及对应关系进行数据清洗和数据转换；其中，所述数据转换包括非结构化数据转换为结构化数据和半结构化数据转换为结构化数据；所述半结构化数据转换为结构化数据具体包括指定数据表中源端数据信息，将数据表中源端数据信息转化为行数据或字段数据以及行数据、字段数据之间的对应关系，将行数据、字段数据及对应关系写入数据表中；

16、所述采集作业监控模块用于监视所述数据结构同步模块的数据提取过程、采集作业配置模块的数据表转化过程以及数据清洗和数据转换过程；并收集采集作业配置模块输出的数据表，将数据表作为学生数据表传输至所述数据处理模块和资产管理模块中。

17、进一步地，所述数据处理模块具体包括脚本作业开发模块和脚本作业调度模块；

18、所述脚本作业开发模块用于接收输入指令，将输入指令转换为脚本作业并将脚本作业应用至采集作业监控模块输出的数据表中；

19、所述脚本作业调度模块用于通过所述脚本作业对数据表进行分析统计，得到学生数据分析表，对脚本作业的数据处理过程进行监控，并将处理得到的学生数据分析表传输至资产管理模块中。

20、进一步地，所述资产管理模块，具体包括知识库资产管理模块、分析库数据管理模块、分析库指标管理模块和分析库数据质量提升模块；

21、所述知识库资产管理模块用于接收数据采集模块所输出的学生数据表，从学生数据表中抽取学生数据作为知识信息，将知识信息存入知识库中；

22、所述分析库数据管理模块用于接收数据处理模块所输出的学生数据分析表，从学生数据分析表中抽取经分析统计的学生数据作为分析信息；将分析信息存入分析库中；

23、所述分析库指标管理模块用于根据预设指标从分析库中读取与指标对应的分析信息；根据所读取的分析信息形成指标统计数据；

24、所述分析库质量提升模块用于根据预设质量检测标准对所述指标统计数据进行校验，剔除质量水平低于预设质量检测标准的指标统计数据。

25、进一步地，所述数据服务模块，具体包括知识库数据接口创建模块、分析库数据接口创建模块和分析库数据接口调用模块；

26、所述知识库数据接口创建模块用于创建知识库数据接口，所述知识库数据接口用于将知识库中的知识信息共享至智能标签模块；

27、所述分析库数据接口创建模块用于创建分析库数据接口，所述分析库数据接口用于将分析库中的指标统计数据共享至ai算法模块的数据模型中；

28、所述分析库数据接口调用模块用于记录ai算法模块所调用的指标统计数据并生成分析库接口调用结果。

29、进一步地，所述ai算法模块，具体包括数据预处理模块、样本数据拆分模块、学生特征分析模块、待预测数据模块、数据模型训练模块和学生特征分类模块；

30、所述数据预处理模块用于对指标统计数据进行预处理，分类为待预测数据和样本数据两类；将待预测数据传输至待预测数据模块，将样本数据传输至样本数据拆分模块；其中，待预测数据为目标学生的指标统计数据，样本数据为其余学生的指标统计数据；

31、所述样本数据拆分模块用于对样本数据进行拆分，拆分为具有预设比例的训练集和测试集；

32、所述学生特征分析模块用于加载特征分类初始数据模型：

33、所述待预测数据模块用于暂存所述待预测数据；

34、所述数据模型训练模块用于通过训练集和测试集对所述特征分类初始数据模型进行训练，得到特征分类优化数据模型；

35、所述学生特征分类模块用于将暂存的所述待预测数据输入所述特征分类优化数据模型中，得到学生特征分类结果；将所述学生分类结果传输至智能标签模块。

36、进一步地，所述智能标签模块具体包括学生实体建设模块、标签模型建设模块、数据标签开发模块、学生画像管理模块、知识推荐模块、知识标签开发模块和标签服务模块；

37、所述学生实体建设模块用于构建标签所属的数据实体作为学生实体；

38、所述标签模型建设模块用于为学生实体构建多种类型的标签模型；

39、所述数据标签开发模块用于在构建的多种类型标签模型基础上，开发学生实体需求的智能标签，将所述智能标签赋予ai算法模块所输出的学生特征分类结果上；

40、所述学生画像管理模块用于根据用户输入条件展示被赋予智能标签的学生特征分类结果；

41、所述知识标签开发模块通过所述知识库数据接口读取知识库中的知识信息，基于知识信息开发若干知识标签；

42、所述知识推荐模块用于将所述被赋予智能标签的学生特征分类结果与知识标签进行匹配，展示知识库中与所述知识标签相匹配的知识信息；

43、所述标签服务模块用于将所述被赋予智能标签的学生特征分类结果、所匹配的知识标签以及与知识标签相匹配的知识信息以接口方式全部传输至所述区块链模块。

44、进一步地，所述区块链模块，具体包括机构创建模块、网络创建模块和数据上链模块；

45、所述机构创建模块用于创建或登入区块链机构，所述区块链机构用于提供区块链的联盟链；

46、所述网络创建模块用于在区块链联盟链基础上创建区块链节点；

47、所述数据上链模块用于将知识库中的知识信息、分析库中的分析信息和被赋予智能标签的学生特征分类结果上传至区块链中。

48、进一步地，所述设备终端模块具体包括终端注册模块和数据获取模块；

49、所述终端注册模块用于控制终端用户的身份验证；

50、所述数据获取模块用于读取并展示智能标签模块输出的学生特征分类结果和知识信息；所述数据获取模块还用于通过区块链下载知识信息、分析信息和学生特征分类进行展示。

51、本发明第二方面提供一种基于数字化计算的学生智能辅导方法，包括以下步骤：

52、收集学生数据并对学生数据进行数据清洗和数据转换；

53、开发脚本工具并基于所开发的脚本工具对学生数据进行统计归纳；

54、对学生数据进行指标管理和质量管理并提升学生数据的质量；

55、创建并向外提供知识库数据接口和分析库数据接口；

56、生成ai算法并根据所生成的ai算法对学生数据进行分类和预测；

57、根据ai算法模块的分析预测结果对学生数据赋予分类标签；

58、对学生数据进行上链处理；

59、从区块链中获取目标学生的学生数据进行展示。

60、本发明的实施例具有如下方面有益效果：本发明通过搭建学生行为库和知识库，异构数据采集、实时数据采集等技术手段，对如在线学习、各类搜索点击记录信息、参加校外辅导情况、自主学习情况等行为细节进行记录。通过数据库，针对学生行为特征进行分析，针对学生的学习行为建模，以了解学生不同学习行为范式和学习结果之间的关系。并通过学生作业完成情况、错题情况、测试情况、行为习惯等，针对学生薄弱点进行总结和预测，并为学生打上相关标签，通过标签和智能推荐算法，为其推荐知识库内容。将学生的学习习惯、薄弱点、成绩预测、知识推荐等分析结果，经由授权让学生和家长或校外辅导机构获取，进行针对性学习提高。

61、本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。