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時(shí)間：2023-11-18 10:09:37
序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇人工智能教學(xué)策略范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
1我國農(nóng)業(yè)發(fā)展背景和農(nóng)業(yè)培訓(xùn)必要性分析
11我國農(nóng)業(yè)發(fā)展背景
我國是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有極其重要的影響，一方面是由于我國人口基數(shù)大；另一方面是由于我國進(jìn)出口貿(mào)易主要依靠農(nóng)產(chǎn)品，農(nóng)業(yè)發(fā)展成為影響我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展最重要的因素之一。但由于各方面原因，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展還比較落后，尤其與發(fā)達(dá)國家的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)相比，依舊有較大差距。
12開展農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的必要性
反思其他發(fā)達(dá)國家在?r業(yè)發(fā)展上實(shí)施過的舉措，包括重視農(nóng)業(yè)教育、科研和技術(shù)推廣，注意提高勞動(dòng)者素質(zhì)；推廣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械和高技術(shù)，重視農(nóng)場管理；經(jīng)營集約化、產(chǎn)業(yè)化；生產(chǎn)專業(yè)化；服務(wù)社會(huì)化；市場機(jī)制與政府扶持相結(jié)合；加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等，可以看出，我國在農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)、素質(zhì)教育、技術(shù)推廣方面與發(fā)達(dá)國家差距明顯。為發(fā)展我國農(nóng)業(yè)，培養(yǎng)一批高素質(zhì)、懂技術(shù)、會(huì)經(jīng)營的農(nóng)民以及一批愿意為農(nóng)業(yè)發(fā)展做出自己貢獻(xiàn)的高學(xué)歷人才成為關(guān)鍵。農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開農(nóng)民的發(fā)展和進(jìn)步，也離不開受過高等教育的精英人才的共同努力，而開展農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，則是為他們的發(fā)展奠定了一條夯實(shí)的道路。
2人工智能在教育中的應(yīng)用與發(fā)展
近年來，伴隨著人工智能在各行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展，人工智能在教育領(lǐng)域中發(fā)揮的作用也越來越顯著。例如，智能化的作業(yè)批改可以大大減輕教育工作者的沉重負(fù)擔(dān)，在線學(xué)習(xí)等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式可以讓人們更靈活地接受教育。從人工智能誕生伊始，其就與教育產(chǎn)生了密不可分的聯(lián)系，延續(xù)發(fā)展至今，人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包含以下幾個(gè)方面。
21基于人工智能的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育是對(duì)傳統(tǒng)教育方式的一次革新，而人工智能對(duì)網(wǎng)絡(luò)教育的滲透，又將其推向了新的發(fā)展高度。[2]學(xué)生可以自主地登錄網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，根據(jù)智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，進(jìn)行在線測試。例如近年來大為流行的MOOC課程，學(xué)生可以便捷地通過網(wǎng)絡(luò)獲取全球最高質(zhì)量的教學(xué)資源，并可以量身打造自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃。
22基于人工智能的教師輔助系統(tǒng)
近十年來，智能傳感器、語音識(shí)別、圖像識(shí)別、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等方面的蓬勃發(fā)展令信息的采集及處理越來越準(zhǔn)確高效，這無疑使得人工智能與輔助教學(xué)系統(tǒng)的融合變得越來越深入。借助于語音識(shí)別、圖像識(shí)別等技術(shù)，學(xué)生可以將學(xué)習(xí)過程中遇到的問題上傳至系統(tǒng)，借助于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對(duì)信息準(zhǔn)確的搜素和整合能力，實(shí)時(shí)地為學(xué)生提供答案或相關(guān)信息，答疑解惑。目前此類應(yīng)用軟件的應(yīng)用廣泛，例如小猿搜題、百度作業(yè)幫等。
23基于人工智能的教育數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
