人工智能教學(xué)策略精選(九篇)

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第1篇：人工智能教學(xué)策略范文

一、頂層設(shè)計(jì),構(gòu)建全方位、多層次、可操作的指導(dǎo)體系。

為了保障人工智能教育在我校真正落實(shí)和長(zhǎng)期發(fā)展，學(xué)校將人工智能教育工作納入到學(xué)校整體三年發(fā)展規(guī)劃中，并作出明確要求。

為了讓師生更加重視人工智能教育，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，特修訂了我校“五美”能行課程體系，將人工智能課程進(jìn)行了重新定位和設(shè)計(jì)。

為了建設(shè)符合我校校情、學(xué)情的人工智能課程體系，學(xué)校成立了人工智能課程建設(shè)與實(shí)施的探索與研究項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)，制定了項(xiàng)目計(jì)劃書，從項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、項(xiàng)目背景、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)及解決問(wèn)題、項(xiàng)目推進(jìn)措施、項(xiàng)目完成期限等方面進(jìn)行了具體規(guī)劃。

二、支撐保障

完善軟硬件設(shè)施和文化建設(shè)，為人工智能教育開展做好支撐和保障。除了四樓獨(dú)立的人工智能實(shí)驗(yàn)室，我校還自主改造了五樓的創(chuàng)客教室和閱覽室，擴(kuò)寬了人工智能教育場(chǎng)所，盡全力滿足學(xué)生人工智能上課需求。

學(xué)校高度重視人工智能教育，不斷加大投入。在資金緊張的情況下依然給學(xué)生購(gòu)買了小學(xué)生C++趣味編程書和人工智能超變戰(zhàn)場(chǎng)的場(chǎng)地。

三、具體做法

1.基于校情和學(xué)情的人工智能課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)置：開學(xué)之前，課程部整體規(guī)劃，實(shí)行信息技術(shù)課兩節(jié)聯(lián)排。

人工智能課程開設(shè)內(nèi)容安排：基于校情學(xué)情，本學(xué)期3-6年級(jí)全面鋪開人工智能課程，3年級(jí)以信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、編程貓、樂(lè)高搭建基礎(chǔ)入門為主；4年級(jí)AI神奇動(dòng)物，5-6年AI變形工坊，是集搭建和編程于一體的人工智能課程體系。本學(xué)期信息技術(shù)類人工智能特色社團(tuán)的開設(shè)：人工智能機(jī)器人社團(tuán)、信息學(xué)奧C++社團(tuán)、創(chuàng)意編程社團(tuán)。

2.三位一體，三組聯(lián)動(dòng)推進(jìn)人工智能課程的開發(fā)與實(shí)踐。三組是：項(xiàng)目組、教研組和集備組。具體做法是：

項(xiàng)目組的做法：根據(jù)人工智能項(xiàng)目管理計(jì)劃書的內(nèi)容和要求，3月初進(jìn)行項(xiàng)目工作總結(jié)和4月份計(jì)劃匯報(bào)，5月份進(jìn)行了中期匯報(bào)。進(jìn)一步梳理人工智能校本課程的內(nèi)容，促進(jìn)人工智能課程實(shí)施與落地，進(jìn)行了生本AI人工智能校本課程的開發(fā)與研究，重點(diǎn)對(duì)課程目標(biāo)和課程內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計(jì)和探索。

教研組的做法：1.參加區(qū)首次信息技術(shù)教研活動(dòng)，明確方向和工作重點(diǎn)。組織信息技術(shù)教師按時(shí)參加區(qū)里首次信息技術(shù)教研活動(dòng)，并將區(qū)里的要求傳達(dá)給每一位信息技術(shù)老師，為接下來(lái)的工作做好鋪墊指明方向。2. 教研組內(nèi)進(jìn)行磨課，四年級(jí)潘倩老師執(zhí)教了四年級(jí)AI神奇動(dòng)物—敏捷的蛇；徐娜老執(zhí)教了五年級(jí)AI神奇變形工坊—設(shè)計(jì)“地雷”，課后及時(shí)聽評(píng)課，提出優(yōu)點(diǎn)與不足，并進(jìn)一步改進(jìn)完善。

集備組活動(dòng)：各年級(jí)備課組利用雙周周二上午時(shí)間進(jìn)行集備，研究本周的上課內(nèi)容、梳理課堂具體流程及教學(xué)設(shè)計(jì)。

3.加強(qiáng)教師培養(yǎng)力度，積極組織教師參加人工智能培訓(xùn)和學(xué)習(xí)。學(xué)校鼓勵(lì)教師進(jìn)行小課題的研究，提升教學(xué)專業(yè)素養(yǎng)。2019年區(qū)級(jí)小課題《小學(xué)人工智能課程體系、教學(xué)策略和教學(xué)評(píng)價(jià)的研究》順利結(jié)題。2020年區(qū)級(jí)小課題《奎文區(qū)人工智能教育專項(xiàng)課題--小學(xué)人工智能教育教學(xué)策略及評(píng)價(jià)方法的研究》立項(xiàng)。

4.為了拓寬視野，為人工智能教育的發(fā)展進(jìn)一步指明方向。落實(shí)請(qǐng)進(jìn)來(lái)：邀請(qǐng)區(qū)教研室專家進(jìn)校為學(xué)校人工智能開展情況進(jìn)行診斷；邀請(qǐng)優(yōu)必選指導(dǎo)老師入校指導(dǎo)人工智能課程，并進(jìn)行賽事輔導(dǎo)和培訓(xùn)。

5.為了給學(xué)生的學(xué)習(xí)搭建更廣闊的平臺(tái)，豐富學(xué)生的課余文化生活，促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)的提升。以賽促學(xué)，積極組織學(xué)生參加各級(jí)各類比賽。

四、取得成效

1.學(xué)校層面：以人工智能教育為契機(jī)近年來(lái)，我校的信息化、數(shù)字化、智能化水平不斷提升，互聯(lián)網(wǎng)+教育、智慧校園工作取得了巨大的進(jìn)步，學(xué)校獲得省市區(qū)多項(xiàng)榮譽(yù)。

第2篇：人工智能教學(xué)策略范文

關(guān)鍵詞：智能教學(xué)系統(tǒng)；語(yǔ)義Web；領(lǐng)域本體

智能教學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Tutoring System，簡(jiǎn)稱ITS)是人工智能和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要研究領(lǐng)域[2]。它為學(xué)習(xí)者提供了形象直觀和方便易用的學(xué)習(xí)界面，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶，同時(shí)又能大量增加學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高教學(xué)效率，因而長(zhǎng)期得到廣大研究人員和教育工作者的密切關(guān)注和深入研究。1988年，國(guó)際上第一次舉辦ITS學(xué)術(shù)研討會(huì)；1992年以來(lái)，智能教學(xué)系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議每?jī)赡昱e辦一次；2012年，美國(guó)匹茲堡將舉辦第10屆ITS國(guó)際會(huì)議，該屆會(huì)議的網(wǎng)址是cmu.edu/its2012。

早期的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)及現(xiàn)有的智能教學(xué)系統(tǒng)，絕大多數(shù)以文本、圖形、靜態(tài)圖像、動(dòng)畫、聲音和動(dòng)態(tài)視頻等知識(shí)作為教學(xué)內(nèi)容，存于知識(shí)庫(kù)，教學(xué)內(nèi)容通常是固定不變的，因此，不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的因材施教和多學(xué)科知識(shí)教學(xué)。此外，一些教學(xué)系統(tǒng)具有明顯的不可修改性，只能適用于事先確定的、特定的教學(xué)目標(biāo)與具體的教學(xué)情境；有的教學(xué)系統(tǒng)完全與教科書配套，以教學(xué)大綱和個(gè)別教材為依據(jù)，按照教科書的章節(jié)安排教學(xué)內(nèi)容，不具備重用性。通過(guò)分析可知，智能教學(xué)系統(tǒng)存在上述不足的主要原因，是系統(tǒng)沒(méi)有一個(gè)龐大的和可擴(kuò)展的知識(shí)庫(kù)支撐，沒(méi)有可供操作的知識(shí)以及知識(shí)庫(kù)不能更新等。

筆者通過(guò)分析智能教學(xué)系統(tǒng)發(fā)展等特點(diǎn)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息，提出了面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)模型，分析了各組成部分的功能。在系統(tǒng)模型中引入領(lǐng)域本體組織教學(xué)內(nèi)容，并運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)爬蟲工具獲取網(wǎng)頁(yè)新知識(shí)等更新教學(xué)內(nèi)容，提高了智能教學(xué)系統(tǒng)的適應(yīng)性。

1智能教學(xué)系統(tǒng)

20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，特別是人工智能(AI)的誕生與發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)在教育方面的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了一種新的教育技術(shù)，即計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Computer-aided Instruction, 簡(jiǎn)稱CAI)。CAI系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是行為主義理論，主要目的是協(xié)助改進(jìn)教學(xué)。其教學(xué)模式主要有3種：一是輔導(dǎo)模式，用于向?qū)W生講授知識(shí)和技能等內(nèi)容；二是練習(xí)與操練模式，通過(guò)學(xué)生與計(jì)算機(jī)的頻繁交互作用來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的解題能力，以加深學(xué)生對(duì)所學(xué)過(guò)概念的理解；三是對(duì)話模式，通過(guò)計(jì)算機(jī)與學(xué)生的相互提問(wèn)和答問(wèn)來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的理解力。CAI系統(tǒng)一般由課件(courseware)實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程，學(xué)生可反復(fù)使用這些不變的課件，接受課件的各種教學(xué)信息，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程主要由課件來(lái)控制，一般都是被動(dòng)式學(xué)習(xí)，系統(tǒng)沒(méi)有給學(xué)生提供個(gè)性化需求的教學(xué)過(guò)程。

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)并不了解學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)所有學(xué)習(xí)者采用相同的教學(xué)方法和統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容。因此，系統(tǒng)不能對(duì)不同學(xué)生采用不同的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，不能培養(yǎng)不同學(xué)生的各種能力。

因此，人們希望計(jì)算機(jī)也應(yīng)具有人類教學(xué)的“智慧”和藝術(shù)：系統(tǒng)應(yīng)該能了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、知識(shí)水平，能根據(jù)不同學(xué)生的各自特點(diǎn)采用不同的教學(xué)策略，有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，能理解和接受學(xué)生的自然語(yǔ)言交互。

到了上世紀(jì)70年代，AI技術(shù)得到深入研究和發(fā)展，同時(shí)，認(rèn)知心理學(xué)在教學(xué)過(guò)程中也得到廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的研究更趨向智能化。Carbonell和Collins等人研制了一個(gè)基于知識(shí)的教學(xué)系統(tǒng)SCHOLAR，用于進(jìn)行南美洲地理教學(xué)。SCHOLAR開辟了把人工智能應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的新研究領(lǐng)域。讓計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)CAI更加具有“智慧”，是教學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)重要目標(biāo)，因此，更具有智能的CAI系統(tǒng)被稱為“智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)”(簡(jiǎn)稱ICAI)或“智能教學(xué)系統(tǒng)”。

但是，ITS并不是對(duì)CAI的一個(gè)簡(jiǎn)單改進(jìn)，它需要結(jié)合AI技術(shù)、教育心理學(xué)理論和認(rèn)知科學(xué)而得以發(fā)展。與CAI不同，ITS以認(rèn)知心理學(xué)為理論基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)個(gè)體內(nèi)部的心理過(guò)程，認(rèn)為人的認(rèn)知是由外部刺激和認(rèn)知主體內(nèi)部過(guò)程相互作用的結(jié)果，因而學(xué)習(xí)過(guò)程是個(gè)人根據(jù)自身需要、興趣、能力、知識(shí)水平，對(duì)當(dāng)前教學(xué)過(guò)程做出的主動(dòng)的、有選擇的信息加工和建構(gòu)過(guò)程。

ITS的目標(biāo)是分析學(xué)生的智能水平和知識(shí)狀態(tài)，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)策略，因材施教。教學(xué)過(guò)程以“學(xué)生”為中心(但并不完全地由學(xué)生自由學(xué)習(xí))，以啟發(fā)、誘導(dǎo)、暗示等方式展開，讓學(xué)生探索、思考與發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。例如，SCHOLAR系統(tǒng)采用了蘇格拉底對(duì)話方式的啟發(fā)式教學(xué)，以實(shí)現(xiàn)智能化教學(xué)。

目前的ITS在結(jié)合教育心理學(xué)、認(rèn)知理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)上取得了很大發(fā)展，同時(shí)ITS的研究和開發(fā)也是一個(gè)艱難的過(guò)程，并存在如下缺陷。

1) 智能教學(xué)系統(tǒng)缺乏強(qiáng)的自適應(yīng)性，不能真正靈活地實(shí)現(xiàn)因材施教的教育目的；不能準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和處理學(xué)生出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤及問(wèn)題。主要原因在于教學(xué)過(guò)程分析不明確，教學(xué)策略不夠豐富，特別是對(duì)于不同學(xué)科和不同個(gè)性的學(xué)生，缺乏靈活多樣的教學(xué)策略，用于指導(dǎo)不同學(xué)生學(xué)習(xí)不同知識(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)面向的對(duì)象也還比較單一。

2) 智能教學(xué)系統(tǒng)對(duì)學(xué)生缺乏了解(或理解)；不能理解學(xué)生正在做什么和學(xué)生知道什么；不知道學(xué)生所處的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)如何，學(xué)生常犯的錯(cuò)誤是什么；沒(méi)有一個(gè)好的教學(xué)策略來(lái)安排最適合的教學(xué)方法，把最適當(dāng)?shù)闹R(shí)傳授給相關(guān)學(xué)生，因而無(wú)法達(dá)到因材施教的預(yù)期教學(xué)效果。

3) 智能教學(xué)系統(tǒng)中的知識(shí)可操作性差，幾乎是不可操作的。教學(xué)內(nèi)容比較單一，而且知識(shí)的可重用性差，導(dǎo)致了人們制作和設(shè)計(jì)了許多重復(fù)的教學(xué)系統(tǒng)，而真正“好用的”智能軟件卻非常缺乏。

智能教學(xué)系統(tǒng)存在上述不足的主要原因有二：一是沒(méi)有一個(gè)豐富的多學(xué)科的知識(shí)庫(kù)支撐，而且知識(shí)的可操作性差；二是沒(méi)有一個(gè)比較完善理想的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，支持對(duì)學(xué)生和教學(xué)的理想描述。針對(duì)這些不足，筆者提出一種面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)模型。

2面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)模型

在分析已有的智能教學(xué)系統(tǒng)模型(例如NKI- Tutor)[4]的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)信息和網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源，筆者提出了一種面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)模型，該模型的教學(xué)內(nèi)容模塊中引入領(lǐng)域本體的抽象層來(lái)組織知識(shí)，同時(shí)模型中增加了一個(gè)網(wǎng)頁(yè)知識(shí)的新模塊。網(wǎng)頁(yè)知識(shí)主要使用網(wǎng)絡(luò)爬蟲，從不同網(wǎng)站上獲取各種教學(xué)資源，然后對(duì)該資源進(jìn)行分類，構(gòu)建其資源本體，并通過(guò)本體合并技術(shù)，把新知識(shí)添加到教學(xué)內(nèi)容模塊中。面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)模型如圖1所示。

面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)模型主要包括交互界面、學(xué)生模型、教學(xué)模塊、教學(xué)內(nèi)容、專家模型、評(píng)價(jià)模塊、知識(shí)模擬模塊和網(wǎng)頁(yè)知識(shí)模塊等。

交互界面用于實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者與教學(xué)系統(tǒng)之間的信息交互，為不同學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)界面。

學(xué)生模型是對(duì)學(xué)習(xí)者的知識(shí)水平、認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格、興趣愛(ài)好、學(xué)習(xí)策略等的建模，為系統(tǒng)提供學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)歷史記錄、學(xué)習(xí)過(guò)程中與系統(tǒng)的交互情況以及在系統(tǒng)診斷性測(cè)驗(yàn)中的表現(xiàn)等。

專家模型包含領(lǐng)域?qū)＜业膯?wèn)題求解。教學(xué)系統(tǒng)可以對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題的方法與專家的方法進(jìn)行比較，以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的能力缺陷或錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)等，然后采取更確切的教學(xué)策略或調(diào)整教學(xué)策略。

