一种基于遗忘曲线理论的课堂知识点教学活动调度方法

本发明属于教育技术学领域，尤其涉及一种基于遗忘曲线理论的课堂知识点教学活动调度方法。

背景技术：

1、1885年，德国心理学家艾宾浩斯(ebbinghaus)经过研究，提出了著名的艾宾浩斯记忆遗忘曲线，描述了人类大脑对新事物遗忘的规律。假设初次记忆后经过了x小时，那么记忆保留率y近似地满足y＝1-0.56x0.06。根据艾宾浩斯遗忘曲线可以得出，如果学习过的知识不进行有效复习，在20分钟后只保留58.2％，1小时后保留44.2％，9小时后减少为35.8％，......，如表1所示：

2、表1艾宾浩斯记忆遗忘曲线记忆保留率量化表

3、 时间间隔 记忆量 刚记完 100％ 20分钟后 58.2％ 1小时后 44.2％ 9小时后 35.8％ 1天后 33.7％ 2天后 27.8％ 6天后 25.4％

4、艾宾浩斯记忆遗忘曲线的应用领域十分广泛，特别是近些年在教育教学领域，相当多的学者对其进行了深入的研究，提出了基于艾宾浩斯记忆遗忘曲线理论的课堂教学的多种有效实施方案。

5、按照一堂课中待讲知识点个数的不同可以将众多学者对艾宾浩斯记忆遗忘曲线理论在课堂教学的研究成果分为：(1)基于一个待讲知识点的课堂教学活动的实施方案。焦大伟等将课堂教学活动设计为了“概念的讲解”，随后的20分钟通过“例题分析”、“课堂练习”进行知识的复习与巩固，提高学生的记忆水平。陈小博、蔡标等的思路相近，都是将一堂课设计为上课前，上课时和下课前三部分。上课前先复习旧知识并向学生明确本节课的教学目标；上课时重点突出，讲解本节课的待讲知识点内容；下课前对所学内容总结复习。崔运静等将50分钟的课堂教学时间，划分成了固定的2、2、43和3分钟四部分，分别用于上上节课知识点的复习，上节课知识点的复习，本节课待讲知识点的讲解，待讲知识点的复习，增加了回顾次数，让课程内容在学生头脑中多次重现以巩固记忆。对习题课也采用类似的方法，将章节习题的讲解穿插进行，提升复习效果。(2)基于两个待讲知识点的课堂教学活动的实施方案。申云萍[7]将45分钟的课堂教学时间分成了20、5、15和5分钟，分别用来进行：教师讲授待讲知识点1，学生完成知识点1的习题，教师讲授待讲知识点2，学生完成知识点2的习题。让教师的讲授与学生完成习题的教学活动先后进行，抓住学生对知识遗忘最快的时间点，及时复习，达到巩固知识点记忆的目的。盛曹颖采用将一堂课分解成多个小环节、小任务的方法开展教学，并限制每个待讲知识点的讲解时长不超过20分钟。她将2课时的课堂教学设计为：课前5-8分钟复习上节课的内容并进行作业点评，然后转入待讲知识点1的讲授，再进行2分钟的学生自我消化，学生做习题巩固；接下来进行待讲知识点2的讲授，2分钟的学生自我消化，做习题巩固；最后5分钟是整节课的小结与学生自主消化。

6、上述的解决方案都只是针对课堂教学提出了一套固定的教学活动序列来开展教学，灵活性较差。如果遇到一堂课中待讲知识点个数不固定、且每个待讲知识点的“讲授”时长也不固定时，便无计可施，缺乏指导意义。

7、经过研究发现，目前大中专院校的教师在开展课堂教学活动时，虽然有部分教师使用了艾宾浩斯记忆遗忘曲线理论来指导教学，但仅仅是设计了一套固定的教学活动序列来开展教学，灵活性较差。如果遇到一堂课中待讲知识点个数不固定、且每个待讲知识点的“讲授”时长也不固定时，便无计可施，缺乏指导意义。本发明借鉴了艾宾浩斯记忆遗忘曲线理论和实时系统调度问题中的“具有开始截止时间的非周期实时任务”以及“具有完成截止时间的非周期性实时任务”的调度方法，将其进行改进与转化，提出了一种基于多个待讲知识点，且每个知识点“讲授”时长不固定的课堂教学活动的动态实施方案。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出一种基于遗忘曲线理论的课堂知识点教学活动调度方法，既减轻了教师编排教学活动序列的负担，得到的教学活动序列又符合艾宾浩斯遗忘曲线规律和复习黄金周期规律，让学生在有限的课堂教学时间内，更加科学、合理的学习知识，强化记忆，达到了事半功倍的效果。