隨著信息化時(shí)代的到來，如何高效地搜集、分類和檢索碎片化的教育信息和教學(xué)資源，無疑是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。為了更有效地分配和管理信息，在教育中引入智能化的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)勢在必行。現(xiàn)如今數(shù)據(jù)挖掘和深度學(xué)習(xí)的研究成果不斷深入，依托知識(shí)庫系統(tǒng)對(duì)教育信息的整合與構(gòu)建，學(xué)生可以將已習(xí)得的零星的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)充，由點(diǎn)至面的不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)；依托教育資源管理系統(tǒng)中來，教育管理工作者可以合理分配教學(xué)資源，讓人們從爆炸式的高密度信息中解放出來，真正做到物為己用，因材施教。
3人工智能與農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的結(jié)合
新時(shí)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為國家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展翻開了新的篇章，如何加快社會(huì)主義農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，促進(jìn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，這為新時(shí)代的農(nóng)業(yè)知識(shí)教育提出了新的要求。另外，近年來勞動(dòng)力轉(zhuǎn)型的趨勢日益顯著。隨著農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人口數(shù)量的減少，為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，需要有素質(zhì)、懂知識(shí)的農(nóng)民投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中來。因而，對(duì)于農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的革新作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的重中之重，已被提上日程。
人工智能技術(shù)和教育領(lǐng)域融合的不斷完善成熟，基于人工智能的農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)正如雨后春筍般涌現(xiàn)，在農(nóng)業(yè)教育培訓(xùn)領(lǐng)域嶄露頭角。
31人工智能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的優(yōu)勢
從我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀看，較之于發(fā)達(dá)國家，我國農(nóng)業(yè)從業(yè)者的基數(shù)巨大但是整體受教育程度偏低，農(nóng)業(yè)專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)匱乏，農(nóng)業(yè)知識(shí)教育的推廣不僅薄弱，而且效率低下。因此，伴隨著信息化時(shí)代“互聯(lián)網(wǎng)+”的新型教育模式對(duì)傳統(tǒng)教模式的強(qiáng)有力革新，基于人工智能的農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)展示了其強(qiáng)大的威力和優(yōu)勢，具體可以總結(jié)為如下兩個(gè)方面。
311個(gè)性化教育針對(duì)性強(qiáng)
相比于課堂教學(xué)的傳統(tǒng)模式，基于人工智能的網(wǎng)上在線教育模式能夠?yàn)閷W(xué)生個(gè)性化地制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，靈活安排學(xué)習(xí)時(shí)間。這有力地解決了學(xué)生參加農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)的時(shí)間成本問題，農(nóng)業(yè)從業(yè)者可利用閑暇時(shí)間自主安排學(xué)習(xí)。另外，針對(duì)于培訓(xùn)者的當(dāng)前知識(shí)水平和培訓(xùn)需求，培訓(xùn)平臺(tái)可以個(gè)性化地安排教學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和操作技能。
312教育資源利用率高
我國當(dāng)前的農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，教育教師需求數(shù)量和實(shí)際在崗教師資源極不匹配，具備豐富農(nóng)業(yè)專業(yè)知識(shí)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的教師數(shù)量缺乏，這是導(dǎo)致農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)推廣速度緩慢的重要原因。而人工智能為這一問題的解決帶來了福音，智能化的教學(xué)進(jìn)程得以讓教師從繁重的教學(xué)負(fù)擔(dān)中解放。同時(shí)，基于網(wǎng)絡(luò)的課程資源共享可以讓先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)走進(jìn)千家萬戶，讓學(xué)生與優(yōu)秀農(nóng)業(yè)知識(shí)的距離不再遙遠(yuǎn)。