教學(xué)模塊是智能教學(xué)系統(tǒng)用于組織、管理和實(shí)施整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的中心。本模塊的教學(xué)模型由教學(xué)目標(biāo)子模塊、教學(xué)任務(wù)子模塊、教學(xué)分析子模塊、教學(xué)策略子模塊和教學(xué)效果測(cè)量子模塊構(gòu)成。教學(xué)目標(biāo)是指教學(xué)的總目標(biāo)(Goal)，包含多個(gè)子目標(biāo)(g1，g2…gn)，并且Goal＝g1 ∧g2 ∧… ∧gn，n ∈自然數(shù)N。教學(xué)任務(wù)是指設(shè)計(jì)或規(guī)劃知識(shí)，確定教學(xué)目標(biāo)，選取和實(shí)施教學(xué)策略，并評(píng)價(jià)教學(xué)，由具體任務(wù)(Task)實(shí)施。評(píng)價(jià)模塊是對(duì)整個(gè)教學(xué)的全局評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)教學(xué)總目標(biāo)是否已經(jīng)達(dá)到，或是對(duì)一個(gè)學(xué)習(xí)單元、一個(gè)學(xué)習(xí)階段、一門課程學(xué)習(xí)后的全局評(píng)價(jià)，包括學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和知識(shí)水平、技能水平的綜合評(píng)價(jià)和教學(xué)策略是否適用于不同學(xué)生的評(píng)價(jià)等，評(píng)價(jià)結(jié)果是教學(xué)策略改進(jìn)和教學(xué)反饋的依據(jù)，是對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和教學(xué)效果進(jìn)行測(cè)量。

知識(shí)模擬是一個(gè)知識(shí)模擬系統(tǒng)，能夠?qū)χR(shí)自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)畫模擬。在教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)需要，采用不同的教學(xué)策略，使教學(xué)更加生動(dòng)形象，學(xué)生也能夠通過(guò)模擬工具親自操作實(shí)驗(yàn)。模擬工具對(duì)于具有不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生尤其重要。

教學(xué)內(nèi)容模塊是知識(shí)庫(kù)存儲(chǔ)器，存放各科教學(xué)知識(shí)和從網(wǎng)頁(yè)上獲取的各類新知識(shí)。

網(wǎng)頁(yè)知識(shí)存儲(chǔ)從不同的網(wǎng)站上獲取的各種教學(xué)資源。在系統(tǒng)模型中嵌入網(wǎng)絡(luò)爬蟲工具，首先利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲工具不定期地從不同網(wǎng)站上獲取各種教學(xué)資源，然后對(duì)資源進(jìn)行分類，構(gòu)建其資源本體，通過(guò)使用本體合并技術(shù)，把新知識(shí)添加到教學(xué)內(nèi)容模塊中，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容更新，使系統(tǒng)更具適應(yīng)性。

3 教學(xué)內(nèi)容組織與知識(shí)更新

在面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)模型中，我們引入領(lǐng)域本體的抽象層來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容，并引入網(wǎng)頁(yè)知識(shí)模塊實(shí)現(xiàn)知識(shí)更新。

3.1領(lǐng)域本體的抽象層

面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)模型，最重要的功能是獲取Web信息和資源，然后對(duì)資源進(jìn)行管理和運(yùn)用。為此，我們引入領(lǐng)域本體的抽象層來(lái)對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行組織，如圖2所示。

領(lǐng)域本體的抽象層是去除了學(xué)科中的具體概念而綜合了領(lǐng)域本體中的屬性和關(guān)系，是不依賴于領(lǐng)域概念而存在的。

3.2網(wǎng)頁(yè)知識(shí)模塊

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，各種教學(xué)機(jī)構(gòu)和學(xué)校都建立了各自的教學(xué)網(wǎng)站。例如，大學(xué)的精品課程、中學(xué)的網(wǎng)校以及專業(yè)知識(shí)網(wǎng)站，還有很多信息搜索引擎等。這些網(wǎng)站提供了很多專業(yè)和非專業(yè)的百科知識(shí)。為了順應(yīng)信息時(shí)代的知識(shí)需求，智能教學(xué)系統(tǒng)中的教學(xué)內(nèi)容不再是一成不變的，而應(yīng)該及時(shí)更新知識(shí)庫(kù)。

面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)模型采用網(wǎng)絡(luò)爬蟲工具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提取網(wǎng)頁(yè)信息功能。它根據(jù)教學(xué)內(nèi)容主題的關(guān)鍵字或知識(shí)點(diǎn)分析網(wǎng)頁(yè)，過(guò)濾與主題無(wú)關(guān)的鏈接，獲取有用的鏈接站點(diǎn)上的信息，并將其存儲(chǔ)在相應(yīng)的文檔中。目前，我們主要采用文本方式存儲(chǔ)獲

取的信息。然后對(duì)所獲取的信息進(jìn)行分析，根據(jù)信息格式和內(nèi)容進(jìn)行分類，結(jié)合已有本體來(lái)組織新知識(shí)，進(jìn)而建立索引，便于知識(shí)查詢和檢索。

4結(jié)語(yǔ)

智能教學(xué)系統(tǒng)研究是一項(xiàng)艱難和長(zhǎng)期的工作。面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)模型具有教學(xué)內(nèi)容覆蓋多個(gè)學(xué)科和網(wǎng)絡(luò)知識(shí)等特點(diǎn)，充分展現(xiàn)信息時(shí)代的學(xué)習(xí)特色，為學(xué)習(xí)者提供更新穎的知識(shí)和更寬廣的知識(shí)面，并使教學(xué)過(guò)程更加個(gè)性化，提高教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，面向語(yǔ)義Web的智能教學(xué)系統(tǒng)將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)爬蟲工具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提取網(wǎng)頁(yè)信息，從而及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)更具時(shí)代特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)真正意義的智能化教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1] Claude Frasson, Kurt Van Lehn. Intelligent tutoring systems[C]//Gilles Gauthier, Claude Frasson, Kurt VanLehn. Lecture notes in computer science(1839). Montreal:Springer, 2000:1-24.

[2] 王小輝,童\. 智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 軟件學(xué)報(bào), 1996,7(4):217-222.

[3] 唐素勤,曹存根. 智能教學(xué)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu):綜述與改進(jìn)[C]//鐘義信.中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)第九屆全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議(CAAI-9)論文集. 北京:北京郵電大學(xué)出版社,2001:1129-1132.

An Intelligent Tutoring System Oriented on Semantic Web

TANG Suqin1, LIU Lihao2

(1. College of Computer Science and Information Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China; 2.Guangxi Training Center for Teachers of Higher Education Institutions, Guilin 541004, China)

第3篇：人工智能教學(xué)策略范文

關(guān)鍵詞：貝葉斯；情緒獲取；學(xué)生模型；智能課件；教學(xué)策略

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)01-0103-03

Analysis of Bayesian Reasoning’s Application of Students Model in Intelligent Courseware

YANG Yi-liu

(Teaching and Research Institute of College Computer Bohai University, Jinzhou 121013,China)

Abstract：The problems occurred in student models in many current intelligent courseware constitute lack of learning emotional acquisi? tion and short of humanity in the process of choosing teaching strategy. For this reason, learning emotional centered student models are es? tablished based on Bayesian probability reasoning. This dynamic model is featured by quick acquisition of learners’different degrees of in? terest in elements of intelligent courseware interface and prompt analysis. Therefore learner emotional optimization teaching strategy will be generated dynamically. Experiment is undertaken as prove.

Key words：bayesian; emotion acquisition; students model; intelligent courseware;teaching strategy

人們根據(jù)不確定性信息做出推理和決策需要對(duì)各種結(jié)論的概率做出估計(jì)，這類推理稱為概率推理。概率推理既是概率學(xué)和邏輯學(xué)的研究對(duì)象，也是心理學(xué)的研究對(duì)象。其中貝葉斯概率推理的問(wèn)題是條件概率推理問(wèn)題，在概率論的基礎(chǔ)上進(jìn)行不確定推理，是基于概率的一種算法，由一位偉大的數(shù)學(xué)大師Thomas?Bayes所創(chuàng)建的，這一領(lǐng)域的探討對(duì)揭示人們?cè)诟怕市畔⒌恼J(rèn)知加工過(guò)程與規(guī)律、指導(dǎo)人們進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)和判斷決策都具有十分重要的理論意義和實(shí)踐意義。

智能課件[1]中存在著各種各樣的不確定性，針對(duì)學(xué)習(xí)者的多樣性、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及信息的多樣性決定了認(rèn)知狀態(tài)診斷方法的不確定性，根據(jù)情緒數(shù)據(jù)進(jìn)行的關(guān)于教學(xué)策略的推理也是不確定的，而處理不確定性正是貝葉斯概率推理的優(yōu)勢(shì)。所以采用貝葉斯概率推理[2]作為學(xué)習(xí)者當(dāng)前情緒狀態(tài)與教學(xué)策略選擇的適應(yīng)度的診斷推理，也可以理解為教學(xué)策略對(duì)成功預(yù)見性的概率推理。

3結(jié)論

學(xué)習(xí)者當(dāng)前的情緒數(shù)據(jù)可以演繹出對(duì)當(dāng)前智能課件系統(tǒng)界面元素的適應(yīng)程度，是在不確定性前提下認(rèn)知診斷的方法。本文討論的在學(xué)生模型中利用貝葉斯概率推理對(duì)先驗(yàn)信息和后驗(yàn)信息的結(jié)合能力，對(duì)學(xué)生情緒的因果聯(lián)系進(jìn)行編碼，通過(guò)信息的不斷加入，對(duì)學(xué)生當(dāng)前學(xué)習(xí)情緒的評(píng)測(cè)和把握及時(shí)更新，為模型提供自適應(yīng)構(gòu)建方式和準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)智能課件所實(shí)施的教學(xué)策略（包括教學(xué)理論、界面元素設(shè)計(jì)、組織結(jié)構(gòu)等）提供良好的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳曉丹,王建華.智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型的研究[J].哈爾濱師范大學(xué)自然學(xué)報(bào),2006,22(2): 68-70.

[2] Martin J,Vanlehn K. Student Assessment Using Bayesian Nets[M]. Int J of H-C S,1995.

[3]劉通江.個(gè)性化課件生成系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)學(xué)生模型的研究[D].北京:首都師范大學(xué),2004.

[4] Conati C,Gertner A,Vanlehn K. Using Bayesian Networks to Manage Uncertainty in Student Modeling[J]. User Modeling and User-Adap? tive Instructional,2002(12).

第4篇：人工智能教學(xué)策略范文

關(guān)鍵詞:Agent;網(wǎng)絡(luò)教學(xué);情感計(jì)算;情感調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào):TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2009)13-3457-03

1 引言

目前,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已成為現(xiàn)代教育領(lǐng)域的一個(gè)重要方向,它不受時(shí)間、空間以及人員的限制,將教育通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到社會(huì)的各個(gè)角落,學(xué)習(xí)者可以自由的選擇時(shí)間、地點(diǎn)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。Agent是能自主學(xué)習(xí)、適應(yīng)環(huán)境的實(shí)體,它能夠通過(guò)感知自身和環(huán)境中的信息,自主采取行動(dòng)實(shí)現(xiàn)一系列預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)或任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)涉及異構(gòu)環(huán)境的多個(gè)身份之間相互協(xié)調(diào)的技術(shù)問(wèn)題,其內(nèi)在要求無(wú)疑適合用Agent思想分析與構(gòu)建。由于Agent技術(shù)的引用,基于智能的教學(xué)系統(tǒng)越來(lái)越得到人們的關(guān)注,它能有效克服傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的不足,如缺少交互性、智能性及適應(yīng)性等不完善之處,因此可以滿足學(xué)習(xí)者按需學(xué)習(xí)和教師因材施教,能夠很好的在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué),但卻缺失了學(xué)習(xí)者的情感信息。心理學(xué)和教育學(xué)領(lǐng)域的研究顯示,學(xué)習(xí)者的消極情感會(huì)對(duì)其學(xué)習(xí)形成障礙,而積極情感則會(huì)促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。

本文在分析了Agent的概念、特征的基礎(chǔ)上,將建立具有一定情感支持功能的情感交互教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以獲取、識(shí)別和理解學(xué)習(xí)者的情感信息,并根據(jù)學(xué)習(xí)者特定的情感狀態(tài)給出相應(yīng)的情感激勵(lì)和情感補(bǔ)償策略,從而解決網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中學(xué)習(xí)者情感缺失的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)認(rèn)知與情感相互協(xié)調(diào)的個(gè)性化教學(xué)。

2 Agent技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 Agent定義

早在1977年,Carl Hewitt就定義了具有自兼容性、交互性和并發(fā)處理機(jī)制的對(duì)象,稱為“Actor”,即是Agent的雛形。而后,在1986年,M.Minsky引入了Agent的概念,在隨后的發(fā)展中,Agent逐步成為人工智能及其它計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要研究課題[1-2]。目前Agent和人工智能的定義一樣,還沒(méi)有得到統(tǒng)一的界定,因此各領(lǐng)域的專家學(xué)者對(duì)Agent的確切定義不盡相同。歸納起來(lái),大致有兩種:

1) 標(biāo)準(zhǔn)化組織FIPA的定義:Agent是駐留于環(huán)境中的實(shí)體,它可以解釋從環(huán)境中獲得的、反映環(huán)境中所發(fā)生事件的數(shù)據(jù)、并執(zhí)行對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響的行為。

2) 人們普遍認(rèn)為:Agent是能為用戶執(zhí)行特定的任務(wù)、具有一定程度的智能、以允許自主執(zhí)行部分任務(wù)并以一種合適的方式與環(huán)境相互作用的軟件程序。

2.2 Agent特征

自主性: Agent不直接由人或其它的東西控制,在沒(méi)有與環(huán)境的相互作用或來(lái)自環(huán)境的命令的情況下自主執(zhí)行任務(wù)。這是Agent區(qū)別于普通軟件程序的基本特性。

社會(huì)性:能通過(guò)某種Agent通信語(yǔ)言與其它Agent(也可能是人類)進(jìn)行交互。交互主要有三種類型:協(xié)作、協(xié)調(diào)和協(xié)商。

反應(yīng)性:即對(duì)環(huán)境的感知和影響,Agent會(huì)隨著環(huán)境變化而做出相應(yīng)的反應(yīng)。

適應(yīng)性:Agent可以根據(jù)用戶的目標(biāo)和意圖進(jìn)行推理,自適應(yīng)環(huán)境。

移動(dòng)性:Agent可以攜帶數(shù)據(jù)、指令和狀態(tài)移動(dòng)到網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程環(huán)境中執(zhí)行中。

單個(gè)Agent的智能是有限的,這就需要由多個(gè)Agent共同承擔(dān)一個(gè)任務(wù),即通過(guò)適當(dāng)?shù)捏w系結(jié)構(gòu)把Agent組織起來(lái)形成MAS(Multi-Agent System)。MAS是多個(gè)Agent組成的松散組合的網(wǎng)絡(luò),它能通過(guò)分布在計(jì)算機(jī)上的Agent分擔(dān)工作量,它的體系結(jié)構(gòu)有審慎式、反應(yīng)式和混合式三種。

傳統(tǒng)Agent研究側(cè)重于對(duì)人類邏輯思維如計(jì)算能力、推理能力等的研究與模擬,然而,本文在傳統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上,注入時(shí)刻伴隨人類學(xué)習(xí)的情感因素,側(cè)重研究基于人工情感模型的能夠感知和調(diào)節(jié)人的心理活動(dòng)能力的情感MAS系統(tǒng)的研究。

3 傳統(tǒng)的智能教學(xué)系統(tǒng)及其情感缺失

3.1 傳統(tǒng)的智能教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)智能教學(xué)系統(tǒng)按功能分為5個(gè)模塊:知識(shí)庫(kù)、學(xué)生模塊、專家模塊、教學(xué)模塊、人機(jī)界面。

知識(shí)庫(kù):是教學(xué)內(nèi)容庫(kù),存儲(chǔ)所要教的學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)和教學(xué)知識(shí)。

學(xué)生模塊:智能教學(xué)系統(tǒng)實(shí)施個(gè)別化教學(xué)的核心,表示學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的理解程度,用來(lái)反饋學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況。

專家模塊:包含領(lǐng)域?qū)＜业膯?wèn)題求解。教學(xué)系統(tǒng)可以比較學(xué)習(xí)者解決問(wèn)題所采用的方法與專家的方法間的差異,以發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者能力的缺陷或錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)等,然后采取更確切的教學(xué)策略或調(diào)整當(dāng)前教學(xué)策略。

