基于LightGBM的在线测评预测模型的应用研究

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随着信息技术的发展与教育理念的改变,以及新冠疫情对传统课堂教学的冲击,越来越多的学生通过在线平台进行学习,获取知识。这种教育方式的转变对在线教育平台的智能化与个性化提出了更高的要求,智能教育平台通过在线测评环节准确预测学生当前学习效果,评估学生知识掌握情况,判断学生知识薄弱环节,从而进行针对性指导和推荐最合适的教学资源。本文以Santa智能教育系统近3年的历史学习记录为研究对象,以LightGBM模型为原型,通过特征交互、特征统计信息、学习行为特征角度进行特征提取以及发现、动态构建学生和题目的ELO评分分级方法、引入知识的遗忘机制等研究,结合SHAP特征选择和嵌入式特征选择,提出了ELO-LightGBM模型,建立了学生学习效果量化体系,提高了LightGBM模型的泛化能力,增强了模型的预测效果。随后,将ELO-LightGBM模型应用于kaggle数据科学在线竞赛平台的Riiid Answer Correctness Prediction竞赛项目,在使用四分之一数据集训练的情况下获得0.7928分(AUC指标),相较主办方的基准分提升了1.49%,取得了更好的预测效果。同时,仿真实验证明,ELO-LightGBM模型与SVM、逻辑回归、随机森林等机器学习模型对比,预测效果也有较大的提升,说明了该模型的优势,对在线教育平台的智能化和个性化有着重要的意义。
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