4平臺(tái)開發(fā)的系統(tǒng)架構(gòu)
基于人工智能技術(shù)，一個(gè)合理的農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)平臺(tái)能夠像一個(gè)優(yōu)秀的教師那樣具備完備的農(nóng)業(yè)專業(yè)知識(shí)和優(yōu)良的教學(xué)技能知識(shí)，并且能夠模擬及擴(kuò)充教師的教學(xué)過程。除此之外，該培訓(xùn)平臺(tái)還能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地與學(xué)生進(jìn)行信息交互，有針對(duì)性地開展個(gè)性化教學(xué)，并可以自適應(yīng)地完成教學(xué)效力評(píng)估和反饋，不斷更新和完善教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略?；谝陨戏治?，該開發(fā)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)分為學(xué)生模型、教師模型、綜合數(shù)據(jù)庫模型和人機(jī)交互接口四個(gè)組成部分，結(jié)合下圖對(duì)每一部分分別進(jìn)行詳細(xì)闡述。
41學(xué)生模型
學(xué)生模型應(yīng)針對(duì)不同的學(xué)生，準(zhǔn)確地評(píng)估學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)水平，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)背景、知識(shí)水平、知識(shí)架構(gòu)進(jìn)行診斷和評(píng)定，以便有針對(duì)性地制訂教學(xué)方案，進(jìn)而實(shí)施個(gè)性化教育。
另外，學(xué)生模型需要對(duì)學(xué)習(xí)過程中的學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行記錄入庫，對(duì)教育效果進(jìn)行評(píng)定，從而診斷出當(dāng)前教學(xué)計(jì)劃是否合適，以便下述教師模型中對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略的靈活調(diào)整。
42教師模型
教師是教學(xué)工作開展過程中的主體，一個(gè)合理的教師模型應(yīng)該包括如下三個(gè)部分。
教師模型首先完成教學(xué)內(nèi)容的選擇，這要根據(jù)學(xué)生模型中對(duì)學(xué)生當(dāng)前的學(xué)習(xí)水平的評(píng)定，并且針對(duì)學(xué)生既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并從下述知識(shí)庫中調(diào)取對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，為教學(xué)的開展做好準(zhǔn)備。
在確定了教什么的問題之后，教室模型要確定如何教的問題，即選取合理的教學(xué)策略開展教學(xué)。教學(xué)方式的選擇依附于學(xué)生模型，而又能根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況記錄進(jìn)行反饋動(dòng)態(tài)，不斷完善和調(diào)整教學(xué)策略。
另外，在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師傳授知識(shí)，并能為學(xué)生答疑解惑。當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到問題和疑惑時(shí)，教師模型應(yīng)該實(shí)時(shí)地提供信息支持，為學(xué)生提供針對(duì)性的幫助。因而教師模型要實(shí)現(xiàn)與人機(jī)交互接口的實(shí)時(shí)連接，在問題到來時(shí)控制模塊驅(qū)動(dòng)應(yīng)答部分為學(xué)生答疑解惑。
43綜合數(shù)據(jù)庫模型
綜合數(shù)據(jù)庫模塊為農(nóng)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫支持，主要包括以下三個(gè)模塊。
知識(shí)庫模塊中分類別地存放著農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，包括文本、圖像、自然語言、多媒體等多個(gè)類型的學(xué)習(xí)知識(shí)。一旦教師模型中完成了教學(xué)內(nèi)容的選擇，便由此模塊中調(diào)取相對(duì)應(yīng)的文件開展教學(xué)。
專家評(píng)估模塊用于處理教學(xué)過程中的教學(xué)效果評(píng)價(jià)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，為教師模型中的各個(gè)環(huán)節(jié)的反饋和更新迭代提供數(shù)據(jù)支持。在一個(gè)完善的教學(xué)過程，教師需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行總結(jié)和反饋，以此指導(dǎo)下一步的教學(xué)內(nèi)容和策略的更新。