2、为实现上述目的本发明提出了一种基于遗忘曲线理论的课堂知识点教学活动调度方法，包括：

3、对课堂教学时长，构建基于艾宾浩斯记忆遗忘曲线理论的复习黄金周期框架；所述复习黄金周期框架包括：知识点和所述知识点对应的第一复习黄金周期、第二复习黄金周期；

4、对所述复习黄金周期框架中的第二复习黄金周期，构建初始影响因子调度模型；

5、对所述初始影响因子调度模型进行优化，获取影响因子调度模型；

6、将知识点个数和对应的讲解时长，输入所述影响因子调度模型，获取知识点教学活动的调度序列。

7、可选地，所述第一复习黄金周期，为在知识点讲解完后的10分钟之内，对应的为知识点小结；

8、所述第二复习黄金周期，为在知识点讲解完后的20到60分钟之间，对应的为课堂习题。

9、可选地，所述复习黄金周期框架为：

10、n＝120％t＝120％(t1+t2+t3)

11、其中，t为课堂教学中开展某一个知识点的教学活动总时长，n表示在120分钟的课堂教学中最多能讲授的知识点个数，t1为讲解某一个知识点的教学活动时长，t2为某一个知识点的知识点小结的时长，t3为某一个知识点的课堂习题的时长。

12、可选地，构建初始影响因子调度模型包括：

13、将所述第一复习黄金周期和第二复习黄金周期，设定为预设固定时间长度；

14、基于知识点的教学活动时长和对应的所述第一复习黄金周期、第二复习黄金周期，获取当前时刻与旧知识点的第二复习黄金周期的中心点之间的预设时间长度；

15、将所述预设时间长度，定义为新知识点对旧知识点的课堂习题教学活动的预设影响因子；

16、基于所述预设影响因子，分别获取新知识点的影响因子和旧知识点的影响因子；

17、基于所述新知识点的影响因子和旧知识点的影响因子，实现所述初始影响因子调度模型的构建。

18、可选地，所述预设时间长度设有约束条件，所述约束条件为所述预设时间长度不大于20；

19、所述预设影响因子为：

20、r[j,i]＝abs((t0+cj)-(θi+40))≤20

21、其中，r[j,i]表示预设影响因子，t0表示选择新知识点j开展教学活动的时刻，cj表示开展新知识点j的讲解教学活动和对应的第一复习黄金周期的教学活动花费的时间长度，θi表示知识点i讲解教学活动完成的时间点，j∈a，a表示还没有开始“讲解”的新知识点集合；i∈b，b表示表示已经讲解完、且知识点小结教学活动也同样完成的知识点集合；a∪b＝{本堂课中的所有知识点列表}。

22、可选地，所述新知识点的影响因子为：

23、r[j]＝max{r[j,i]}＝max{abs((t0+cj)-(θi+40))}≤20

24、其中，r[j]为新知识点的影响因子；

25、所述旧知识点的影响因子为：

26、r[i]＝abs(t0-(θi+40))≤20

27、其中，r[i]为旧知识点的影响因子。

28、可选地，所述初始影响因子调度模型，用于分别计算开展教学活动时刻各旧知识点与新知识点的影响因子，从中选择影响因子值最小的知识点作为开展教学活动时刻的调度知识点，直至课堂教学的知识点全部完成调度。

29、可选地，对所述初始影响因子调度模型进行优化包括：

30、对课堂教学的知识点按讲解时长进行由大到小排序，最先调度讲解时长最长的知识点。

31、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

32、本发明借鉴了艾宾浩斯记忆遗忘曲线理论和实时系统调度问题中的“具有开始截止时间的非周期实时任务”以及“具有完成截止时间的非周期性实时任务”的调度方法，将其进行改进与转化，提出了一种基于多个待讲知识点，且每个知识点“讲授”时长不固定的课堂教学活动的动态实施方案。

33、本发明首先在对艾宾浩斯记忆遗忘曲线理论进行充分研究的基础上，提出了复习黄金周期理论，并将其应用在120分钟的大中专院校的课堂教学中。针对多个待讲知识点的三种固有教学活动：“讲授”、“小结”、“课堂习题”，设计出一种“基于第二复习黄金周期影响因子的调度算法”。通过该算法，可以推导出120分钟课堂教学时间内所有待讲知识点三种教学活动的最佳实施序列，为教师授课提供了一种最佳的解决方案，也更符合学生的记忆规律。具有较强的实用性与推广价值。

34、在使用时，教师无需为编排课程中的教学活动顺序而花费过多的精力，只需要给出本次课程中待讲知识点个数以及每个知识点“讲授”教学活动的时长，根据“第二复习黄金周期影响因子的调度算法”，就会得到所有待讲知识点全部教学活动的最佳实施序列了，教师只需要按照此序列开展教学即可。

35、本发明既减轻了教师编排教学活动序列的负担，得到的教学活动序列又符合艾宾浩斯遗忘曲线规律和复习黄金周期规律，让学生在有限的课堂教学时间内，更加科学、合理的学习知识，强化记忆，达到了事半功倍的效果。