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研究

適性機械人教育與數碼分身研究

HCR 係用於 Blockly 編程評估、適性學習同數碼分身機械人教育嘅學術研究工具。用戶端建立玩家或工作階段之前,參與者可以自行揀選參唔參加。

參與研究

研究開始之前,請先揀選參唔參與

參與者主動同意加入學術研究之後,客戶端先會建立模擬器工作階段或玩家識別碼。

必要研究資料

重播、評分同分析所需嘅 Blockly 程式 IR、挑戰版本、分數,以及必要嘅技術工作階段或提交識別碼。

自選背景資料

主要語言只記錄 zh、en 呢類粗略代碼;UTC 偏移只記錄目前分鐘數。「參與學術研究」預設會開啟兩項,亦可以喺「更多設定」逐項關閉。

唔會主動收集

唔收集瀏覽器指紋、精確 IANA 時區名稱、推斷位置、廣告識別碼或跨網站追蹤檔案。

資料匿名程度

研究記錄可能留有工作階段識別碼,伺服器亦會保存一般安全日誌。因此,呢啲資料雖然經過去識別化處理,但並非完全匿名。

問題界定

兩個問題,一套系統

教學

全班只可以跟同一個進度

硬件成本同監督要求限制咗機械人教學,課堂好多時只可以用統一固定進度。但學生學習速度各有不同,呢種落差會同時影響進度快同慢嘅學生。

量度

編程能力好難量化評分

程式同選擇題答案唔同:作答空間係開放嘅,結果亦係連續值。標準適性測驗並冇呢兩個前提,所以要先調整,先可以量度編程表現。

研究貢獻

呢項研究有咩新意

  1. 01

    喺生成式題庫入面自適應揀題

    挑戰唔係來自固定清單。題族先生成同校準候選題,再用 Fisher 資訊量揀適合目前能力估計嘅題目,所以題庫唔使逐題人手編寫都可以擴充。

  2. 02

    保證解到嘅生成題目

    程序生成同可達性有衝突:睇落合理嘅目標都可能到唔到。每個候選題出街之前都要先求解,將「希望解到」變成必要條件。

  3. 03

    喺二分估計器用連續分數

    編程表現係連續值,但現有估計器唔係。系統按每題嘅掌握門檻做保序映射,同時保留原始分數畀分析用。

  4. 04

    用確定性保障公平

    伺服器會重播每個程式,並按關節行程估算時間。客戶端硬件唔會改變結果,分數先可以公平用喺比賽或者診斷。

方法

自適應層點樣建構

每次試完,平台都會重新估計學習表現,再揀合適嘅下一關。輕鬆完成就加難;遇到困難就退一步。每個學生都有自己嘅級別。

模型

雙參數 Logistic 模型

模型採用 logit 尺度上嘅能力 θ、題目難度 b 同鑑別度 a。猜測參數固定為零:作答內容係程式,唔係選項,所以冇可能靠估撞中。再估計第三個參數只會擬合雜訊。

作答

程式就係作答內容

伺服器會重播學習者嘅程式中介表示並評分。標準化分數會以題目嘅掌握門檻 τ 為中心重新映射,令「高於 τ」同「已掌握」一致,再交畀估計器;原始分數會另外保存。

揀題

先睇資訊量,再控制曝光率

候選題會先按目前 θ 下嘅資訊量排序,再限制曝光次數。咁樣同一程度嘅學習者唔會次次收到相同題目,亦唔會過度消耗題庫入面少數題目。

生成

難度係生成目標,唔係事後結果

題目族會用淨空、可達性負荷、預算壓力同循環結構等特徵預測難度。每個候選題都會按目標難度 b 求解;參考求解器搵唔到解,就會喺生成階段淘汰。

校準

有足夠證據之前都係暫定

新題會先進入試用狀態:限制曝光量,亦唔會計入正式能力更新。收集到作答之後,會將 θ 固定喺後驗平均值,再用邊際似然嘅牛頓迭代重新擬合難度。

呢個版本將能力表示成一個綜合 θ,並喺每次作答記錄維度標籤,用嚟製作報告。真正嘅多維模型係之後嘅工作,唔係呢個版本聲稱做到嘅事。

效度

冇人完成到嘅題目,量度唔到能力

先畫好目標髮型,再寄望機械臂掂得到,係行唔通嘅。早期有一個挑戰要求剪走 91 塊頭髮,但機械臂只掂到 20 塊。任務根本冇可能完成,關卡亦冇任何提示。

而家會先運行求解器。候選目標先喺無碰撞關節空間掃掠,再交畀參考求解器;做唔到嘅目標會喺生成階段淘汰,唔會派畀學習者。求得嘅解亦會成為關卡嘅參考成本同參考時間。

可達集合由工具喺無碰撞關節空間掃掠時掂得到嘅全部體素組成。由於計算成本高,系統只會計一次,再快取成測試固定資料。測試之後會確認參考解可以重播,而且冇目標落喺掂唔到嘅位置。

促成呢個設計嘅失敗案例

91手繪挑戰要求嘅目標體素
20喺頭部淨空限制下機械臂掂得到

學習者可能會將呢種結構上做唔到嘅情況當成自己失敗,而能力估計亦會將今次失敗當成依據。

可重現性

結果取決於乜嘢

確定性生成

髮型生成係挑戰設定嘅純函式。同一設定每次都會產生次序完全相同嘅體素集合,成個流程冇隨機因素。

伺服器端重播

競賽成績由服務端重播提交嘅程式得出,絕對唔會採用瀏覽器回報嘅數字。

用估算時間,唔係實測時間

執行時間按關節行程同設定速度計算,所以取決於程式,而唔係運行程式嘅裝置。

固定嘅傳輸契約

應用程式同服務共用相同嘅評分同程式類型。協定變更只會增量擴充,所以舊版用戶端仍然用到。

其他網站

論文同團隊