為了對(duì)學(xué)生階段性學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行評(píng)估，還需要引入測試考核模塊對(duì)學(xué)生的成績進(jìn)行量化考核。測試考核模塊中包含學(xué)生答題庫和成績測評(píng)庫，準(zhǔn)確檢測出開展農(nóng)業(yè)知識(shí)培?的作用與效果。
44人機(jī)交互接口
中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8454(2012)03-0007-03
智能教學(xué)系統(tǒng)(Intelligence Tutoring System，簡稱ITS)是把人工智能技術(shù)引入到計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)中，應(yīng)用人工智能技術(shù)開發(fā)出能夠因材施教的教學(xué)系統(tǒng)，使“計(jì)算機(jī)導(dǎo)師”貼近人類教師的水平，具有推理、診斷、決策的能力。能夠根據(jù)每個(gè)學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)制定教學(xué)計(jì)劃，選擇教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)因材施教。
一、智能教學(xué)系統(tǒng)的模型及功能
基于教育學(xué)、心理學(xué)和教學(xué)設(shè)計(jì)原理分析，智能教學(xué)系統(tǒng)模型應(yīng)包含學(xué)生模塊、教學(xué)策略模塊、知識(shí)庫和智能接口幾個(gè)主要模塊，各模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。
學(xué)生模塊記錄每個(gè)學(xué)生原有的知識(shí)水平和學(xué)習(xí)能力。其依據(jù)為學(xué)生與系統(tǒng)之間的交互問答歷史，并對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。這樣，系統(tǒng)通過學(xué)生模型就可隨時(shí)了解每個(gè)學(xué)生的情況，有的放矢地進(jìn)行個(gè)別化教學(xué)。
教學(xué)策略模塊根據(jù)學(xué)生模塊情況和知識(shí)庫做出智能化的教學(xué)決策，評(píng)判學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，幫助學(xué)生分析錯(cuò)誤原因。提出改進(jìn)方法和意見等。
知識(shí)庫存儲(chǔ)所要教的學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)和教學(xué)知識(shí)。
智能接口能夠理解自然語言，實(shí)現(xiàn)更普遍意義上的人機(jī)對(duì)話。
智能教學(xué)系統(tǒng)與傳統(tǒng)CAI相比，具備以下功能：
第一，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和當(dāng)前的知識(shí)水平，以此為依據(jù)為不同的學(xué)生做出不同的教學(xué)決策，有針對(duì)性地進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)，并在學(xué)習(xí)過程中根據(jù)學(xué)生進(jìn)度自動(dòng)調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容，具有適應(yīng)能力。
第二，允許學(xué)生用自然語言與“計(jì)算機(jī)導(dǎo)師”進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，并能對(duì)帶有學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)的問題做出解答，從而具備更好的交互能力。
第三，能診斷學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的錯(cuò)誤，并分析錯(cuò)誤原因和給出解決方案，在此基礎(chǔ)上逐漸積累“經(jīng)驗(yàn)”，從而具備糾錯(cuò)能力。
第四，大大拓寬了CAI的模式，例如建立虛擬教室、智能導(dǎo)師系統(tǒng)、教學(xué)模擬等。從而使CAI不再是簡單的課本搬家、教室搬家，而具有更多的創(chuàng)造能力。
二、智能教學(xué)系統(tǒng)的局限性分析
智能教學(xué)系統(tǒng)雖然較傳統(tǒng)CAI在諸多方面有很大改進(jìn)。但就智能教學(xué)系統(tǒng)的工作原理以及目前的研發(fā)現(xiàn)狀而言，應(yīng)當(dāng)冷靜地看到，它自身也存在一些固有的局限性。
要計(jì)算機(jī)解決某個(gè)問題，有三個(gè)基本的前提：必須把問題形式化、必須有一定的算法、必須有合理的復(fù)雜度。由于人的智能活動(dòng)不能完全形式化，因此，機(jī)器就不能將人腦的智力活動(dòng)全部復(fù)制出來。教育是一種人類所特有的活動(dòng)，基于人工智能技術(shù)的智能教學(xué)系統(tǒng)在教育中的應(yīng)用也存在局限性。
1.智能教學(xué)系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)自我更新，自我改進(jìn)
智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理是把現(xiàn)有的專家的知識(shí)和教師的教學(xué)方法和策略集中到一個(gè)數(shù)據(jù)庫中。隨著現(xiàn)代社會(huì)知識(shí)的迅猛增長，教育理念的不斷更新以及教學(xué)模式和教學(xué)方法的不斷改進(jìn)，智能教學(xué)系統(tǒng)無法像人類教師那樣跟隨時(shí)代的變化而實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫的自我更新以及教學(xué)策略模型的自我改進(jìn)。還需要人從外界對(duì)整個(gè)ITS進(jìn)行翻新，甚至需要從一種新的教育理念出發(fā)，重新設(shè)計(jì)ITS。智能教學(xué)系統(tǒng)的自我更新涉及機(jī)器學(xué)習(xí)這個(gè)難點(diǎn)。
2.智能教學(xué)系統(tǒng)適用的學(xué)習(xí)領(lǐng)域存在局限
以智能模擬的方法實(shí)現(xiàn)的人工智能應(yīng)用于教育中時(shí)，并非適合所有的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。人的智能活動(dòng)可以分為四個(gè)領(lǐng)域。領(lǐng)域一是“刺激――反應(yīng)”領(lǐng)域，其中包括任何形式的條件反射，與上下文環(huán)境無關(guān)的、各種形式的初級(jí)聯(lián)想行為，最典型的如無意義音節(jié)的機(jī)械學(xué)習(xí)。領(lǐng)域二是數(shù)學(xué)思維的領(lǐng)域，這是比較適合于人工智能的領(lǐng)域。它是由概念世界而不是感知世界構(gòu)成，這一領(lǐng)域中的問題完全形式化了，并可以計(jì)算，這一領(lǐng)域又可稱為簡單形式化領(lǐng)域，典型的例子如邏輯和有精確規(guī)則的游戲。領(lǐng)域三是復(fù)雜形式化領(lǐng)域，這是比較難把握的一個(gè)領(lǐng)域。這一領(lǐng)域包括原則上可形式化而實(shí)際上不易駕馭的行為，包括那些不能用窮舉算法處理的。因而需要設(shè)計(jì)啟發(fā)程序的系統(tǒng)，如圍棋。領(lǐng)域四可稱作非形式化行為領(lǐng)域，包括有規(guī)律但無規(guī)則支配的、我們?nèi)祟愂澜缰械囊恍┤粘；顒?dòng)，這一領(lǐng)域又稱作感知思維領(lǐng)域。在這一領(lǐng)域內(nèi)解決問題都是直覺的遵從，無須求助規(guī)則。包括一些規(guī)則不確定的游戲，如文字猜謎游戲。以上四個(gè)領(lǐng)域中前兩個(gè)領(lǐng)域適合用數(shù)字計(jì)算機(jī)模擬，第三個(gè)領(lǐng)域只是部分可程序化，而第四個(gè)領(lǐng)域則很難駕馭。
與此相對(duì)應(yīng)的，根據(jù)加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果分類，學(xué)習(xí)分為言語信息、智慧技能、認(rèn)知策略、動(dòng)作技能和態(tài)度五類。言語信息分為符號(hào)學(xué)習(xí)、事實(shí)學(xué)習(xí)和有組織的知識(shí)學(xué)習(xí)，這些屬于可形式化內(nèi)容，適用于智能教學(xué)系統(tǒng)；智慧技能分為辨別、具體概念、定義性概念、規(guī)則和高級(jí)規(guī)則，其中前四項(xiàng)屬于可形式化內(nèi)容，適用于智能教學(xué)系統(tǒng)，而高級(jí)規(guī)則屬于復(fù)雜形式化內(nèi)容，部分內(nèi)容不適用于智能教學(xué)系統(tǒng)；動(dòng)作技能和態(tài)度領(lǐng)域的學(xué)習(xí)。在其認(rèn)知成分中可以使用智能教學(xué)系統(tǒng)，但情感和行為成分等非形式化內(nèi)容，則難以用智能教學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
因此，并不是所有的學(xué)習(xí)領(lǐng)域都適用于智能教學(xué)系統(tǒng)。智能教學(xué)系統(tǒng)在教育中應(yīng)用的重點(diǎn)應(yīng)放在認(rèn)知領(lǐng)域中的符號(hào)學(xué)習(xí)、事實(shí)學(xué)習(xí)和有組織的知識(shí)學(xué)習(xí)、辨別、具體概念、定義性概念以及規(guī)則這些學(xué)習(xí)內(nèi)容上。
3.與學(xué)生之間無法暢通交流
教育是一種交互活動(dòng)，智能教學(xué)系統(tǒng)的交互功能雖然較傳統(tǒng)CAI有所改進(jìn)。但仍然缺乏在學(xué)生和計(jì)算機(jī)之間交換信息的自然的、暢通的途徑。系統(tǒng)只能通過學(xué)生輸入計(jì)算機(jī)的信息來判斷其掌握和內(nèi)化程度。而無法像人類教師通過自然狀態(tài)的交流和觀察來判斷學(xué)生的真實(shí)情況，因此，“機(jī)器智能”很容易被蒙蔽“雙眼”，無法做到像人與人之間那樣自然暢通的交流。此外，系統(tǒng)在遇到新的學(xué)習(xí)情境時(shí)。不能理解和產(chǎn)生對(duì)話，這會(huì)影響智能教學(xué)系統(tǒng)功能的實(shí)施。
4.決策和推理機(jī)制不完善
智能教學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵智能所在是其決策和推理機(jī)制，即“教學(xué)策略”模塊根據(jù)不同學(xué)生的具體情況通過推理做出靈活決策，這種決策基于學(xué)生模塊提供的學(xué)生的知識(shí)水平、認(rèn)知特點(diǎn)和學(xué)習(xí)風(fēng)格。智能教學(xué)系統(tǒng)雖然加入診斷系統(tǒng)并不斷調(diào)整對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)水平的判斷，但由于學(xué)習(xí)風(fēng)格、認(rèn)知特點(diǎn)等不能完全被形式化，因此，根據(jù)系統(tǒng)的教學(xué)策略模塊中預(yù)先存入的診斷知識(shí)來評(píng)估不同學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和理解每個(gè)學(xué)生不同的推理過程也是有局限的。
