Bayesovské sítě pro e-learning a systémy hodnocení ve vzdělávání

Název práce: Bayesovské sítě pro e-learning a systémy hodnocení ve vzdělávání
Autor(ka) práce: Čondlová, Lucie
Typ práce: Diplomová práce
Vedoucí práce: Vomlel, Jiří
Oponenti práce: Vejnarová, Jiřina
Jazyk práce: Česky
Abstrakt:
Diplomová práce se zabývá modelováním znalostí studentů pomocí bayesovských sítí a psychometrických modelů. Zaměřuje se na data z matematického testu v rámci jednotné přijímací zkoušky a sleduje, jak volba struktury Q-matice ovlivňuje predikční schopnost vybraných modelů. Hlavním cílem práce je navrhnout a porovnat dva odlišné přístupy ke konstrukci Q-matice. Expertní přístup vychází z vlastní obsahové analýzy matematických úloh a definuje čtyři základní dovednosti. Oproti tomu datově odvozený přístup využívá odpovědi studentů a k identifikaci pěti latentních dovedností aplikuje učení struktury bayesovských sítí, grafové transformace a hierarchické shlukování. K vyhodnocení obou navržených struktur jsou použity modely Noisy-AND a logistická regrese pro binární hodnocení úloh, zatímco Graded Response Model zachovává informaci o částečných bodových ziscích. Výsledky ukazují, že datově odvozená Q-matice vedla ke zlepšení ve většině sledovaných metrik. Porovnání modelů na úrovni konkrétních úloh rovněž poukazuje na odlišnosti v chování kompenzačního a nekompenzačního přístupu. V závěru jsou diskutována omezení spojená s nevyvážeností dat a obtížnějším obsahovým vymezením dovedností odvozených přímo z dat. Práce zároveň ukazuje, že navržený datově odvozený postup nabízí alternativní pohled využitelný v oblasti testování znalostí.
Klíčová slova: bayesovské sítě; Q-matice; kognitivní diagnostika; modelování znalostí studentů
Název práce: Bayesian Networks for E-learning and Educational Assessment Systems
Autor(ka) práce: Čondlová, Lucie
Typ práce: Diploma thesis
Vedoucí práce: Vomlel, Jiří
Oponenti práce: Vejnarová, Jiřina
Jazyk práce: Česky
Abstrakt:
This thesis focuses on modeling students’ knowledge using Bayesian networks and psychometric models. It is based on data from a mathematics test administered as part of the unified entrance examination and investigates how the choice of Q-matrix structure affects the predictive performance of selected models. The main objective of the thesis is to propose and compare two different approaches to constructing a Q-matrix. The expert-based approach, derived from the author’s content analysis of mathematical tasks, defines four basic skills. In contrast, the data-driven approach uses students’ responses and applies Bayesian network structure learning, graph transformations, and hierarchical clustering to identify five latent skills. To evaluate both proposed structures, the Noisy-AND model and logistic regression are applied to binary data, while the Graded Response Model retains information about partial credit scores. The results show that the data-driven Q-matrix improved performance in most of the evaluated metrics. A comparison of the models at the level of individual items also shows differences in the behaviour of compensatory and non-compensatory approaches. Finally, the thesis discusses limitations related to data imbalance and the difficulty of interpreting the content of skills identified directly from data. At the same time, the thesis shows that the proposed data-driven procedure offers an alternative perspective that may be useful in knowledge assessment.
Klíčová slova: cognitive diagnosis; student knowledge modeling; Bayesian networks; Q-matrix

Informace o studiu

Studijní program / obor: Znalostní a webové technologie
Typ studijního programu: Magisterský studijní program
Přidělovaná hodnost: Ing.
Instituce přidělující hodnost: Vysoká škola ekonomická v Praze
Fakulta: Fakulta informatiky a statistiky
Katedra: Katedra informačního a znalostního inženýrství

Informace o odevzdání a obhajobě

Datum zadání práce: 25. 3. 2025
Datum podání práce: 4. 5. 2026
Datum obhajoby: 8. 6. 2026
Identifikátor v systému InSIS: https://insis.vse.cz/zp/92019/podrobnosti

Soubory ke stažení

    Poslední aktualizace: