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基于人工智能的计算机辅助教学初探
 【摘 要】 本文概要介绍了计算机辅助教学的现状,阐述了智能计算机辅助教学系统的内容,初步探讨了开发智能计算机辅助教学系统的未来发展的方向,认为智能计算机辅助教学系统模拟人类记忆与思想,有助于较好地解决形象思维、顿悟思维问题,提高自主学习能力和表达能力。
  【关键词】 计算机辅助教学;人工智能;教学模型;努力方向
  
  计算机辅助教学(AI)是计算机辅助教育中的重要组成部分,是教师为了提高教学效果和效率,利用以多媒体计算机为中心的丰富的教学资源,改进传统教学,或为学生提供一个学习环境,使学生通过与计算机的交互对话,激发学生的学习积极性和主动性,帮助学生更有效地学习。使用AI系统,有利于认知主体作用的发挥,它所提供的图像、声音、动画等信息有利于学生知识的获取与保持,达到提高教学效果。
  一、计算机辅助教学的现状
  计算机辅助教学的实现需要应用人工智能技术及程序设计,一些人工智能技术的特殊应用成果均被应用于计算机辅助教学系统,以提高其智能性和实用性。早期绝大多数AI 课件大都使用决策理论和随机学习的模式,极大地简化了学习过程的表达形式。随着人工智能技术的发展,计算机辅助教学系统中添加了学生的学习行为及训练策略,同时人工智能技术被应用于建立学习互动学习模块。这种方法能控制训练策略并给出适合学生的学习内容。目前为了获取对课程知识表示和控制的灵活性和模块性,有些计算机辅助教学系统还用人工智能技术来表示训练计划和策略。
  现有的计算机辅助教学系统面临许多挑战,它主要存在以下几方面的问题:
  1、缺乏教与学的融合
  制作系统的教师,并不全是一线的教师,所以导致教与学没有真正融合。
  2、缺乏开放性
  不具有开放性是目前AI 课件最大的缺点。使用者无法对课件进行任何修改,只能利用已有资源按设定的路线进行教学。
  3、缺乏个性化
  现有的AI 课件系统不能对不同程度的学生进行有针对性的教育,学生的学习是被动的,不能由系统自动提供助学信息而使学生有选择地学习。
  4、缺乏人机交互能力
  现有AI 大多以光盘作为信息的载体,将教材中的内容以多媒体的形式展现出来,教学信息是按预置的教学流程机械式地提供给学习者,学习者AI 课件学习是完全被动的。
  5、缺乏教师与学生的互动
  现有AI 课件在学生自学以及进行操作使用时,如何学习都是学生自己的事。教师不能完全了解学习者的情况,因此课件所起的效果大打折扣。
  6、忽视课程本身的特点
  各门课程在教学上有不同的要求,但现有课件对于这些不同要求完全不予理会。
  二、智能计算机辅助教学系统
  智能计算机辅助教学具有教师进行导学的特点,教师根据学生的学习轨迹指导学生,也可以将导学工作交给智能计算机辅助教学系统来完成,系统根据学生的学习行为来决定学习内容。智能计算机辅助教学要实现启发式教学和个性化教学,因此系统由知识库、专家系统和学生的认知模型等部分组成,如图1。
  图1
  
  1、知识库
  知识库用于存储所要教授的学科领域内知识,主要包括元知识、陈述性知识和过程性知识。知识库的内容可以随教学系统所用时间的增加来逐渐积累、整理。其主要任务是根据要求检索出有关的知识,生成问题并评价学生的解答。
  2、专家系统
  专家系统可以根据学生的认知情况和知识库的内容,做出智能化的教学决策机构,好在学习过程中决定下一步采取哪种学习方法,学习哪方面的内容,还能评测学生的学习效果,并据此提出改进策略和意见。
  3、学生的认知模型
  学生的认知模型用于记录学生的知识水平和认知能力,始终依据学生的实际知识水平来指导学生学习,并根据其学习情况进行动态调整。当学生学习新的教学内容时,系统可以根据该学生以前的学习记录来建议新的学习内容提要。学生认知模型的信息被专家系统作为教学决策的依据,使系统能正确评价学生对所学知识的理解程度,并能针对每个学生的不同特点和差异,实行与该学生相适应的教学活动。

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基于人工智能的计算机辅助教学初探

【摘 要】 本文概要介绍了计算机辅助教学的现状,阐述了智能计算机辅助教学系统的内容,初步探讨了开发智能计算机辅助教学系统的未来发展的方向,认为智能计算机辅助教学系统模拟人类记忆与思想,有助于较好地解决形象思维、顿悟思维问题,提高自主学习能力
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