三、智能教學(xué)系統(tǒng)在教育中應(yīng)用的建議
1.不能忽略教師的作用
雖然智能教學(xué)系統(tǒng)具有“智能性”。但在使用它的過程中，決不能放棄教師的主導(dǎo)作用。要明確教師是教學(xué)的設(shè)計(jì)者和教學(xué)過程的主導(dǎo)，應(yīng)該把智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用納入到教學(xué)設(shè)計(jì)中。教師作為教學(xué)的“主導(dǎo)”。要引領(lǐng)教學(xué)
全過程，時(shí)刻注意學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)程度、情感交流，盡量照顧到每個(gè)同學(xué)。ITS不是將教師擱置了。而是把教師從ITS能做的事情中解放出來，有更多的時(shí)間去從事機(jī)器所無法替代的事情。例如，計(jì)劃教學(xué)，開發(fā)教學(xué)補(bǔ)充材料，示范成熟的行為，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生去克服遇到的各種困難。特別是一個(gè)優(yōu)秀教師對(duì)學(xué)生的態(tài)度和道德的影響和培養(yǎng)，是任何智能教學(xué)機(jī)器所無法取代的。所以，在利用智能教學(xué)系統(tǒng)教學(xué)的過程中，不能用智能教學(xué)系統(tǒng)取代教師，不能忽略教師的指導(dǎo)作用。
2.注意教學(xué)模式的運(yùn)用
作為一種教育技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，ITS主要依賴于各種技術(shù)的發(fā)展，但作為一個(gè)能夠?qū)嵤┩暾虒W(xué)過程的教學(xué)系統(tǒng)，ITS的應(yīng)用效果更多地依賴于所采用的教學(xué)模式。長期以來，傳統(tǒng)CAI在教學(xué)中的應(yīng)用都以個(gè)別化教學(xué)模式為主。但隨著認(rèn)知心理學(xué)的發(fā)展，基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的以“學(xué)”為中心的教學(xué)模式逐漸受到青睞。這種教學(xué)模式更能滿足學(xué)習(xí)者的個(gè)性化要求，也為協(xié)作學(xué)習(xí)創(chuàng)造了更大的可能性。目前，協(xié)作學(xué)習(xí)模式因其利于培養(yǎng)學(xué)生的多樣化思維和合作精神而日益受到重視。同一個(gè)智能教學(xué)系統(tǒng)，用于個(gè)別化教學(xué)模式和用于協(xié)作學(xué)習(xí)模式就會(huì)產(chǎn)生截然不同的教學(xué)效果。因此。在利用智能教學(xué)系統(tǒng)時(shí)，要注意根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)靈活采用個(gè)別化教學(xué)模式或協(xié)作學(xué)習(xí)模式。
3.有效與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合
隨著多媒體技術(shù)和Internet網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，多媒體教育技術(shù)與Internet的進(jìn)一步融合，ITS不僅僅在人工智能上單一發(fā)展。它要向多維的網(wǎng)絡(luò)空間發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)今世界ITS系統(tǒng)的一大優(yōu)勢和特色?！盁o機(jī)不聯(lián)”正是現(xiàn)代教育計(jì)算機(jī)使用情況的真實(shí)寫照。智能教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。借助網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，完成在線學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)討論、網(wǎng)上測試等多種教學(xué)任務(wù)。學(xué)生可以在學(xué)?；蚣抑型ㄟ^計(jì)算機(jī)登錄到系統(tǒng)，系統(tǒng)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)通過自適應(yīng)的測試確定學(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)一步需學(xué)習(xí)內(nèi)容的建議。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可以實(shí)時(shí)地與其他在線的學(xué)習(xí)者進(jìn)行討論，并可通過E-mail的形式與教師進(jìn)行交流。教師可以使用自己的計(jì)算機(jī)，在教研室或家中登錄到系統(tǒng)，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、測試內(nèi)容進(jìn)行更新。網(wǎng)絡(luò)與智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，相互補(bǔ)足，必將構(gòu)建成一個(gè)新的系統(tǒng)工程。
參考文獻(xiàn)：
[1]王士同主編.人工智能教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.