教學(xué)模塊:組織、管理和實(shí)施整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的中心,存儲(chǔ)與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的專業(yè)知識(shí),以及與教師解決問(wèn)題的有關(guān)求解知識(shí),在適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略指導(dǎo)下選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者。

人機(jī)界面:能夠理解自然語(yǔ)言,實(shí)現(xiàn)更普遍意義上的人機(jī)對(duì)話,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者與系統(tǒng)、教師與系統(tǒng)之間的對(duì)話,是教與學(xué)雙向活動(dòng)的界面。

3.2 傳統(tǒng)的智能教學(xué)系統(tǒng)存在的情感缺失

傳統(tǒng)的智能教學(xué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)資源共享和互動(dòng)性,并具有一定的智能化和個(gè)性化。但它將文本形式的教材生吞活剝的照搬到網(wǎng)絡(luò)上,用簡(jiǎn)單乏味的文字資料信息傳輸代替了原本多姿多彩的“課堂教學(xué)”,丟失了教師人性化的教學(xué),對(duì)學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)是冷漠的,是缺乏情感的,這樣勢(shì)必引起學(xué)習(xí)者的反感。人的態(tài)度、情緒、感情很少能在媒體中傳輸,即使是聲情并茂的可視畫面,學(xué)習(xí)者面對(duì)冰冷的電腦屏幕不會(huì)產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)興趣,從而不會(huì)產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。實(shí)際上,一個(gè)真正的個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng),不僅應(yīng)該具備認(rèn)知方面的個(gè)性化教學(xué)功能,還應(yīng)該具備情感方面的個(gè)性化教學(xué)功能。

4 基于Multi-Agent的情感交互教學(xué)系統(tǒng)

4.1 基于Multi-Agent的情感交互教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

研究基于Multi-Agent的情感交互系統(tǒng),就是構(gòu)造能夠與人進(jìn)行情感交互的計(jì)算模型,通過(guò)情感計(jì)算和對(duì)多感知Agent的協(xié)調(diào)及融合機(jī)制,以Agent的形式,將各種感知手段構(gòu)成具有自適應(yīng)能力的行為Agent,使計(jì)算機(jī)有理解學(xué)習(xí)者心理活動(dòng)的能力,在具體功能上實(shí)現(xiàn)行為自主,為學(xué)習(xí)者營(yíng)造一個(gè)具有情感交流的虛擬環(huán)境,提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

情感是人對(duì)客觀事物或情景是否符合自己需要的態(tài)度的體驗(yàn),當(dāng)客觀事物或情境與人的需要和愿望符合時(shí)會(huì)引起人積極肯定的情感,而不符合時(shí)則會(huì)引起人消極否定的情感[4]。在教與學(xué)活動(dòng)中,人類的表情是相當(dāng)豐富的,當(dāng)教學(xué)內(nèi)容是他們能夠理解和接受的時(shí)候,學(xué)習(xí)者會(huì)用微笑等表情來(lái)表現(xiàn)情緒高漲的狀態(tài);反之,當(dāng)他們不能理解和接受教學(xué)內(nèi)容時(shí),學(xué)習(xí)者會(huì)表現(xiàn)出眉頭緊縮、嘴角下垂、低沉喪氣的表情。人的姿態(tài)中,手勢(shì)的加強(qiáng)通常反映一種強(qiáng)調(diào)的心態(tài),而身體某一部位不停的擺動(dòng)則通常反映情緒緊張。為了能夠讓學(xué)習(xí)者更有效的自主學(xué)習(xí),教師可以通過(guò)捕捉這些情感信息,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整教學(xué)策略,以提高教學(xué)質(zhì)量。盡管現(xiàn)有一些設(shè)計(jì)已嘗試?yán)脤W(xué)生的情感去調(diào)整學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)度,選擇更適合學(xué)習(xí)者的教學(xué)策略,卻鮮有激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極情感從而對(duì)學(xué)生形成情感支持的研究。因此,我們?cè)趥鹘y(tǒng)的智能教學(xué)系統(tǒng)中加入了情感信息模塊,開發(fā)了基于Multi-Agent的情感交互教學(xué)系統(tǒng),該系統(tǒng)通過(guò)捕捉和識(shí)別學(xué)習(xí)者的情感信息,來(lái)判定學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)及對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和接受情況,從而給出相應(yīng)的情感調(diào)節(jié)策略,使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中處于良好的學(xué)習(xí)狀態(tài),以提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果,并可根據(jù)多個(gè)用戶的共性,整體修正教學(xué)策略。根據(jù)以上討論,給出了基于Multi-Agent的情感交互教學(xué)系統(tǒng)模型(如圖1所示)。

4.2 各個(gè)Agent的功能

該系統(tǒng)在智能教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了情感識(shí)別Agent、情感信息處理Agent和情感調(diào)節(jié)Agent,可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的情感變化,適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行情感調(diào)節(jié),使教學(xué)質(zhì)量達(dá)到最佳,系統(tǒng)模型的主要結(jié)構(gòu)及其功能如下:

1) 學(xué)生Agent:學(xué)生Agent在學(xué)習(xí)者登陸時(shí)創(chuàng)建。學(xué)習(xí)者可以通過(guò)學(xué)生Agent進(jìn)行選課、管理個(gè)人資料、維護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)、調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度、查看學(xué)習(xí)情況、查看成績(jī)與考核評(píng)定;學(xué)習(xí)過(guò)程中,為了完成學(xué)習(xí)任務(wù),學(xué)習(xí)者可以通過(guò)學(xué)生Agent進(jìn)行自主學(xué)習(xí),也可以與其他學(xué)習(xí)者在線交互、接受教師指導(dǎo);學(xué)生Agent還可以充當(dāng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)伙伴,與學(xué)習(xí)者進(jìn)行平等的討論、交流。

2) 教學(xué)Agent:教學(xué)Agent在學(xué)習(xí)者登陸時(shí)創(chuàng)建,教學(xué)Agent在系統(tǒng)中扮演教師的角色,履行教師的職能。教學(xué)Agent根據(jù)學(xué)習(xí)者的能力情況以及學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄,使用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略,合理地安排教學(xué)進(jìn)度,有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí),從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)和因材施教。它要求能力分析Agent分析和預(yù)測(cè)指定學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力,根據(jù)能力分析Agent傳來(lái)的學(xué)習(xí)者能力信息,結(jié)合自身知識(shí)庫(kù)中具有的教學(xué)策略,選擇合適的知識(shí)點(diǎn)組成知識(shí)單元,并且選擇針對(duì)性的教學(xué)策略,指導(dǎo)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)。

3) 能力分析Agent:能力分析Agent又稱學(xué)習(xí)能力分析和預(yù)測(cè)Agent,在用戶學(xué)習(xí)時(shí)由教學(xué)Agent創(chuàng)建。能力分析Agent主要有兩大功能:首先,根據(jù)學(xué)習(xí)者的測(cè)試結(jié)果,分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力;其次,它接受教學(xué)Agent的要求,根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力記錄,預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者的識(shí)記能力、理解能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力,并提交給教學(xué)Agent。

4) 教師Agent:教師Agent在教師登錄時(shí)創(chuàng)建,其主要任務(wù)是管理知識(shí)點(diǎn)、組織學(xué)習(xí)材料、制作課件、維護(hù)習(xí)題庫(kù)、歸納復(fù)習(xí)資料并生成考試試題、制定教學(xué)策略;通過(guò)在線交互對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況跟蹤調(diào)查、分析考試成績(jī)、識(shí)別學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平,并對(duì)不同認(rèn)知水平的學(xué)習(xí)者或不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)策略,以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者有針對(duì)性的幫助、輔導(dǎo),做到因材施教。

5) 管理Agent:管理Agent在管理員登錄后由系統(tǒng)創(chuàng)建,主要完成注冊(cè)及全局管理工作,它授權(quán)教師用戶,使其具有教師的權(quán)限;如管理知識(shí)庫(kù),添加習(xí)題,修改教學(xué)策略等權(quán)限;它管理系統(tǒng)用戶,如刪除一個(gè)學(xué)習(xí)者或教師用戶;它負(fù)責(zé)對(duì)課程進(jìn)行管理,如添加或刪除一門課程。能完成整個(gè)系統(tǒng)的全局管理,如負(fù)載平衡,以及安全性等方面的功能。

6) 情感識(shí)別Agent:情感識(shí)別Agent在在學(xué)習(xí)者用戶登陸時(shí)創(chuàng)建,主要是由人臉表情識(shí)別技術(shù)、姿態(tài)識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)組成,主要對(duì)學(xué)習(xí)者的面部表情特征、語(yǔ)音特征和姿態(tài)情感特征進(jìn)行獲取,并提取有效的情感信息傳遞給情感信息處理Agent。

7) 情感信息處理Agent:情感信息處理Agent在學(xué)習(xí)者用戶學(xué)習(xí)時(shí)由情感識(shí)別Agent創(chuàng)建,主要是對(duì)獲取的情感信息進(jìn)行分析、建模和識(shí)別,是為了正確的選擇情感信號(hào),計(jì)算出學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表情、語(yǔ)音和姿態(tài)的情感數(shù)據(jù),對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和融合,識(shí)別出學(xué)習(xí)者的整體情感反應(yīng),傳遞給情感調(diào)節(jié)Agent。

8) 情感調(diào)節(jié)Agent:情感調(diào)節(jié)Agent由情感信息處理Agent創(chuàng)建,它接收情感信息處理Agent傳來(lái)的學(xué)習(xí)者的情感反應(yīng)信息,通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者的情感反應(yīng),在認(rèn)知心理學(xué)的支持下形成評(píng)價(jià)結(jié)果,以動(dòng)畫人物形象的方式,給出相應(yīng)的情感調(diào)節(jié),同時(shí)分析和記錄學(xué)習(xí)者不同時(shí)期的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)情感的變化,并寫入到學(xué)生特征信息庫(kù)中,以便教學(xué)Agent根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征調(diào)整教學(xué)策略。

4.3 學(xué)習(xí)者的情感調(diào)節(jié)流程

傳統(tǒng)的智能教學(xué)系統(tǒng)往往忽視了學(xué)習(xí)者情感狀態(tài)的變化過(guò)程,其結(jié)果往往導(dǎo)致學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容感到厭惡或煩躁,使得學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果不佳。因此,需要在智能教學(xué)系統(tǒng)環(huán)境中引入情感調(diào)節(jié)機(jī)制,在學(xué)習(xí)者的狀態(tài)不佳時(shí),調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)者的情感,使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中處于良好的狀態(tài)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中,當(dāng)學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí),可能會(huì)表現(xiàn)出正面或負(fù)面的學(xué)習(xí)情感,對(duì)學(xué)習(xí)者的情感狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和分析,并判斷學(xué)習(xí)者的情感狀態(tài),如果學(xué)習(xí)者是處于正面的情感,這樣的狀態(tài)是積極的,有助于學(xué)習(xí)者繼續(xù)進(jìn)行知識(shí)的學(xué)習(xí)。如果學(xué)習(xí)者是處于負(fù)面的情感狀態(tài),判斷其負(fù)面情感類型,并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的情感調(diào)節(jié)。例如:隨著學(xué)習(xí)過(guò)程的推進(jìn),學(xué)習(xí)者解決一個(gè)問(wèn)題時(shí)多次失敗,掌握取向動(dòng)機(jī)類型的學(xué)習(xí)者會(huì)感到沮喪和失望,情感調(diào)節(jié)Agent就會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)具有移情作用的動(dòng)作,表示它理解學(xué)習(xí)者正在體驗(yàn)的困難,而如果學(xué)習(xí)者已經(jīng)付出了很大的努力,情感調(diào)節(jié)Agent就不需要鼓勵(lì)他再做進(jìn)一步的努力,而是向他提供幫助完成練習(xí)。表現(xiàn)取向的學(xué)習(xí)者會(huì)認(rèn)為自己很失敗,但通常不會(huì)為此付出更大的努力,因?yàn)槲茨芡瓿蛇@項(xiàng)任務(wù)是因?yàn)槿狈δ芰?而努力更顯其能力不足,因此針對(duì)這類學(xué)習(xí)者情感調(diào)節(jié)Agent應(yīng)該呈現(xiàn)一條話語(yǔ)信息 ,提高學(xué)習(xí)者的自我效能感,并提示學(xué)習(xí)者,如果再努力一些就能夠完成任務(wù),向?qū)W習(xí)者表明,任務(wù)中沒(méi)有取得成功不意味著他缺少能力,如果再努力一些,就能取得更好的成績(jī)。我們對(duì)學(xué)習(xí)者情感的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析,采用情感調(diào)節(jié)策略對(duì)學(xué)習(xí)者的情感狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整,使學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣,實(shí)現(xiàn)情感化的教學(xué)。該情感調(diào)節(jié)策略的流程圖如圖2所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

Agent技術(shù)和情感計(jì)算的興起正吸引著越來(lái)越多人的關(guān)注,將其融入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中必將使學(xué)習(xí)方式產(chǎn)生巨大變革。基于Multi-Agent的情感交互教學(xué)系統(tǒng)以人臉表情、語(yǔ)音以及姿態(tài)等多種情感表現(xiàn)作為反饋信息,運(yùn)用情感調(diào)節(jié)策略為學(xué)習(xí)者提供情感支持,使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中保持良好學(xué)習(xí)狀態(tài),真正實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的人文關(guān)懷。在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的今天,伴隨研究的深入,情感交互教學(xué)系統(tǒng)必定會(huì)獲得長(zhǎng)足的發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1] Michael W,Nicholas R J.Intelligent agents: theory and practice[J].Knowledge Engineering Review,1995,10(2):115-152.

[2] 陸淑娟.Multi-Agent技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2007,1(2):581-582.

[3] 章國(guó)英,胡繼岳.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境中情感交流的缺失及解決策略[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2005,15(1):110-116.

[4] 葛正洪.把握情感因素 提高教學(xué)效率[J].中國(guó)教育現(xiàn)代化,2004(10):50

[5] Aaron Sloman. Review of : Affective Computing[J].AI Magazine,1999,20(1):127-133.

[6] 馬希榮,劉琳,桑婧.基于情感計(jì)算的e-Learning系統(tǒng)建模[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2005,32(8):131-133.

[7] 張春飛,李萬(wàn)龍.基于多Agent的智能教學(xué)系統(tǒng)模型[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,29(1):48-52.

[8] 黃敏兒,郭德俊.情緒調(diào)節(jié)方式及其發(fā)展趨勢(shì)[J].應(yīng)用心理學(xué),2001,7(2):17-22.

