基于交互序列特征相关性的可解释知识追踪

摘要

为提高知识追踪(knowledge tracing, KT)模型的可解释性，提出适用于KT事后可解释性的Shapley Value和ISP算法以及可解释性评价指标和谐度，以KT领域经典的深度学习模型DKT为例，计算历史交互与预测结果之间的相关性分数，解释DKT的预测结果。Shapley Value算法计算每次交互对预测结果的贡献，将贡献视为相关性分数；ISP算法基于原序列和模型自身的推理能力构造伪标签，实现对原序列的扰动，计算相关性分数；基于解释方法计算出的相关性分数，使用和谐度指标评价各方法的解释效果。在试验层面，5个公开数据集上的试验结果表明，相对于最优的基线方法，本研究提出的方法取得显著的可解释性效果提升；在具体应用层面，利用可解释性挖掘知识点之间的偏序关系，帮助学生探究更加合理的学习顺序。

关键词

机器学习 / 深度学习 / 知识追踪 / 可解释性 / 特征相关性

基金资助

国家自然科学基金资助项目(61872168); 江苏省教育科学十四五规划资助项目(d/2021/01/112); 江苏师范大学研究生科研与实践创新计划资助项目(2022XKT1527)