[1]王永慶.人工智能原理與方法[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1998.
人工智能（Artificial Intelligence）是研究使計(jì)算機(jī)模擬人的學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等思維過程和智能行為的學(xué)科，用過對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的原理的研究，制造出類似于人腦智能的計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及，人們教育觀念正在悄然改變，新型的教育模式正在成形，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育迅速發(fā)展，然而由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育發(fā)展尚不成熟，實(shí)際應(yīng)用過程中存在諸多問題，而人工智能的引入，則使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育水平提升到一個(gè)全新的發(fā)展臺(tái)階，并展現(xiàn)了其廣闊的發(fā)展前景[1]。
一、人工智能技術(shù)概況
人工智能是通過研究人的智慧機(jī)理和思維過程，利用計(jì)算機(jī)體現(xiàn)和模擬人的智能行為。人工智能自其正式提出至今短短幾十年內(nèi)取得飛速的發(fā)展，已經(jīng)成為一種成熟的工具。由于人工智能的效用堪比人的智慧，在進(jìn)行信息分析處理時(shí)可以采取語音識(shí)別，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，所以其應(yīng)用范圍自其發(fā)展以來逐步向諸多領(lǐng)域擴(kuò)展，如醫(yī)學(xué)、建筑學(xué)、地質(zhì)學(xué)、機(jī)械等，而其研究課題也不斷深入，如專家系統(tǒng)、機(jī)器人、自然語言處理系統(tǒng)、博弈等。人工智能具有理解經(jīng)驗(yàn)并從中學(xué)習(xí)、辨別模糊或互相矛盾的信息、快速而成功地對(duì)新環(huán)境做出反應(yīng)、在解決問題時(shí)使用推理進(jìn)行有效的推導(dǎo)、能處理復(fù)雜的情況、應(yīng)用知識(shí)控制環(huán)境等諸多能力。人工智能是一個(gè)知識(shí)信息系統(tǒng)，知識(shí)在人工智能中占據(jù)重要的地位，計(jì)算機(jī)的智能只有通過對(duì)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、儲(chǔ)存、學(xué)習(xí)、推理和決策才能展現(xiàn)出來。人工智能主要有以下優(yōu)勢：首先，由于知識(shí)儲(chǔ)存與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，為人們知識(shí)傳播和復(fù)制帶來了極大的便利，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使知識(shí)的傳播和復(fù)制突破時(shí)間和空間的限制，為人們帶來無限的知識(shí)共享。其次，人工智能系統(tǒng)拓展了知識(shí)信息獲取渠道，同時(shí)在某些任務(wù)處理的質(zhì)量和速度上，人工智能展現(xiàn)的能力驚人的能力，遠(yuǎn)非人類所能及[2]。
二、人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用
（一）智能決策支持系統(tǒng)
智能決策支持系統(tǒng)（IntelligentDecision Support System）是由決策支持系統(tǒng)與人工智能結(jié)合的產(chǎn)物，在網(wǎng)絡(luò)教育領(lǐng)域的應(yīng)用展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。智能決策支持系統(tǒng)在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用，則使得決策目標(biāo)和進(jìn)行問題的識(shí)別更加明確，幫助決策者建立起完善的決策模型，提供多種備選方案，同時(shí)對(duì)各種備選方案進(jìn)行選擇、優(yōu)化、比較、分析，從而使決策者的決策更加準(zhǔn)確、有效[3]。
（二）智能教學(xué)專家系統(tǒng)
智能教學(xué)專家系統(tǒng)ITES（Intelligent Teaching Expert System）是傳統(tǒng)CAI系統(tǒng)轉(zhuǎn)向的主要方向，是一種開放式交互教學(xué)系統(tǒng)，通過智能教學(xué)專家系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)對(duì)專家教授教學(xué)思維的模擬，從而為教學(xué)提供一個(gè)良好的智能環(huán)境。一方面，學(xué)生可以通過智能專家系統(tǒng)獲取知識(shí)，另一方面，智能教學(xué)專家系統(tǒng)能根據(jù)學(xué)生的具體實(shí)際情況（包括知識(shí)儲(chǔ)備、能力、學(xué)習(xí)方式等）進(jìn)行知識(shí)傳授，從而使教學(xué)效果大大提升。在智能教學(xué)專家系統(tǒng)中，智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)占據(jù)重要地位，具有以下智能：首先，自動(dòng)生成各種問題和練習(xí)，并在教學(xué)內(nèi)容理解的基礎(chǔ)上，形成問題解決方案，同時(shí)還能自動(dòng)生成和理解自然語言；其次，能根據(jù)學(xué)生的自身實(shí)際情況，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行合理調(diào)整，并對(duì)教學(xué)內(nèi)容具有解釋咨詢的能力；再次，能對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤進(jìn)行判斷，評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)行為，并幫助學(xué)生糾正錯(cuò)誤，同時(shí)使自身教學(xué)策略得到完善。