李哲(1984-),男,山東淄博人,碩士研究生,研究方向:多Agent系統(tǒng),情感計(jì)算;

第5篇：人工智能教學(xué)策略范文

關(guān)鍵詞：智能教學(xué)系統(tǒng)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；學(xué)生模型；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G434　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：2095-2163(2011)04-0052-03

0　引言

人類社會(huì)為提高教學(xué)效率，更好地培養(yǎng)人才，一直在不斷探索與嘗試運(yùn)用新技術(shù)、新方法來(lái)改進(jìn)教與學(xué)的方法和手段。同時(shí)也希望能實(shí)現(xiàn)因材施教，即根據(jù)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力等特征進(jìn)行差別化教育。但限于教師資源不足和教學(xué)效率的要求，尚未做到對(duì)每一個(gè)學(xué)生進(jìn)行因材施教，智能教學(xué)系統(tǒng)的提出為實(shí)現(xiàn)這一目的提供了可能。智能教學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Tutoring System，ITS)是計(jì)算機(jī)輔助教育與人工智能的結(jié)合，是人工智能(artificial intelligence，AI)在教學(xué)上的應(yīng)用，其由人工智能、認(rèn)識(shí)科學(xué)、教育理論等多門學(xué)科交叉產(chǎn)生。ITS通過(guò)研究人類學(xué)習(xí)的思維特征和過(guò)程，尋求學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)的模式，同時(shí)以個(gè)性化教學(xué)為目標(biāo)，并根據(jù)學(xué)生的心理特征、認(rèn)知水平、已有的知識(shí)基礎(chǔ)、認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)風(fēng)格、動(dòng)機(jī)等個(gè)性化特征進(jìn)行學(xué)生個(gè)人教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的確定，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，從而為學(xué)生提供與其學(xué)習(xí)特征相符的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)進(jìn)度。學(xué)生通過(guò)個(gè)性化、自適應(yīng)的學(xué)習(xí)，既獲得了知識(shí)，又培養(yǎng)了能力。智能教學(xué)系統(tǒng)能更好地發(fā)揮學(xué)生的積極性，有助于學(xué)生智力的開發(fā)和能力的培養(yǎng)，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段現(xiàn)代化的新方法、新途徑。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artifieial Neural Network，ANN)是人工智能的一個(gè)重要領(lǐng)域，也稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural Networks，NN)，是由大量處理單元(神經(jīng)元)廣泛互連而成的網(wǎng)絡(luò)；這是一種模仿生物大腦的結(jié)構(gòu)，并且模擬人腦信息處理過(guò)程的信息處理系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，即通過(guò)訓(xùn)練可抽象歸納出訓(xùn)練樣本的主要特征，因而有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力和記憶聯(lián)想能力，能夠并行處理信息，因而有較快的信息處理速度。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于智能教學(xué)系統(tǒng)能有效提高系統(tǒng)的智能水平、適應(yīng)能力及反應(yīng)速度。

目前智能教學(xué)系統(tǒng)已有不少研究，其中包括部分學(xué)生模型的研究，但這些學(xué)生模型普遍存在著智能性不足等問(wèn)題。本論文對(duì)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智能教學(xué)系統(tǒng)學(xué)生模型進(jìn)行了研究，以人工智能、認(rèn)識(shí)心理學(xué)、教育學(xué)為基礎(chǔ)，分析了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的影響因素，進(jìn)行了模型設(shè)計(jì)。

1　基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)生模型設(shè)計(jì)

智能教學(xué)系統(tǒng)(ITS)是交叉科學(xué)，由于人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)等相關(guān)學(xué)科仍處于快速發(fā)展時(shí)期，故ITS目前仍處于發(fā)展階段，其組成部分有不同的說(shuō)法，如由三部分組成，四部分組成，五部分組成，但卻都包含三個(gè)核心的部分，即學(xué)生模塊、教師模塊和專家模塊(知識(shí)庫(kù))。本文在三模塊架構(gòu)基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。

學(xué)生模型是智能教學(xué)系統(tǒng)的核心，是實(shí)施因材施教的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。因此構(gòu)造合適的學(xué)生模型是構(gòu)建智能教學(xué)系統(tǒng)的重點(diǎn)。該模型應(yīng)該能夠及時(shí)、正確反映出學(xué)生學(xué)習(xí)行為中的本質(zhì)特征和狀態(tài)，即反映出學(xué)生對(duì)某一學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握、理解程度和學(xué)習(xí)行為中包含的學(xué)習(xí)風(fēng)格、習(xí)慣及學(xué)習(xí)能力等。學(xué)生模型目前較普遍的分類有：覆蓋模型、微分模型、攝動(dòng)模型和認(rèn)知模型等。

(1)覆蓋模型是將學(xué)生所擁有的知識(shí)看成是專家知識(shí)的一部分，教學(xué)目標(biāo)是在現(xiàn)有和總體之間建立相應(yīng)聯(lián)系。在覆蓋模型中，通過(guò)將學(xué)生與專家的行為差別來(lái)建立學(xué)生模型，并假設(shè)由于某種原因使學(xué)生與專家的技能差別造成學(xué)習(xí)行為的不同。覆蓋模型對(duì)學(xué)習(xí)者的描述過(guò)于簡(jiǎn)單，認(rèn)為學(xué)生知識(shí)僅是其中的一部分，沒(méi)有考慮學(xué)生的歸納和演繹訓(xùn)練，即舉一反三，觸類旁通的能力訓(xùn)練。

(2)微分模型是將學(xué)習(xí)者的知識(shí)分為預(yù)備授予和預(yù)備授予以外知識(shí)兩個(gè)部分，較覆蓋模型有了進(jìn)一步的擴(kuò)充，但其本質(zhì)還是覆蓋模型。

(3)攝動(dòng)模型考慮到學(xué)生所學(xué)到的知識(shí)有可能與專家?guī)熘兄R(shí)的不同，但仍然是從知識(shí)角度來(lái)建模。

上述模型都是通過(guò)專家知識(shí)與學(xué)生已有知識(shí)的對(duì)比來(lái)找出學(xué)生需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，偏重于知識(shí)，不能較全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)特征和狀態(tài)。

1.1學(xué)習(xí)過(guò)程因素對(duì)于學(xué)習(xí)的影響

根據(jù)比格斯的3P學(xué)習(xí)模型，學(xué)習(xí)過(guò)程可以決定學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。不同的學(xué)生用淺層式學(xué)習(xí)與深層式學(xué)習(xí)在取得相同的成績(jī)?cè)u(píng)定情況下，其學(xué)習(xí)質(zhì)量也是不一樣的。淺層式學(xué)習(xí)記住的是一些與原文一致的內(nèi)容，沒(méi)有去思考這些內(nèi)容之間的關(guān)系。深層式學(xué)習(xí)是從整體上去把握學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)者想方設(shè)法弄清學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系。學(xué)習(xí)過(guò)程因素(主要是學(xué)習(xí)方式)不僅會(huì)影響學(xué)習(xí)結(jié)果，而且其本身也是反映學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要指標(biāo)，因此在智能教學(xué)系統(tǒng)學(xué)生模型中，需要考慮學(xué)生對(duì)于知識(shí)記憶、分類、歸納總結(jié)和演繹推理能力的培養(yǎng)和提高，提醒學(xué)生使用深層式學(xué)習(xí)。從而對(duì)學(xué)生回答的問(wèn)題進(jìn)行比較、分析，找出其原因，特別是對(duì)于產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因進(jìn)行分析診斷，并反饋給相應(yīng)的教師模型，從而對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)給出學(xué)習(xí)方式的建議，而不是簡(jiǎn)單地讓學(xué)生重新學(xué)習(xí)某一部分內(nèi)容。如測(cè)試中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)部分的得分很高，而綜合運(yùn)用測(cè)試得分較低，學(xué)生可能應(yīng)用的是淺層式學(xué)習(xí)，教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)給出學(xué)習(xí)方式的提醒和建議，使智能教學(xué)系統(tǒng)的因材施教效果能更好地體現(xiàn)出來(lái)。

有的學(xué)生習(xí)慣于通過(guò)做大量練習(xí)題來(lái)進(jìn)行新內(nèi)容學(xué)習(xí)，以期將該內(nèi)容所有可能出現(xiàn)的題型都見識(shí)一下，通過(guò)歸納總結(jié)的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)；而有的學(xué)生則習(xí)慣通過(guò)演繹推理，用萬(wàn)變不離其宗的原理，從所學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)特征出發(fā)，深入理解內(nèi)容的各部分之間關(guān)系，不用做大量習(xí)題也能較好掌握所學(xué)內(nèi)容。

因此，在設(shè)計(jì)學(xué)生模型時(shí)，應(yīng)該考慮的因素有學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、年齡、擁有的正確知識(shí)及對(duì)這些知識(shí)掌握的程度(即已有的學(xué)習(xí)基礎(chǔ))，學(xué)生的學(xué)習(xí)史與學(xué)生個(gè)性特征等。在學(xué)生模型中，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為包括學(xué)生總時(shí)間、學(xué)習(xí)某一內(nèi)容或解決某一問(wèn)題所花的時(shí)間。對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)知程度用布魯姆的6個(gè)認(rèn)知級(jí)別，即識(shí)記、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)來(lái)標(biāo)記。在學(xué)生具體學(xué)習(xí)行為中，用解決系統(tǒng)所提出問(wèn)題的正確率來(lái)確定學(xué)生對(duì)目前所學(xué)知識(shí)的掌握程度，并以學(xué)習(xí)正確率與學(xué)習(xí)該內(nèi)容的時(shí)間比值來(lái)衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

1.2學(xué)生模型設(shè)計(jì)

建立學(xué)生模型采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back-propagationNeutral Network)，即前饋反向傳播網(wǎng)絡(luò)。BP網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱層和輸出層組成，各層神經(jīng)元僅與其相鄰神經(jīng)層之間有連接，同一層神經(jīng)元之間無(wú)任何連接，且其輸入與輸出是一個(gè)高度非線性映射關(guān)系。輸入信號(hào)從輸入層進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過(guò)隱層處理，最后到達(dá)輸出層；每一層由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，同層節(jié)點(diǎn)間無(wú)任何關(guān)系。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的自學(xué)習(xí)能力，利用學(xué)習(xí)實(shí)例對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，通過(guò)自適應(yīng)算法修改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連接權(quán)值，使網(wǎng)絡(luò)逼近所期望的輸入與輸出關(guān)系，并可以根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的變化自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)，使之能更好反映學(xué)生的學(xué)習(xí)特征。輸入是學(xué)生基本信息(姓名、學(xué)號(hào)、年級(jí)、班級(jí)、年齡等)、課程名稱及章節(jié)、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、對(duì)某一問(wèn)題的得分、學(xué)習(xí)時(shí)間記錄等，輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)為5。輸出層根據(jù)所要表達(dá)的學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)和特征來(lái)設(shè)計(jì)，目前設(shè)定的輸出有對(duì)某一學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)習(xí)慣等。隱層數(shù)則根據(jù)需要設(shè)定。

學(xué)生模型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

第6篇：人工智能教學(xué)策略范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助數(shù)學(xué)；智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1002－2422(2010)05－0063－02

1　CAI與ITS

1.1　CAI系統(tǒng)的局限

CAI(Computer Assisted Instruction)即計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)CAI系統(tǒng)其實(shí)就是將一些教學(xué)課件和教學(xué)錄像搬上了電腦屏幕，再加上一些簡(jiǎn)單的聲音、圖像、動(dòng)畫。實(shí)質(zhì)上，只是一個(gè)資料庫(kù)，學(xué)生接受到的仍然是叫“真鴨式”的教育。只不過(guò)這一行為的實(shí)施者由老師變?yōu)榱穗娔X，采用的教學(xué)思想是一種線性程序，所教知識(shí)被預(yù)先劃分成一系列知識(shí)點(diǎn)通過(guò)使學(xué)生不斷掌握新的知識(shí)點(diǎn)而達(dá)到教學(xué)目的。隨著實(shí)際運(yùn)用的深入，暴露很多問(wèn)題和不足，主要表現(xiàn)在：

(1)無(wú)法給學(xué)生提供最適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法，無(wú)法達(dá)到個(gè)別化教學(xué)和啟發(fā)式教學(xué)。

(2)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題無(wú)法與教師、同學(xué)進(jìn)行討論和交流。

(3)受時(shí)間和地點(diǎn)限制，往往只能在課堂、學(xué)校機(jī)房里單機(jī)運(yùn)行，給自主學(xué)習(xí)帶來(lái)了不便，課件資源也得不到充分的利用。

1.2　ITS的特點(diǎn)

ITS的一個(gè)重要教學(xué)特征是針對(duì)個(gè)人，講究因人施教，一個(gè)學(xué)生一種教學(xué)方法。以認(rèn)知科學(xué)為理論基礎(chǔ)，綜合人工智能技術(shù)、教育心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多門學(xué)科的成果而形成的一門對(duì)學(xué)生實(shí)施有效教育的技術(shù)。與CAI系統(tǒng)相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)交互性。ITS改變CAI系統(tǒng)的教學(xué)模式，不再局限于知識(shí)講解、多媒體播放這些基本功能，而是更注重教與學(xué)之間的關(guān)系以及師生之間的互動(dòng)。

(2)智能性。ITS實(shí)際上是一個(gè)教學(xué)型專家系統(tǒng)，能夠做到懂得所要教授的知識(shí)、了解并記憶學(xué)生的知識(shí)狀況和反應(yīng)、掌握與學(xué)生交互(交流)的方法以及知道如何組織教學(xué)內(nèi)容。做到因材施教，從而達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

(3)網(wǎng)絡(luò)性。ITS在網(wǎng)絡(luò)的支持下，突破了時(shí)間和空間的限制，完成在線學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)討論、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試等多種教學(xué)任務(wù)。借助于網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了資源共享、信息交換，并且快速更新知識(shí)內(nèi)容。

2　網(wǎng)絡(luò)環(huán)境智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1基于網(wǎng)絡(luò)的ITS總體構(gòu)架

網(wǎng)絡(luò)ITS將具有某一領(lǐng)域的學(xué)科知識(shí)和相關(guān)的教學(xué)知識(shí)，能對(duì)學(xué)生進(jìn)個(gè)別化教學(xué)，即能根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解掌握程度，選擇相應(yīng)的教學(xué)策略，在一定程度上模擬人類教學(xué)專家進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。其注重已有知識(shí)、人類教學(xué)專家的經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)推理功能。其最大特點(diǎn)是可以集中教學(xué)專家的智慧，進(jìn)行因材施教。就ITS所完成的功能而言，其主要由四個(gè)模塊組成。

2.1.1領(lǐng)域知識(shí)模塊

領(lǐng)域知識(shí)模塊是十分重要的模塊，包含了系統(tǒng)試圖傳授給學(xué)生的知識(shí)，代表了專家的智能；其不僅決定了教學(xué)交互過(guò)程的內(nèi)容，也決定了教學(xué)目標(biāo)的結(jié)構(gòu)。ITS提供同領(lǐng)域知識(shí)知識(shí)相聯(lián)系的接口，包含三個(gè)基本組件：

(1)用戶接口：滿足用戶和系統(tǒng)之間交互的需要。

(2)推理機(jī)制：提供對(duì)知識(shí)庫(kù)的解釋，其結(jié)果用于對(duì)問(wèn)題的展示。

(3)知識(shí)庫(kù)：是專家系統(tǒng)的核心組件，包含許多針對(duì)某些應(yīng)用問(wèn)題的解決方案。

2.1.2學(xué)生模型模塊

指明學(xué)生已知道什么和不知道什么以及學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，代表了學(xué)生智能。系統(tǒng)通過(guò)學(xué)生模型建立對(duì)學(xué)生的了解，故學(xué)生模型是智能教學(xué)系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的模擬，包括學(xué)生知識(shí)狀態(tài)、認(rèn)知特點(diǎn)和個(gè)性特點(diǎn)等。

2.1.3教師模型(又稱為教學(xué)策略)

主要是提供有針對(duì)性的教學(xué)策略，代表了教師的智能。是解決如何組織教學(xué)內(nèi)容的問(wèn)題，即如何教的問(wèn)題。主要任務(wù)是在相應(yīng)的教學(xué)原理的指導(dǎo)下，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容，并通過(guò)接口以適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)形式在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻展示給學(xué)生。

2.1.4智能人機(jī)接口

人機(jī)接口是系統(tǒng)與學(xué)生交互作用的部件，能理解自然語(yǔ)言的人機(jī)接口模塊，即智能導(dǎo)師系統(tǒng)的用戶界面。包括自然語(yǔ)言處理技術(shù)的應(yīng)用、人機(jī)對(duì)話的處理、對(duì)領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)維護(hù)的接口、教學(xué)策略的修改接口以及學(xué)生模型的初始化處理等。

2.2系統(tǒng)流程

在網(wǎng)絡(luò)ITS中，學(xué)生通過(guò)使用學(xué)生機(jī)房或是家中的計(jì)算機(jī)登錄到ITS的Server端，通過(guò)人機(jī)交互，ITS會(huì)按其不同的認(rèn)知水平為其準(zhǔn)備不同難度的教學(xué)內(nèi)容。完成學(xué)習(xí)時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)自適應(yīng)的測(cè)試確定學(xué)生新的認(rèn)知水平，作為其下一次登錄學(xué)習(xí)時(shí)為其準(zhǔn)備學(xué)習(xí)內(nèi)容的依據(jù)，并向?qū)W生提出進(jìn)一步學(xué)習(xí)內(nèi)容的建議。同時(shí)系統(tǒng)也可為教師利用，教師使用自己的計(jì)算機(jī)，在教研室或家中登錄到ITS的Serve端，檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)情況，并依據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，有針對(duì)性地對(duì)教學(xué)內(nèi)容、測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行更新。教學(xué)督導(dǎo)人員在教務(wù)機(jī)構(gòu)通過(guò)計(jì)算機(jī)連到ITS的Serve端，對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)教學(xué)效果按一定的教育統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)則進(jìn)行評(píng)價(jià)。

第7篇：人工智能教學(xué)策略范文

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式；知識(shí)模型；學(xué)生模型；教師模型；智能教學(xué)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)12-20ppp-0c

The Research of the Intelligent Tutoring Systems of Computer Foundation Course Based on the Web

QIN Yue-xing1,2

(1. College of Computer Science & Information Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China; 2. Department of Mathematics and Computer Science, Qinzhou College, Qinzhou 535000, China)

Abstract: Because of the neglect of the students' leading role and differences, the traditional CAI teaching pattern couldn't teach students in accordance with their aptitude. While ICAI pattern follows the principle of "people oriented, student first", with the purpose of teaching students in accordance with their characteristic and the fulfillment of the self-adapted teaching, it respects students' individual differences and attaches great importance to the students' central role. Through the combination of the characteristic of ICAI, this paper puts forward a structural model for the intelligent teaching of Computer Foundation course based on the Web.

