禹鼎,余胜泉. 基于认知适配的习题情境化改编：一种多智能体协同优化框架 [J/OL]. 自动化学报, 1-15[2026-07-29].

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题名：基于认知适配的习题情境化改编:一种多智能体协同优化框架

作者：禹鼎; 余胜泉

关键词：习题生成;情境化习题;大语言模型;多智能体系统;教学支架

摘要：情境化习题是联系数学概念与真实世界的重要载体,对培养学生数学建模与应用能力具有关键作用.然而,现有基于大语言模型的习题编制方法容易使情境设计流于形式,导致题干冗长花哨或偏离数学本质,同时缺乏对学生认知差异的建模,生成或改编而成的习题难以适配不同发展阶段.因此,提出一种基于多智能体协同与迭代优化策略的习题情境化改编框架,以解决通用方法存在的情境失真、认知失配等困境.该框架深度融合问题解决理论与教学支架理论,首先定义多种类型的学生认知特征,并系统梳理学生在解题各阶段可能出现的常见错误类型,将其归因并映射为多种教学支架.在此基础上,构建包含习题生成、学生模拟与诊断、习题改进三大智能体的协同架构,从教学支架视角为习题改进提供理论化、可操作的动作空间,结合多种优化策略将情境化习题命制任务形式化为一个序列决策问题.实验结果表明,本框架改编形成的习题在情境相关、知识迁移、认知适配等方面均显著优于基线方法,相关模块的设计在创设情境的同时能有效降低各类学生的非必要认知错误,从而提升情境化习题质量,以充分发挥其育人功能.