EmoKT: Emotion-Aware Fusion Enhanced Knowledge Tracing Using Joint Graph–Transformer Model

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作者
Tao He,Zhitian Zhong,Shimin Kang,Xuri Fang,Kaihang Yang,Xiaoming Cao
出处
期刊:IEEE Transactions on Computational Social Systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:13 (2): 2188-2199
标识
DOI:10.1109/tcss.2025.3627690
摘要

Knowledge tracing is a foundational task in intelligent education, aiming to predict students’ future performance by modeling their historical interactions. Traditional knowledge tracing methods primarily focus on analyzing students’ learning behaviors, often neglecting their dynamically changing emotional states during the learning process. Given that emotion is an integral part of the cognitive process, neglecting emotional states will limit the representation capacity of knowledge tracing models for modeling students’ learning processes. To address this issue, we propose a novel emotion-aware knowledge tracing method to explore the impact of complex emotions (e.g., concentration, frustration, boredom, and confusion) on knowledge states throughout the learning process. Specifically, we design an emotion-aware fusion module to capture the joint influence of multiple coexisting emotional states on students’ answers during each exercise session. Additionally, we utilize graph convolutional networks to propagate embeddings and obtain the complete knowledge structure information of exercises. We further integrate exercise attributes and students’ emotional information through a feature fusion module, thereby incorporating emotional states into the knowledge tracing task. Finally, we apply a transformer-based knowledge evolution module to model students’ evolving knowledge states, achieving multiview fusion modeling of emotions, knowledge topology, and learning sequences. Extensive experiments demonstrate that our method outperforms previous knowledge tracing methods in predicting student performance.
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