Key words: teaching pattern; knowledge model; student model; teacher model; intelligent tutoring systems

1 引言

21世紀(jì)是一個(gè)信息社會(huì)的時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益普及和“信息高速公路”的開通將會(huì)給人類帶來(lái)一個(gè)嶄新的信息化社會(huì)，信息資源的共享更是當(dāng)今世界發(fā)展的大勢(shì)所趨。這就要求當(dāng)代大學(xué)生熟練掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)它學(xué)會(huì)獲取信息、加工、處理信息的能力，學(xué)會(huì)分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》作為高等院校學(xué)生接受計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的入門公共課程，它的內(nèi)容是當(dāng)代大學(xué)生必須要掌握的計(jì)算機(jī)基本知識(shí)和基本操作，其目的是為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能，把計(jì)算機(jī)作為一種有效的工具，應(yīng)用到學(xué)習(xí)生活和以后的工作中。而目前《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》的上課主要是計(jì)算機(jī)＋大屏幕投影，采用以同一本教材、以教師為中心、學(xué)生圍著教師轉(zhuǎn)的“你教我學(xué)”的“演播式”教學(xué)模式。這種教學(xué)模式相對(duì)呆板，師生之間的交互性差，學(xué)生完全處于一種被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，而學(xué)生又都是來(lái)自全國(guó)各地，城鄉(xiāng)差別，地區(qū)差別較大，計(jì)算機(jī)水平參差不齊。教師把教學(xué)內(nèi)容“滿堂灌”式地傳輸給學(xué)生，而入學(xué)前計(jì)算機(jī)水平較高的學(xué)生則會(huì)感覺(jué)到課堂內(nèi)容太淺，沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣；入學(xué)前計(jì)算機(jī)水平較低的學(xué)生卻又感覺(jué)課堂內(nèi)容太深，上課聽不太懂、跟不上，難以理解和消化。所以，實(shí)際上這樣的教學(xué)模式仍然沒(méi)有走出傳統(tǒng)上課的教師“教”學(xué)生“學(xué)”的舊有模式，學(xué)生過(guò)份地依賴于教師，沒(méi)有學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。這種模式忽視學(xué)生的主體性和差異性，泯滅學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，面對(duì)不同的學(xué)習(xí)對(duì)象，不能做到因材施教。而智能教學(xué)則堅(jiān)持“以人為本，學(xué)生第一”的教學(xué)原則，充分尊重學(xué)生的個(gè)體差異性，根據(jù)學(xué)生不同的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)因人施教，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生積極、主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，在有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性基礎(chǔ)上，注重培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題和實(shí)踐創(chuàng)新的能力。為了實(shí)現(xiàn)《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》課最好的教學(xué)效果，使學(xué)生真正掌握到計(jì)算機(jī)知識(shí)與技能，本文提出了基于Web的《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》的智能教學(xué)并進(jìn)行了系統(tǒng)的簡(jiǎn)單研究與設(shè)計(jì)。

2 智能教學(xué)概況

智能教學(xué)，也稱智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，簡(jiǎn)稱ICAI (Intelligent Computer Assisted Instruction)是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展方向，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模仿人類的教學(xué)能力，以學(xué)生為中心，計(jì)算機(jī)為媒介形成的一種開放式的交互教學(xué)。智能教學(xué)系統(tǒng)是以人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、思維科學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)和行為科學(xué)等為理論基礎(chǔ)，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，自動(dòng)選取適合學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)別化教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了教育界提倡的“因人施教”“自適應(yīng)教學(xué)”，讓學(xué)生積極、主動(dòng)地去獲取知識(shí)，體現(xiàn)了智能性。實(shí)際上智能教學(xué)就相當(dāng)于是賦予計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以智能，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在一定程度上代替人類教師實(shí)現(xiàn)最佳的教學(xué)效果。

智能教學(xué)系統(tǒng)最顯著的特征是它具有自適應(yīng)性。它能根據(jù)每個(gè)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、水平和能力，制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)計(jì)劃，面對(duì)不同個(gè)性的學(xué)生有針對(duì)性地進(jìn)行個(gè)別化指導(dǎo)，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中根據(jù)學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況和進(jìn)度自動(dòng)調(diào)整適合學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略，以達(dá)到最好的教學(xué)效果。理想的智能教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)能夠根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況選取教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式，對(duì)學(xué)生實(shí)施個(gè)別化教學(xué)，做到“因人施教”，將教學(xué)資源、教學(xué)模式優(yōu)化組合起來(lái)，建立一個(gè)良好的教與學(xué)的互動(dòng)環(huán)境，激發(fā)教與學(xué)雙方的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

目前隨著Web技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，基于Web的智能教學(xué)系統(tǒng)研究越來(lái)越受到人們的重視。在Web上構(gòu)建智能教學(xué)系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)的功能實(shí)現(xiàn)分布式教學(xué)，可以不受時(shí)間和空間上的限制，同時(shí)可以接受多個(gè)用戶的并發(fā)訪問(wèn)，用戶可以隨時(shí)隨地享受教學(xué)資源，充分實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，又可以在最大程度上滿足每個(gè)用戶的需求，真正做到“因材施教”，因此得到教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

3 基于Web的《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》智能教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的構(gòu)成

針對(duì)基于Web的《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文采用4個(gè)相互作用的模塊：知識(shí)模型、學(xué)生模型、教師模型和交互模型來(lái)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)。

3.1 知識(shí)模型

知識(shí)模型將領(lǐng)域知識(shí)以一種特定的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，根據(jù)不同的知識(shí)類型采用不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。知識(shí)庫(kù)作為智能教學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分，主要解決教什么的問(wèn)題（教學(xué)內(nèi)容），表示教學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，以及相關(guān)問(wèn)題的求解知識(shí)。實(shí)際上，知識(shí)表示是智能化系統(tǒng)首先要實(shí)現(xiàn)的部分。用于智能教學(xué)的教材內(nèi)容的組織不是簡(jiǎn)單地將書本電子化，而是通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容模塊化來(lái)確定知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系和認(rèn)知順序。

本系統(tǒng)的知識(shí)模型模塊，對(duì)《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》教學(xué)內(nèi)容知識(shí)庫(kù)的表示，可以采用超文本表示方法，根據(jù)教學(xué)把課程內(nèi)容分解成小單元，設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)容鏈接。其特點(diǎn)包括：教學(xué)內(nèi)容被組織成包含文字、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫和視頻等多媒體集成的超文本文件（HTML）文件，使教學(xué)內(nèi)容更為豐富、形象、生動(dòng)、充實(shí)。例如，《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》講解格式化磁盤或安裝操作系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)時(shí)，由于硬件和時(shí)間條件的關(guān)系，教師不可能把上課所用的機(jī)子格式化后重裝系統(tǒng)演示給學(xué)生看，一般都是口頭隨便講解，草草帶過(guò)。但學(xué)生對(duì)這些內(nèi)容又比較感興趣，這樣，想教無(wú)法教，想學(xué)又沒(méi)學(xué)到，教與學(xué)出現(xiàn)矛盾！但是現(xiàn)在通過(guò)智能教學(xué)系統(tǒng)，可以把這些知識(shí)點(diǎn)做成步驟詳細(xì)的flas作品掛在校園網(wǎng)上，學(xué)生通過(guò)校園網(wǎng)可以反復(fù)多次地觀看，甚至可以下載保存到自己的電腦上，這樣讓學(xué)生積極、主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，從而達(dá)到掌握知識(shí)和形成技能的目的。通過(guò)智能教學(xué)系統(tǒng)，我們可以把一些在課堂上很難實(shí)現(xiàn)的知識(shí)很輕松、容易地教會(huì)學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.2 學(xué)生模型

學(xué)生模型是記錄學(xué)生的基本信息和學(xué)習(xí)情況的模塊，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、能力特征和個(gè)性特點(diǎn)智能教學(xué)系統(tǒng)要提供最適合學(xué)生需要的教學(xué)，針對(duì)不同的學(xué)習(xí)個(gè)體，做到因材施教，系統(tǒng)就必須充分了解當(dāng)前的學(xué)習(xí)對(duì)象，需要把學(xué)習(xí)對(duì)象的各種認(rèn)知特征、知識(shí)水平、學(xué)習(xí)能力等用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄下來(lái)，作為選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的依據(jù)。

學(xué)生模型在ICAI中構(gòu)造了一種可靠的表示學(xué)生知識(shí)水平程度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它記錄著學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，是學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的反映。學(xué)生模型監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，依據(jù)學(xué)習(xí)的進(jìn)度和學(xué)生的知識(shí)水平能力從試題庫(kù)中調(diào)出相應(yīng)的測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果的詳細(xì)情況存儲(chǔ)到學(xué)生信息庫(kù)中，方便教師模型對(duì)學(xué)生信息的調(diào)用。學(xué)生模型的構(gòu)造目的是評(píng)估學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài)，并發(fā)現(xiàn)學(xué)生在認(rèn)知過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

本系統(tǒng)的學(xué)生模型模塊主要用于幫助學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化的學(xué)習(xí)活動(dòng)。主要有兩個(gè)方面：(1)學(xué)生學(xué)習(xí)：系統(tǒng)提供多種學(xué)習(xí)方式供學(xué)生進(jìn)行選擇，根據(jù)學(xué)生的選擇系統(tǒng)提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料或課件，給出相應(yīng)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。比如，如果學(xué)生選擇傳授式學(xué)習(xí)，那么整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程都處于計(jì)算機(jī)導(dǎo)師的直接控制之下，相當(dāng)于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)下的學(xué)習(xí)；如果學(xué)生選擇探索式學(xué)習(xí)，那么計(jì)算機(jī)導(dǎo)師就會(huì)提出相應(yīng)的問(wèn)題和提示，學(xué)生自主地瀏覽相關(guān)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容，在這些問(wèn)題和提示下，完成主動(dòng)性的學(xué)習(xí)；(2)學(xué)生練習(xí)：學(xué)生完成一個(gè)單元或階段的學(xué)習(xí)后，系統(tǒng)提供相應(yīng)的練習(xí)題給學(xué)生進(jìn)行練習(xí)；在學(xué)生提交練習(xí)結(jié)果后，系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，給出進(jìn)一步的學(xué)習(xí)建議，如果系統(tǒng)評(píng)估不過(guò)，則學(xué)生要重新進(jìn)行該練習(xí)，直到學(xué)生掌握了該知識(shí)點(diǎn)才能進(jìn)行下一步的學(xué)習(xí)，如果系統(tǒng)評(píng)估通過(guò)，則形成新的有針對(duì)性的練習(xí)，或者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入下一單元的學(xué)習(xí)；同時(shí)建立學(xué)生的個(gè)性化知識(shí)庫(kù)，使系統(tǒng)能夠進(jìn)行有效的推理，形成啟發(fā)式的自學(xué)策略。

3.3 教師模型

教師模型是模仿人類教師工作的一組程序，存放指導(dǎo)教學(xué)序列和教學(xué)方法，通過(guò)人機(jī)交互對(duì)知識(shí)模型和學(xué)生模型的分析，啟動(dòng)推理機(jī)工作，評(píng)價(jià)學(xué)生領(lǐng)域知識(shí)的掌握程度，提供指導(dǎo)的教學(xué)序列，并在最適當(dāng)?shù)臅r(shí)候顯示最好的指導(dǎo)，進(jìn)行啟發(fā)式的高水平教學(xué)。

本系統(tǒng)的教師模型主要用于輔助教師編寫教案。主要包括：(1)教案生成管理：系統(tǒng)根據(jù)教學(xué)知識(shí)模型和學(xué)生模型，結(jié)合已有的教學(xué)資源，通過(guò)一定的推理機(jī)制生成相應(yīng)的教學(xué)策略，輔助教師作出有針對(duì)性的教學(xué)計(jì)劃，編寫個(gè)性化的計(jì)算機(jī)教案，同時(shí)提供教案庫(kù)的管理和維護(hù)功能；(2)素材組織：按照教學(xué)知識(shí)模型庫(kù)將各種類型的教學(xué)素材（如聲音、圖形、圖像、視頻等）進(jìn)行組織和管理，建立教學(xué)素材與教學(xué)知識(shí)點(diǎn)之間的有機(jī)聯(lián)系，并提供與常見多媒體課件編輯工具（如PowerPoint、Authorware、Flash）的鏈接，能夠在常見的課件編輯工具中有效地利用已有教學(xué)素材。

3.4 交互模型

交互模型實(shí)現(xiàn)學(xué)生與知識(shí)、系統(tǒng)之間的交流，是教與學(xué)雙向活動(dòng)的人機(jī)界面。交互模型包括學(xué)生交互界面和教師交互界面。

本系統(tǒng)主要有兩種基本的交流工具：(1)教師信箱：學(xué)生通過(guò)電子郵件的方式與教師之進(jìn)行交流；(2)電子白板:電子白板是一個(gè)虛擬的協(xié)同的交互空間，供教師和學(xué)生進(jìn)行同步或異步方式的交流。對(duì)在交流過(guò)程中產(chǎn)生的有價(jià)值的信息，用戶將其作為知識(shí)進(jìn)行提取存儲(chǔ)起來(lái)，供以后再利用。

4 結(jié)束語(yǔ)

《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》是一門基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、操作性比較強(qiáng)的學(xué)科，我們要找出一條適合《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》教學(xué)的新路子,充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。目前，有關(guān)基于Web的智能教學(xué)系統(tǒng)的研究和開發(fā)逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，本文針對(duì)《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》這門課研究探討了一種基于Web的智能教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造方法，希望能構(gòu)造出一個(gè)高效的基于Web的智能教學(xué)系統(tǒng)，從而真正實(shí)現(xiàn)《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》的智能化教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄒立坤, 藍(lán)嵐. 大學(xué)計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J]. 保定師范專科學(xué)校學(xué)報(bào),2007,20(4).

[2] 紀(jì)莉莉. 人工智能教學(xué)系統(tǒng)的探討[J]. 福建電腦,2005,7.

[3] 謝忠新, 王林泉, 葛元. 智能教學(xué)系統(tǒng)中認(rèn)知型學(xué)生模型的建立[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2005,3.

[4] 李志平, 劉敏昆, . 基于Web的智能教學(xué)系統(tǒng)研究[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2006,2.

[5] 劉寅, 黃燕. 基于Web的智能教學(xué)系統(tǒng)知識(shí)模型與學(xué)習(xí)控制[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2006,27(14).

[6] 王晶. 基于網(wǎng)絡(luò)的智能教學(xué)系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J]. 內(nèi)蒙古電大學(xué)刊,2005,1.

[7] 史玉珍, 陳和平. 基于Web的智能教學(xué)系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)[J]. 福建電腦,2005,7.

[8] 羅梅, 王萬(wàn)森. 基于Web的智能教學(xué)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 研究與設(shè)計(jì),2006,22(9).

[9] 況少平. 基于事例推理的智能教學(xué)系統(tǒng)之探討[J]. 現(xiàn)代企業(yè)教育,2006,9.

第8篇：人工智能教學(xué)策略范文

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)教學(xué);智能教學(xué);虛擬教學(xué);多智能體(Multi-Agent);X3D

中圖分類號(hào):TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2010)22-6298-02

1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

近年來(lái),隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日趨成熟,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)。現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型的教學(xué)形式,以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托,以大量的數(shù)字化教學(xué)資源為支撐,采用遠(yuǎn)程交互式多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段,實(shí)現(xiàn)跨越時(shí)間和空間的教育傳遞。它與傳統(tǒng)教學(xué)的不同之處在于,突破了傳統(tǒng)教育的時(shí)空限制,共享優(yōu)秀的教學(xué)資源,體現(xiàn)了不可比擬的優(yōu)越性。

但是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)尚存在著許多缺陷:教學(xué)組織多以單方面呈現(xiàn)教學(xué)材料為主,缺乏交互手段;學(xué)生不能根據(jù)自己的認(rèn)知能力和學(xué)習(xí)需求選擇合適的教學(xué)內(nèi)容,難以達(dá)到因材施教; 學(xué)習(xí)系統(tǒng)、考試系統(tǒng)和協(xié)作交互系統(tǒng)等教學(xué)模塊往往自成體系,缺乏知識(shí)的交換與共享。

2 虛擬教學(xué)

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以創(chuàng)造與真實(shí)環(huán)境相同的虛擬環(huán)境,并提供與該虛擬環(huán)境交互的手段,讓用戶產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。沉浸式虛擬教學(xué)系統(tǒng)可以給學(xué)生提供具有情境感的學(xué)習(xí)環(huán)境,學(xué)生對(duì)虛擬教學(xué)環(huán)境的刺激和虛擬教學(xué)環(huán)境對(duì)學(xué)習(xí)者的反應(yīng)實(shí)時(shí)自然,有利于增強(qiáng)學(xué)生的想象力,提高教學(xué)效果。

X3D是Web3D協(xié)會(huì)制定的下一代VRML97標(biāo)準(zhǔn),它是下一代的、可擴(kuò)展的、互聯(lián)網(wǎng)上的 3D圖形規(guī)范。X3D定義了如何在多媒體中整合基于網(wǎng)絡(luò)傳播的交互三維內(nèi)容,整體結(jié)構(gòu)包括四個(gè)部分:內(nèi)核(核心特性集),VRML特性集,應(yīng)用程序接口和擴(kuò)展集。一個(gè)X3D文件包括header(頭部說(shuō)明)、scene graph(場(chǎng)景圖)、prototypes(模型)和eventrouting(事件路由)等功能組件,通過(guò)X3D瀏覽器表達(dá)成真實(shí)的3D場(chǎng)景。X3D場(chǎng)景和用戶的交互可通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)方式兩種方式實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)方式是通過(guò)檢測(cè)、感知等節(jié)點(diǎn)的使用實(shí)現(xiàn)瀏覽者和虛擬對(duì)象的交互功能;動(dòng)態(tài)方式則是通過(guò)一段外部程序邏輯去決定事件的產(chǎn)生,X3D通過(guò)自己的API提供給Java程序一個(gè)可以訪問(wèn)X3D瀏覽器的界面和可執(zhí)行環(huán)境。將X3D技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中,通過(guò)創(chuàng)建虛擬場(chǎng)景,加入交互功能,可以使學(xué)生沉浸在友好的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中,邊學(xué)習(xí)理論知識(shí)邊進(jìn)行實(shí)際操作,獲得較好的實(shí)踐能力鍛煉,從而獲得良好的學(xué)習(xí)效果。

3 多Agent系統(tǒng)

智能體(Agent)的研究起源于人工智能領(lǐng)域,Agent對(duì)自己的狀態(tài)和行為有完全的控制能力,能夠?qū)?fù)雜的刺激進(jìn)行響應(yīng)并產(chǎn)生內(nèi)部狀態(tài)的控制和適應(yīng)性的行為。廣義Agent的內(nèi)涵:具有諸如信念(belief),能力(capability),決定(decision)和承諾(commitment)等精神狀態(tài)(mental state)的實(shí)體,認(rèn)為Agent是能夠適應(yīng)環(huán)境通過(guò)學(xué)習(xí)提高自身能力的實(shí)體。多Agent系統(tǒng)(Multi-Agent System,MAS)由多個(gè)自主或半自主的智能體組成,具有分析目標(biāo)、相互通信和協(xié)作完成任務(wù)的能力,依靠共同協(xié)商和分治,各Agent實(shí)體能夠自主地完成知識(shí)推理和任務(wù)求解。

將多Agent技術(shù)引入現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)中,可以在一定程度上解決傳統(tǒng)教學(xué)模式下教學(xué)材料單一、教學(xué)缺乏互動(dòng)和難以因材施教等一系列問(wèn)題,增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)推薦的智能化和個(gè)性化,同時(shí)利用了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)帶給我們的豐富的媒體資源和多彩的表現(xiàn)手段、可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,找到適合學(xué)生自身情況的教學(xué)策略,使學(xué)生能在一種交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境中得到更人性化的教學(xué)服務(wù)。

4 智能虛擬教學(xué)系統(tǒng)

智能虛擬教學(xué)系統(tǒng)基于客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu),如圖1所示,整個(gè)結(jié)構(gòu)分為四層:客戶層、交互層、多Agent引擎層和服務(wù)器層。客戶端與服務(wù)器端通過(guò)Internet進(jìn)行通信。服務(wù)器層包括教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WWW服務(wù)器、X3D課件庫(kù)、多媒體資源庫(kù)、個(gè)性推薦模型庫(kù)和用戶資料庫(kù)。多Agent引擎層是智能虛擬教學(xué)系統(tǒng)的核心模塊,包含兩個(gè)高層的功能子模塊:交互Agent模塊和協(xié)同管理模塊。交互Agent模塊負(fù)責(zé)實(shí)體Agent(管理員、教師、學(xué)生和訪客)進(jìn)行請(qǐng)求服務(wù)和消息通信,協(xié)同管理模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)安全管理、虛擬行為管理、Agent對(duì)象管理和虛擬教學(xué)場(chǎng)景控制管理,子模塊之間采用消息傳遞機(jī)制進(jìn)行通信,采用KQML語(yǔ)言來(lái)作為Agent之間的通信語(yǔ)言。知識(shí)查詢與操作語(yǔ)言(knowledge query and manipulation language,KQML)是一種交換知識(shí)和信息的描述性語(yǔ)言,它定義了Agent間傳遞消息的格式和消息處理的協(xié)議。虛擬行為包括用戶的注冊(cè)與登陸、用戶個(gè)性學(xué)習(xí)推薦、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、教師輔導(dǎo)答疑、作業(yè)完成與提交、學(xué)生考核與自主測(cè)試、課程導(dǎo)航與特色資源推薦、學(xué)習(xí)效果個(gè)性評(píng)價(jià)與教學(xué)策略推薦、教學(xué)資源的調(diào)用與維護(hù)等。

學(xué)生是整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中受教育的主體,學(xué)生Agent包括學(xué)習(xí)習(xí)慣、興趣愛(ài)好、認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)進(jìn)度以及當(dāng)前情緒等。學(xué)生Agent學(xué)生的學(xué)習(xí)行為,任何一個(gè)學(xué)生登錄進(jìn)教學(xué)系統(tǒng)后,將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)學(xué)生Agent,并將該學(xué)生的所有學(xué)習(xí)情況記錄在系統(tǒng)內(nèi),保持該學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的延續(xù)性。個(gè)性分析Agent負(fù)責(zé)調(diào)用登錄學(xué)生的個(gè)人資料庫(kù),查看學(xué)生以往的學(xué)習(xí)記錄,不斷地分析用戶的學(xué)習(xí)狀態(tài),為學(xué)生的下一步學(xué)習(xí)做相應(yīng)的準(zhǔn)備。個(gè)性推薦Agent是在學(xué)生登錄后生成的,調(diào)用個(gè)性分析Agent的分析結(jié)果來(lái)產(chǎn)生個(gè)性化推薦,根據(jù)目的不同分為基于知識(shí)推薦的Agent和基于相似學(xué)習(xí)者推薦的Agent,從而實(shí)現(xiàn)智能化教學(xué)。教學(xué)策略Agent將以“教”為主和以“學(xué)”為主的教學(xué)策略有機(jī)結(jié)合起來(lái),形成一種新型的教學(xué)策略;學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)Agent分為兩類,一類對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的Agent,另一類是對(duì)教師的工作情況進(jìn)行評(píng)價(jià)的Agent,評(píng)價(jià)的依據(jù)是教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的評(píng)價(jià)策略。考試測(cè)試Agent分為試卷子Agent、考試子Agent、注冊(cè)子Agent、學(xué)生答題子Agent和評(píng)分子Agent。試卷子Agent依據(jù)一定的試卷生成算法從試題庫(kù)中抽取符合總體難度系數(shù)的試卷,生成考試內(nèi)容,評(píng)分子Agent對(duì)試卷結(jié)果進(jìn)行評(píng)判,并將結(jié)果傳送回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和學(xué)生Agent。導(dǎo)航Agent的作用是使學(xué)生明白自己當(dāng)前在系統(tǒng)中所處的位置,使學(xué)生不至于在繁多的超鏈中迷失。

5 結(jié)束語(yǔ)

智能虛擬教學(xué)系統(tǒng)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用不僅改變了傳統(tǒng)的教育理念、教育模式和教學(xué)方法等,同時(shí)也為學(xué)生提供了便捷的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)、優(yōu)良的教學(xué)環(huán)境和豐富的教學(xué)資源,使學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)更加自主化和個(gè)性化,是服務(wù)于終生教育和構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會(huì)的一種重要技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

[1] 林士敏.計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)基礎(chǔ)教程[M].浦東電子出版社,2001.

[2] 史忠植.智能主體及其應(yīng)用[M].北京:中國(guó)科學(xué)出版社,2000.

[3] 何炎祥,陳莘萌.Agent和多Agent系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2003.

[4] 胡迎松,韓萍,陳中新.一個(gè)基于Agent的個(gè)性化推薦系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2006,23(4):78-80.

第9篇：人工智能教學(xué)策略范文

[關(guān)鍵詞]智能教學(xué)系統(tǒng)；移動(dòng)學(xué)習(xí)；英語(yǔ)學(xué)習(xí)；案例研究

[中圖分類號(hào)]G434　[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A　[文章編號(hào)]1672-0008(2012)03-0066-07

一、引言

智能教學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Tutoring System，ITS)是在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的，是一門涉及人工智能(Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱AI)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)和行為科學(xué)的綜合性課題，也是教育技術(shù)學(xué)的重要研究領(lǐng)域。其研究的終極目的是由計(jì)算機(jī)擔(dān)負(fù)起人類教育的主要責(zé)任，在一定程度上代替人類教師實(shí)現(xiàn)最佳教學(xué)。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，許多國(guó)家和地區(qū)如美國(guó)、英國(guó)、日本和加拿大等都投入了大量的經(jīng)費(fèi)，十分重視智能教學(xué)系統(tǒng)的研究、開發(fā)，智能教學(xué)系統(tǒng)已應(yīng)用在數(shù)學(xué)、物理、工程、化學(xué)以及軍事訓(xùn)練等領(lǐng)域。與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比。國(guó)內(nèi)對(duì)智能教學(xué)系統(tǒng)的研究起步稍晚，理論研究仍以借鑒國(guó)外成果為主，真正走出實(shí)驗(yàn)室并投入教學(xué)實(shí)踐的智能教學(xué)系統(tǒng)并不多。因此，本文在闡述智能教學(xué)系統(tǒng)及其組成架構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合臺(tái)灣PIMS移動(dòng)智能教學(xué)系統(tǒng)支持英語(yǔ)學(xué)習(xí)的個(gè)案，介紹系統(tǒng)框架及其在教學(xué)中的應(yīng)用，在分析案例優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)。提出了研究建議。希望能對(duì)智能教學(xué)系統(tǒng)的教育應(yīng)用起到借鑒作用。

二、智能教學(xué)系統(tǒng)及其組成結(jié)構(gòu)

智能教學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的歷史可以追溯到上世紀(jì)60年代的程序教學(xué)(Programmed Instruction，PI)，隨后出現(xiàn)了基于計(jì)算機(jī)的訓(xùn)練(Computer Based Training，CBT)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Computer Assisted Instruction，CAI)。智能教學(xué)系統(tǒng)的基本框架最初由Hartleyt和Sleeman提出，基本觀點(diǎn)認(rèn)為ITS必須處理三類知識(shí)：第一類是領(lǐng)域知識(shí)，即專家模型(ExpertModel)；第二類是學(xué)習(xí)者知識(shí)，即學(xué)生模型(Student Model)；第三類是教學(xué)策略的知識(shí)，即導(dǎo)師模型(Tutor Model)。這是ITS研究的最初框架。在之后的30年里。也成為指導(dǎo)ITS設(shè)計(jì)與開發(fā)的經(jīng)典理論。雖然ITS的發(fā)展已有30多年，但關(guān)于什么是ITS，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的定義。結(jié)合自己的研究實(shí)踐。不同的學(xué)者提出了不同的看法。觀點(diǎn)分歧主要集中在對(duì)ITS中“I”。即智能的理解不同。目前。國(guó)內(nèi)學(xué)者普遍接受的觀點(diǎn)是：ITS是一種借助人工智能技術(shù)，讓計(jì)算機(jī)扮演教師的角色實(shí)施個(gè)別化教學(xué)，向不同需求、不同特征的學(xué)習(xí)者傳授知識(shí)，提供指導(dǎo)的適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)(Adaptive Learningsystem)。

不同時(shí)期的研究者對(duì)于智能的理解各不相同。有學(xué)者提出對(duì)于智能教學(xué)系統(tǒng)中智能的具體要求為：自動(dòng)生成各種問(wèn)題與練習(xí)；根據(jù)學(xué)生的水平和學(xué)習(xí)情況，選擇、調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容及進(jìn)度：在理解教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上自動(dòng)解決問(wèn)題生成解答：具有自然語(yǔ)言的生成與理解能力，以便實(shí)現(xiàn)比較自由的教學(xué)問(wèn)答系統(tǒng)以提高人機(jī)交互主動(dòng)性：對(duì)教學(xué)內(nèi)容有解釋咨詢能力；能診斷學(xué)生的錯(cuò)誤，分析原因并采取糾正措施；能評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為：在教學(xué)中不斷改善教學(xué)策略。上述的八點(diǎn)進(jìn)一步可歸納為三個(gè)“w”，即懂得教學(xué)內(nèi)容(what)、了解教學(xué)對(duì)象(whom)、知道如何教(how)。ITS最直接和最主要的智能特征是能對(duì)學(xué)生進(jìn)行因材施教的個(gè)別化指導(dǎo)，ITS的智能集中體現(xiàn)在對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)和診斷能力、教學(xué)規(guī)劃能力、自然語(yǔ)言理解能力。強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的智能性有利于提高教學(xué)系統(tǒng)的有效性、促進(jìn)人類認(rèn)知的研究、推動(dòng)未來(lái)教育模式的改進(jìn)。

ITS是一個(gè)復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，對(duì)其組成結(jié)構(gòu)的理解，不同研究者持有不同的觀點(diǎn)。有三模塊說(shuō)(Hartley&Sleeman etal.)，即認(rèn)為ITS由學(xué)生模型(Student Model)、專家模型(ExpertModel)或領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)(Expert Model or Domain KnowledgeDatabase)以及導(dǎo)師模型(Tutor Model)三部分組成；四模塊說(shuō)，即在三模塊說(shuō)的基礎(chǔ)上加了—個(gè)人機(jī)接口模塊：五模塊說(shuō)，即在四模塊說(shuō)的基礎(chǔ)上將專家模型與領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)獨(dú)立出來(lái)。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)ITS的組結(jié)構(gòu)比較贊同四模塊說(shuō)，即認(rèn)為一個(gè)典型的ITS系統(tǒng)主要有四個(gè)組成部分：專家模型顱域知識(shí))、學(xué)生模型、教師模型(教學(xué)策略)和智能人機(jī)接口。如圖1所示。

學(xué)生模型：用于記錄學(xué)生的相關(guān)信息，反映系統(tǒng)對(duì)學(xué)生知識(shí)狀態(tài)、認(rèn)知特點(diǎn)和個(gè)性特點(diǎn)的了解程度。是導(dǎo)師制定教學(xué)策略的依據(jù)。學(xué)生模型通常包括三種類型：覆蓋模型(Overlay Model)、微分模型(Differential Model)和攝動(dòng)模型(Perturbation Model)。學(xué)生模型的研究主要包括錯(cuò)誤診斷、學(xué)習(xí)過(guò)程跟蹤、開放的學(xué)習(xí)者模型、動(dòng)機(jī)和情感建模等。學(xué)生模型是智能教學(xué)系統(tǒng)的核心組件，是實(shí)施個(gè)性化和適應(yīng)性教學(xué)的基礎(chǔ)。

教師模型(教學(xué)策略)：根據(jù)一定的教學(xué)原理，以學(xué)生已有的知識(shí)狀態(tài)、認(rèn)知特點(diǎn)和個(gè)性特點(diǎn)為基礎(chǔ)，組織適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容，采用適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)形式，選擇適當(dāng)?shù)某尸F(xiàn)時(shí)機(jī)，給予學(xué)生個(gè)性化的指導(dǎo)。該模塊運(yùn)行的關(guān)鍵在于如何選擇合適的教學(xué)策略，即解決如何教的問(wèn)題。

專家模型(領(lǐng)域知識(shí)庫(kù))：表示教學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)以及作為專家能夠基于教學(xué)領(lǐng)域知識(shí)解決有關(guān)問(wèn)題的問(wèn)題求解知識(shí)。專家模型主要完成兩個(gè)功能：一是ITS中知識(shí)的來(lái)源，系統(tǒng)使用專家模塊的知識(shí)對(duì)學(xué)生的行為作出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，生成相應(yīng)的問(wèn)題、任務(wù)以及解釋；二是衡量學(xué)生知識(shí)掌握情況的標(biāo)準(zhǔn)，為了完成該功能，領(lǐng)域?qū)＜冶仨毑捎门c學(xué)生相似的方式生成問(wèn)題的解答，才能進(jìn)行系統(tǒng)行為與學(xué)生行為之間的比較。

智能接口：作為系統(tǒng)與用戶的交互界面，是為其它各個(gè)模塊提供智能化的多媒體知識(shí)輸入、用戶信息和行為獲取、知識(shí)輸出的途徑。智能接口包括自然語(yǔ)言處理技術(shù)的應(yīng)用、人機(jī)對(duì)話處理、對(duì)領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)維護(hù)的接口、教學(xué)策略的修改接口以及學(xué)生模型的初始化處理等。

三、移動(dòng)智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用案例

PIMS(Personalized Intelligent Mobile-learning System)即移動(dòng)智能教學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)保留了e-learning的優(yōu)點(diǎn)，能為英語(yǔ)學(xué)習(xí)提供有效而靈活的學(xué)習(xí)環(huán)境，充分發(fā)揮移動(dòng)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)。擴(kuò)展學(xué)生的英語(yǔ)詞匯量，提高學(xué)生的英語(yǔ)閱讀能力。

(一)系統(tǒng)概述

近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的用戶借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，利用掌上電腦或手機(jī)瀏覽網(wǎng)頁(yè)或檢索網(wǎng)絡(luò)信息。同樣地，教育技術(shù)的發(fā)展趨向也日益便攜化、移動(dòng)化、個(gè)性化。這些趨勢(shì)導(dǎo)致了學(xué)習(xí)方式的變革，從傳統(tǒng)的課堂教學(xué)走向數(shù)字化學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)和泛在學(xué)習(xí)。在這些新穎的學(xué)習(xí)方式中。移動(dòng)學(xué)習(xí)已被視為一種靈活有效的學(xué)習(xí)方式。能夠突破時(shí)空的限制，方便學(xué)習(xí)者在任何時(shí)間、地點(diǎn)，利用空閑時(shí)間展開學(xué)習(xí)活動(dòng)。

在英語(yǔ)作為非母語(yǔ)的國(guó)家，英語(yǔ)已經(jīng)成為最重要的第二語(yǔ)言。如何利用計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)的方式或以計(jì)算機(jī)為學(xué)習(xí)工具促進(jìn)英語(yǔ)學(xué)習(xí)水平的提高已成為熱點(diǎn)話題，也是影響國(guó)家整體競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。近年來(lái)，國(guó)外已有學(xué)習(xí)者成功地提出利用移動(dòng)學(xué)習(xí)支持課堂外的英語(yǔ)學(xué)習(xí)活動(dòng)，比如TenseITS即是專為中國(guó)人學(xué)習(xí)英語(yǔ)而設(shè)計(jì)的移動(dòng)智能教學(xué)系統(tǒng)：手機(jī)輔助語(yǔ)言學(xué)習(xí)系統(tǒng)等等。任何語(yǔ)言都包括聽、說(shuō)、讀、寫四大技能。然而閱讀能力和詞匯知識(shí)是兩個(gè)重要的影響英語(yǔ)成績(jī)的因素。換言之，閱讀能夠豐富詞匯，掌握詞匯又能促進(jìn)閱讀理解。在下文中，為了表述方便，英語(yǔ)作為母語(yǔ)的國(guó)家，用L1表示，英語(yǔ)作為第二語(yǔ)言的國(guó)家，用L2表示。

為了解決英語(yǔ)學(xué)習(xí)中的閱讀能力和詞匯問(wèn)題，有的學(xué)者提出英語(yǔ)學(xué)習(xí)的最好方法是“短時(shí)間、高頻率”，也就是每天學(xué)習(xí)幾分鐘比一個(gè)月一次學(xué)習(xí)數(shù)小時(shí)效果顯著。將上述提出的學(xué)習(xí)方法與移動(dòng)學(xué)習(xí)整合，本案例基于模糊項(xiàng)目反應(yīng)理論(Fuzzy Item Response Theory，簡(jiǎn)稱為FIRT)，提出了個(gè)性化智能移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)(Personalized Intelligent Mobile-learning Sys-tem，簡(jiǎn)稱為PIMS)。網(wǎng)絡(luò)蜘蛛根據(jù)模糊項(xiàng)目反應(yīng)理論，從相關(guān)英語(yǔ)新聞網(wǎng)站檢索英語(yǔ)新聞文章提供給PIMS，同時(shí)，能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并抽取學(xué)習(xí)者不認(rèn)識(shí)或不熟悉的詞匯，通過(guò)加強(qiáng)詞匯的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生英語(yǔ)閱讀能力的提升。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PIMS系統(tǒng)有益于提升學(xué)生的英語(yǔ)新聞閱讀能力，擴(kuò)大英語(yǔ)詞匯量，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高。

(二)PIMS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

PIMS系統(tǒng)包括三個(gè)組成部分，即遠(yuǎn)程課件服務(wù)系統(tǒng)、客戶移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)同步，如圖2所示，PIMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖詳細(xì)描述了每個(gè)部分的結(jié)構(gòu)。客戶移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)由四個(gè)智能和四個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)組成，系統(tǒng)基于模糊項(xiàng)目反應(yīng)理論，向不同的學(xué)習(xí)者推薦不同難度的英文新聞，以分別提高他們的閱讀能力和詞匯量。遠(yuǎn)程課件服務(wù)系統(tǒng)由三個(gè)智能和一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)組成，網(wǎng)絡(luò)蜘蛛能自動(dòng)從因特網(wǎng)收集英語(yǔ)新聞，提供給遠(yuǎn)程課件、用戶檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)還能根據(jù)英語(yǔ)新聞難度測(cè)量預(yù)案對(duì)英語(yǔ)新聞進(jìn)行難度參數(shù)的評(píng)估。為了實(shí)現(xiàn)離線學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)同步負(fù)責(zé)保持客戶端和服務(wù)端數(shù)據(jù)的一致性。

1.遠(yuǎn)程課件服務(wù)系統(tǒng)

圖2的右邊部分揭示了遠(yuǎn)程課件服務(wù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括英語(yǔ)新聞網(wǎng)絡(luò)蜘蛛、英語(yǔ)新聞難度評(píng)估、課件管理、遠(yuǎn)程課件和用戶檔案數(shù)據(jù)庫(kù)。目前，臺(tái)灣許多網(wǎng)站免費(fèi)提供大量英語(yǔ)新聞，并有相應(yīng)的中文翻譯，比如FTV和CTV英語(yǔ)網(wǎng)站，中文翻譯有助于中文讀者(L2)對(duì)英文新聞的閱讀和理解。為了給遠(yuǎn)程課件和用戶檔案數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建豐富的英語(yǔ)課件，網(wǎng)絡(luò)蜘蛛能自動(dòng)從因特網(wǎng)收集英語(yǔ)新聞并提取英語(yǔ)新聞中的元數(shù)據(jù)：英語(yǔ)新聞難度評(píng)估能根據(jù)臺(tái)灣全民英檢網(wǎng)的詞匯等級(jí)水平，在對(duì)閱讀難易計(jì)算公式改進(jìn)的基礎(chǔ)上，自動(dòng)測(cè)量英語(yǔ)新聞的難度參數(shù)，基于模糊項(xiàng)目反應(yīng)理論的難度參數(shù)的測(cè)量有利于向不同的學(xué)習(xí)者推薦合適的英語(yǔ)新聞：最后，課件管理提供了友好的課件管理界面。方便教師從遠(yuǎn)程課件和用戶檔案數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建新的課程單元，下載、修改或刪除課件。

2.客戶移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)

圖2的中間部分展現(xiàn)了客戶移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括學(xué)習(xí)界面、個(gè)性化詞匯推薦、個(gè)性化課件推薦、反饋等四個(gè)智能和用戶檔案、詞匯、本地課件、用戶帳號(hào)等四個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。學(xué)習(xí)界面為已注冊(cè)帳號(hào)的學(xué)生提供了靈活的學(xué)習(xí)界面，實(shí)現(xiàn)了與反饋、個(gè)性化詞匯推薦、個(gè)性化課件推薦的交互。學(xué)習(xí)界面能展現(xiàn)個(gè)性化課件推薦推薦的英語(yǔ)新聞，收集學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)反應(yīng)、學(xué)習(xí)新詞匯、檢測(cè)學(xué)生對(duì)新詞匯的掌握：反饋負(fù)責(zé)收集學(xué)習(xí)者的精確反饋信息。包括英語(yǔ)新聞的難度水平和學(xué)習(xí)者的理解程度。并且保存到用戶檔案數(shù)據(jù)庫(kù)：個(gè)性化課件推薦從本地課件數(shù)據(jù)庫(kù)中推薦個(gè)性化的課件給不同的學(xué)習(xí)者，根據(jù)學(xué)習(xí)者的反饋，評(píng)估學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力；最后，為了促進(jìn)詞匯學(xué)習(xí)，根據(jù)個(gè)性化詞匯學(xué)習(xí)系統(tǒng)對(duì)學(xué)習(xí)者詞匯能力的評(píng)估以及詞匯的難易參數(shù)，個(gè)性化詞匯推薦從學(xué)習(xí)者所學(xué)的英語(yǔ)新聞中提取對(duì)學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)不熟悉的詞匯。個(gè)性化詞匯學(xué)習(xí)系統(tǒng)能運(yùn)用項(xiàng)目反應(yīng)理論和學(xué)習(xí)記憶規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。該系統(tǒng)也成功地運(yùn)用在利用掌上電腦(PDA)進(jìn)行個(gè)性化英語(yǔ)詞匯學(xué)習(xí)的活動(dòng)中。

如果在英語(yǔ)新聞中出現(xiàn)的詞匯難度參數(shù)大于當(dāng)前學(xué)習(xí)者的詞匯能力，那么這些詞匯被視為生詞呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，而且在學(xué)生完成詞匯學(xué)習(xí)后，檢查詞匯界面將檢測(cè)學(xué)生是否已經(jīng)掌握了所學(xué)生詞，同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)同步。新掌握的詞匯同時(shí)被記錄在客戶端和服務(wù)端的用戶檔案數(shù)據(jù)庫(kù)中，以避免在下一學(xué)習(xí)周期中重復(fù)學(xué)習(xí)。目前，系統(tǒng)詞匯庫(kù)從臺(tái)灣全民英檢網(wǎng)的詞匯庫(kù)中收集了八千多個(gè)詞匯，并且都有相應(yīng)的中文翻譯和難度參數(shù)。客戶移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過(guò)程見圖3。

(三)PIMS教學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

1.英語(yǔ)新聞收集及課件管理系統(tǒng)

目前，遠(yuǎn)程課件、用戶檔案數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)有2792篇英語(yǔ)新聞。用于支持有效的英語(yǔ)新聞閱讀學(xué)習(xí)，圖4展現(xiàn)了由英語(yǔ)新聞難度評(píng)估對(duì)2792篇英語(yǔ)新聞的難度評(píng)估及難度分布，已收集的2792篇英語(yǔ)新聞難度參數(shù)分布在-1.70至＋2.68之間，相對(duì)一致的難度參數(shù)的分布有利于給不同學(xué)習(xí)者推薦合適的英語(yǔ)新聞。圖4中，-3代表最容易的，＋3代表難度最大的，0代表難度適中，已收集的2792篇英語(yǔ)新聞比日常英語(yǔ)文章難度稍大些，不適合英語(yǔ)閱讀能力較差的學(xué)習(xí)者。在本實(shí)驗(yàn)中，由經(jīng)驗(yàn)豐富的高校英語(yǔ)教師從2792篇英語(yǔ)新聞中選擇了47篇作為閱讀課件材料，難度參數(shù)平均分布在－1.70至＋2.68之間。

2.研究對(duì)象與研究局限

為了評(píng)估PIMS系統(tǒng)的學(xué)習(xí)效果，本研究通過(guò)召開班會(huì)，首先交代研究背景、研究動(dòng)機(jī)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程，接著利用PDA演示PIMS系統(tǒng)，然后從35名大學(xué)三年級(jí)英語(yǔ)師范專業(yè)的學(xué)生中征集到15名志愿者參與本次實(shí)驗(yàn)。在15名志愿者中，男生2名，女生13名，學(xué)生的第一語(yǔ)言都是漢語(yǔ)，年齡在21至23歲之間。因?yàn)镻DA價(jià)格比較昂貴，所以本次研究只選取了15名學(xué)生作為研究對(duì)象，由于樣本數(shù)比較小，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果不適宜推廣或解釋其他案例。此外，15名學(xué)生沒(méi)有或很少有使用PDA的經(jīng)驗(yàn)，在操作PDA學(xué)習(xí)英語(yǔ)的過(guò)程中可能會(huì)有一定障礙，并且研究對(duì)象都是未來(lái)的小學(xué)英語(yǔ)老師，至少已經(jīng)接受了三年英語(yǔ)聽、說(shuō)、讀、寫的訓(xùn)練，既然研究的參與者是自愿的，同時(shí)都是英語(yǔ)師范專業(yè)，他們對(duì)運(yùn)用新的學(xué)習(xí)工具進(jìn)行英語(yǔ)閱讀練習(xí)充滿興趣，因此具有很高的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。另外。本研究在PDA上只提供靜態(tài)文本。不提供任何聲音。因此英語(yǔ)新聞的播音對(duì)英語(yǔ)新聞閱讀理解的支持作用不屬本研究的考慮范圍。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)成績(jī)的實(shí)驗(yàn)評(píng)估過(guò)程如圖5所示，前測(cè)和后測(cè)的試題由十個(gè)選擇題構(gòu)成，分別從十篇英語(yǔ)新聞中隨機(jī)選擇，試題由經(jīng)驗(yàn)豐富的英語(yǔ)老師來(lái)命題。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，前測(cè)、后測(cè)的試卷具有相同的難度系數(shù)，前測(cè)、后測(cè)的測(cè)試時(shí)間都為15分鐘。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，每一位研究對(duì)象都接受了2小時(shí)的培訓(xùn)，學(xué)習(xí)操作PDA和PIMS系統(tǒng)，然后進(jìn)行前測(cè)，測(cè)量學(xué)生初始的英語(yǔ)新聞閱讀能力。經(jīng)過(guò)培訓(xùn)和前測(cè)后，每個(gè)研究對(duì)象分發(fā)到一個(gè)PDA，在隨后的五星期內(nèi)，借助PIMS系統(tǒng)，進(jìn)行英語(yǔ)新聞閱讀學(xué)習(xí)。換言之，學(xué)習(xí)者可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)自由地利用智能移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行泛在學(xué)習(xí)，同時(shí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中系統(tǒng)借助學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)檔案記錄來(lái)監(jiān)督學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)。教師也可以觀察學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄，如果一個(gè)學(xué)習(xí)者在兩天內(nèi)沒(méi)有登錄系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)e-mail給予提醒。五個(gè)星期以后，通過(guò)后測(cè)評(píng)估15名學(xué)生英語(yǔ)新聞閱讀能力，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查測(cè)量他們對(duì)學(xué)習(xí)的滿意度。

4.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

(1)學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。圖6展示了前測(cè)和后測(cè)學(xué)習(xí)成績(jī)的比較。后測(cè)的結(jié)果顯示：15個(gè)參與者的語(yǔ)言能力與開始時(shí)的英語(yǔ)閱讀能力相比具有明顯的差異，除了05號(hào)學(xué)生以外，其余學(xué)生的后測(cè)成績(jī)都比前測(cè)成績(jī)好。分析其原因，05號(hào)學(xué)生沒(méi)有和其他同學(xué)一起參加后測(cè)，隨后單獨(dú)進(jìn)行后測(cè)。在后測(cè)過(guò)程中。該生注意力非常不集中，由于不明的心理或私人的原因，05號(hào)學(xué)生后測(cè)僅做了20分鐘左右，導(dǎo)致后測(cè)的成績(jī)非常差，05號(hào)學(xué)生的后測(cè)成績(jī)視為干擾，統(tǒng)計(jì)分析時(shí)忽略不計(jì)。

圖7展示了三個(gè)英語(yǔ)學(xué)習(xí)能力不同的學(xué)生(02號(hào)閱讀能力低、04號(hào)閱讀能力中、07號(hào)閱讀能力高)隨著時(shí)間的推移其英語(yǔ)學(xué)習(xí)能力的變化曲線，02號(hào)閱讀能力低的學(xué)生閱讀能力提升的速度與04、07號(hào)學(xué)生相比要慢些。07號(hào)閱讀能力高的學(xué)生與其他兩位學(xué)生相比，其閱讀能力提升的速度是最快的。值得注意的是，當(dāng)推薦的英語(yǔ)新聞難度太大學(xué)生不能理解時(shí)，學(xué)生的閱讀能力就會(huì)下降，直到給予個(gè)性化學(xué)習(xí)策略，學(xué)生的閱讀能力才會(huì)提升。然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：經(jīng)過(guò)31個(gè)小時(shí)的學(xué)習(xí)，三個(gè)被觀察的學(xué)習(xí)者雖然英語(yǔ)閱讀起始能力不同。但逐漸達(dá)到相同的閱讀能力如何。結(jié)果表明，不管學(xué)習(xí)者原始的閱讀能力如何，PIMS系統(tǒng)給不同的學(xué)習(xí)者推薦合適的新聞文章可以促進(jìn)學(xué)習(xí)者閱讀能力的提升。

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)前測(cè)和后測(cè)的成績(jī)差異，利用SPSS軟件來(lái)分析前后測(cè)的成績(jī)。表1列出了前后測(cè)配對(duì)樣本的統(tǒng)計(jì)信息(N=14)，前測(cè)和后測(cè)學(xué)習(xí)者的平均成績(jī)分別為65和76.4，標(biāo)準(zhǔn)差分別為16.05和13.36。表2給出了前后測(cè)配對(duì)樣本的t檢驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，前后測(cè)成績(jī)平均值差異為-11.43，自由度為13，t為-2.51，P為0.026。換言之，利用推薦的PIMS系統(tǒng)。學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成績(jī)的提升達(dá)到顯著性差異水平，測(cè)試成績(jī)平均分提升11.43分。

為了理清PIMS系統(tǒng)是否對(duì)不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)習(xí)者提供不同的學(xué)習(xí)成績(jī)，利用卡方聚類方法，根據(jù)前測(cè)成績(jī)把15個(gè)學(xué)習(xí)者分成三類，表3展示了基于前測(cè)成績(jī)的分類結(jié)果。表4展示了三類小組的統(tǒng)計(jì)信息。較另外兩組相比，前測(cè)成績(jī)比較低的小組在閱讀英語(yǔ)新聞總數(shù)平均值、詞匯學(xué)數(shù)的平均值、進(jìn)步成績(jī)的平均值等方面取得了更好的成績(jī)。換言之，在學(xué)習(xí)成績(jī)提高方面，PIMS系統(tǒng)為初始英語(yǔ)閱讀能力低的學(xué)習(xí)者提供更大的幫助。

(2)問(wèn)卷分析。為了評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)PIMS系統(tǒng)的滿意度，參照Chen’s et al.的研究，設(shè)計(jì)問(wèn)卷，問(wèn)卷從五個(gè)方面設(shè)計(jì)了21個(gè)問(wèn)題，衡量PIMS系統(tǒng)能否滿足用戶的需求。這五類問(wèn)題包括：使用PDA的個(gè)人信息，4個(gè)問(wèn)題：系統(tǒng)操作的方便性，5個(gè)問(wèn)題；學(xué)習(xí)者使用PIMS系統(tǒng)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，7個(gè)問(wèn)題；系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，4個(gè)問(wèn)題；學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后英語(yǔ)閱讀能力的自我評(píng)價(jià)。

調(diào)查結(jié)果顯示。學(xué)生對(duì)系統(tǒng)操作方便性的滿意度達(dá)81.32％：75.21％的學(xué)生認(rèn)為PIMS系統(tǒng)對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)的態(tài)度和興趣有促進(jìn)作用：大多數(shù)學(xué)習(xí)者認(rèn)為PIMS提供了友好的界面，有效的學(xué)習(xí)機(jī)制、提高了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣，尤其是相應(yīng)的中文翻譯加深了英語(yǔ)閱讀的理解程度，同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)提出了一些建議，比如增加字典功能、增加發(fā)音輔助聽力理解等；最后，采用SPSS軟件統(tǒng)計(jì)分析學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后英語(yǔ)閱讀能力的自我評(píng)價(jià)，通過(guò)配對(duì)樣本統(tǒng)計(jì)和配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，大部分學(xué)習(xí)者認(rèn)為利用PIMS系統(tǒng)學(xué)習(xí)英語(yǔ)。英語(yǔ)新聞的閱讀能力有了明顯的提升。

四、PEVIS教學(xué)應(yīng)用案例分析

目前，在智能教學(xué)系統(tǒng)研究和應(yīng)用尚不夠完善的情況下，PIMS系統(tǒng)建立了智能導(dǎo)師與學(xué)生之間一對(duì)一的“師生”關(guān)系，值得學(xué)習(xí)借鑒。

(一)重視學(xué)生初始學(xué)習(xí)能力的評(píng)估

學(xué)生初始學(xué)習(xí)能力的評(píng)估通常利用一些經(jīng)過(guò)測(cè)量理論校定的測(cè)試練習(xí)題對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)試。并根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)情況來(lái)估測(cè)學(xué)生能力以及對(duì)領(lǐng)域知識(shí)的掌握程度。在PIMS系統(tǒng)中。通過(guò)前測(cè)了解學(xué)生初始英語(yǔ)閱讀能力和詞匯掌握情況。在一個(gè)學(xué)習(xí)循環(huán)結(jié)束時(shí)。理解測(cè)試練習(xí)和詞匯測(cè)試又將結(jié)果反饋給個(gè)性化詞匯推薦、個(gè)性化課件推薦、用戶檔案數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)了解的學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài)，教學(xué)模型就可以正確地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度，以便進(jìn)一步推薦適宜學(xué)生的英語(yǔ)閱讀材料，同時(shí)教學(xué)模型還可以通過(guò)學(xué)生模型診斷學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中所形成的錯(cuò)誤概念。為學(xué)生提供相應(yīng)的補(bǔ)習(xí)，以便使學(xué)生建立正確的概念。

注重學(xué)生初始學(xué)習(xí)能力的評(píng)估有助于確定教學(xué)起點(diǎn)，符合采用系統(tǒng)方法設(shè)計(jì)教學(xué)的思想。運(yùn)用系統(tǒng)觀點(diǎn)看待教學(xué)的好處是能夠把握教學(xué)過(guò)程中學(xué)生、教師、教學(xué)材料、學(xué)習(xí)環(huán)境等要素，并且各個(gè)要素之間必須有效地發(fā)生相互作用。在智能教學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)生模型是智能教學(xué)系統(tǒng)的核心部件，它記錄了學(xué)生的認(rèn)知狀態(tài)。反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、知識(shí)的熟練程度、存在的誤解以及與期望目標(biāo)之間的差距。為系統(tǒng)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)組織提供重要依據(jù)。

(二)動(dòng)態(tài)生成適應(yīng)性學(xué)習(xí)內(nèi)容

動(dòng)態(tài)生成適應(yīng)性學(xué)習(xí)內(nèi)容是指智能教學(xué)系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生初始學(xué)習(xí)能力的評(píng)估結(jié)果以及學(xué)生的學(xué)習(xí)檔案記錄，動(dòng)態(tài)地組織、呈現(xiàn)與學(xué)習(xí)者當(dāng)前學(xué)習(xí)能力最相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。它包括兩方面的內(nèi)容：在學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇上，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)習(xí)歷史記錄和能力評(píng)估結(jié)果，選擇學(xué)生沒(méi)有掌握或是沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，這些學(xué)習(xí)內(nèi)容是與當(dāng)前學(xué)生能力最接近的：在學(xué)習(xí)內(nèi)容的組織上，系統(tǒng)將根據(jù)對(duì)學(xué)生估測(cè)的能力和學(xué)生的認(rèn)知風(fēng)格，選擇最適合學(xué)習(xí)者的內(nèi)容呈現(xiàn)方式。在PIMS系統(tǒng)中，個(gè)性化課件推薦根據(jù)前測(cè)了解到的學(xué)生初始英語(yǔ)閱讀能力和詞匯能力，推薦難度適宜的英語(yǔ)閱讀材料，在下一個(gè)學(xué)習(xí)循環(huán)開始時(shí)，個(gè)性化課件推薦再根據(jù)上一循環(huán)的反饋結(jié)果，進(jìn)一步作合理推薦。

一方面。動(dòng)態(tài)生成適應(yīng)性學(xué)習(xí)內(nèi)容符合維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”的教育理論。維果斯基將學(xué)生的實(shí)際發(fā)展水平與潛在發(fā)展水平相交疊的區(qū)域稱為“最近發(fā)展區(qū)”。這個(gè)發(fā)展區(qū)存在于學(xué)生已知與未知、能夠勝任和不能勝任之間。發(fā)展的過(guò)程就是不斷將最近發(fā)展區(qū)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)有發(fā)展區(qū)的過(guò)程，把未知轉(zhuǎn)化為已知、把不會(huì)轉(zhuǎn)化為會(huì)、把不能轉(zhuǎn)化為能的過(guò)程。另一方面，動(dòng)態(tài)生成適應(yīng)性學(xué)習(xí)內(nèi)容還有效解決了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知超載問(wèn)題。認(rèn)知負(fù)荷是指人在信息加工過(guò)程中所必需的心理資源的總量。

資源有限理論認(rèn)為，人的認(rèn)知資源(主要表現(xiàn)在工作記憶容量上)是有限的，而任何學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決活動(dòng)都要消耗認(rèn)知資源，都有可能造成認(rèn)知上的負(fù)荷，如果加工某種信息所需要的認(rèn)知資源超過(guò)了人本身所具有的認(rèn)知資源的總量。就會(huì)造成認(rèn)知超載(Cognitive Overload)。從而影響學(xué)習(xí)的效果和效率。根據(jù)影響認(rèn)知負(fù)荷的基本因素，可將認(rèn)知負(fù)荷分為三類：內(nèi)在認(rèn)知載(Intrinsic Cognitive Load)、外在認(rèn)知負(fù)荷(Extraneous Cognitive Load)和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷(GermaneCognitive Load)。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷是在學(xué)習(xí)材料的內(nèi)在性質(zhì)與學(xué)習(xí)者的專業(yè)技能之間的相互作用中產(chǎn)生的，負(fù)荷的大小取決于工作記憶中同時(shí)被處理的信息數(shù)量以及與已存在的圖式聯(lián)系。動(dòng)態(tài)生成適應(yīng)性學(xué)習(xí)內(nèi)容能有效地減輕學(xué)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，符合因材施教的個(gè)別化教學(xué)原則。

(三)動(dòng)態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)策略

學(xué)習(xí)策略是針對(duì)特定的學(xué)習(xí)內(nèi)容為學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)所采取的方法。一般來(lái)說(shuō)，不同的學(xué)生。根據(jù)自己不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格，采取的學(xué)習(xí)策略是不一樣的，同一學(xué)生在不同時(shí)期內(nèi)所采用的學(xué)習(xí)策略也可以不同，甚至同一學(xué)生在學(xué)習(xí)同一學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí)，也可采取多種學(xué)習(xí)策略。PIMS系統(tǒng)充分發(fā)揮了智能教學(xué)系統(tǒng)與移動(dòng)學(xué)習(xí)兩者的優(yōu)勢(shì)。一方面。智能教學(xué)系統(tǒng)能夠支持學(xué)習(xí)者開展自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)策略。為學(xué)習(xí)者提供豐富的資源和學(xué)習(xí)建議：另一方面，移動(dòng)學(xué)具備了數(shù)字化學(xué)習(xí)的所有特征之外，還有它獨(dú)一無(wú)二的特性，移動(dòng)學(xué)習(xí)提供基于短信、文本、圖像等的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)者不再被限制在電腦桌前，可以自由自在、隨時(shí)隨地進(jìn)行不同目的、不同方式的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)環(huán)境是移動(dòng)的，學(xué)生也是移動(dòng)的，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)不同的學(xué)習(xí)狀況，動(dòng)態(tài)地調(diào)整自己的學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)地點(diǎn)。每個(gè)學(xué)生可以自己控制學(xué)習(xí)的步調(diào)，再結(jié)合英語(yǔ)學(xué)習(xí)“短時(shí)間、高頻率”的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，特定的學(xué)習(xí)內(nèi)容以適當(dāng)?shù)姆绞匠尸F(xiàn)，以靈活的學(xué)習(xí)策略促進(jìn)學(xué)習(xí)者主動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)。

(四)關(guān)注智能教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用及其效果

從文獻(xiàn)分析來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)智能教學(xué)系統(tǒng)的研究主要關(guān)注理論基礎(chǔ)及系統(tǒng)模型的研究，不少論文對(duì)智能教學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)、學(xué)習(xí)模式、教學(xué)設(shè)計(jì)等方面研究較多，但很少關(guān)注系統(tǒng)的教學(xué)應(yīng)用及其效果，從而使研究缺少實(shí)踐的支撐。相比之下，在本個(gè)案中設(shè)計(jì)了相應(yīng)的教學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用效果，并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足。個(gè)案首先介紹系統(tǒng)的使用方法、英語(yǔ)新聞的收集方法、課件管理系統(tǒng)對(duì)英語(yǔ)新聞的管理和系統(tǒng)的界面，接著明確實(shí)驗(yàn)對(duì)象和實(shí)驗(yàn)的限制，以生動(dòng)直觀的圖表形式交待實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和檢驗(yàn)，通過(guò)學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)估了解系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用效果。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，了解學(xué)生對(duì)系統(tǒng)操作方便性的看法、學(xué)習(xí)者使用PIMS系統(tǒng)的學(xué)習(xí)態(tài)度、系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)和學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后英語(yǔ)閱讀能力的自我評(píng)價(jià)，從而為智能教學(xué)系統(tǒng)的進(jìn)一步完善打下基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)證明，PIMS系統(tǒng)為不同的學(xué)習(xí)者推薦的英語(yǔ)新聞?dòng)欣趯W(xué)生的學(xué)習(xí)，可以減少認(rèn)知負(fù)荷，增進(jìn)學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)習(xí)興趣。

五、小結(jié)

PIMS移動(dòng)智能教學(xué)系統(tǒng)支持英語(yǔ)學(xué)習(xí)的研究，在系統(tǒng)構(gòu)架、技術(shù)實(shí)現(xiàn)和教學(xué)應(yīng)用方面，都為我們提供了良好的參考模型。系統(tǒng)基于模糊項(xiàng)目反應(yīng)理論，合理地評(píng)估學(xué)習(xí)者的原始英語(yǔ)閱讀能力，根據(jù)學(xué)習(xí)者反饋信息和英語(yǔ)新聞難度系數(shù)。因人而異地推送難度適宜的英語(yǔ)新聞。減輕了學(xué)生的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和閱讀興趣。提高了學(xué)習(xí)效果。同時(shí)。移動(dòng)智能教學(xué)系統(tǒng)提供的泛在學(xué)習(xí)環(huán)境。使英語(yǔ)學(xué)習(xí)突破時(shí)間、空間的限制，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)時(shí)無(wú)處不在的泛在學(xué)習(xí)。