（三）智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)
智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)（Intelligent Induct-learning System）是現(xiàn)代繼續(xù)安吉網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育項(xiàng)目的保障。通過智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)，能為學(xué)生提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，并能快速地獲取其所需要的各種資源，從而使學(xué)習(xí)者獲得學(xué)習(xí)的全方位服務(wù)，進(jìn)而達(dá)到學(xué)習(xí)的成功。智能Agent技術(shù)的智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)，可根據(jù)學(xué)生的具體情況制定符合學(xué)生實(shí)際的導(dǎo)學(xué)策略，并為學(xué)生提供個(gè)性化、針對(duì)性的服務(wù)。在這種導(dǎo)學(xué)策略下，系統(tǒng)不僅能自動(dòng)生成各種問題和解決方案，并且能合理規(guī)劃、調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容和進(jìn)度，同時(shí)能針對(duì)信息反饋內(nèi)容及時(shí)修正導(dǎo)學(xué)策略，使導(dǎo)學(xué)策略更加合理科學(xué)[4]。除了上述3各種系統(tǒng)在計(jì)算教學(xué)中的應(yīng)用，還有智能仿真技術(shù)（Intelligent Simulation Technology）、智能硬件網(wǎng)絡(luò)IHN（Intelligent Hardware Network）、智能網(wǎng)絡(luò)組卷系統(tǒng)INES （Intelligent Network Examine System）、智能信息檢索引擎 （Intelligence Information Retrieval Engine）等系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中應(yīng)用，這些人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用，共同推進(jìn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展。
三、結(jié)語
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育中加強(qiáng)對(duì)人工智能技術(shù)的引入，使我國現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，通過多種智能系統(tǒng)的應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的學(xué)習(xí)環(huán)境得到極大的改善，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的時(shí)空制約進(jìn)一步突破，大大延伸了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的服務(wù)領(lǐng)域。隨著人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育中應(yīng)用的深入研究和發(fā)展，未來計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的個(gè)性化將會(huì)更加突出，遠(yuǎn)程教育也將實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號(hào)：G250.73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1673-8454(2012)01-0030-04
計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，簡稱CAI）是利用計(jì)算機(jī)來模擬教師的行為，通過學(xué)生與計(jì)算機(jī)之間的交互活動(dòng)來達(dá)到教學(xué)的目的。即在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行的各種教學(xué)活動(dòng)，主要是以對(duì)話方式和學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)進(jìn)程、進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。CAI為學(xué)生提供一個(gè)個(gè)人化的學(xué)習(xí)環(huán)境，綜合應(yīng)用多媒體、知識(shí)庫等計(jì)算機(jī)技術(shù)，這是傳統(tǒng)CAI的主要應(yīng)用方式。
在沒有智能系統(tǒng)支持的情況下，傳統(tǒng)CAI盡管可能具有良好的教學(xué)材料模型，但它往往僅借助于計(jì)算機(jī)來展示教學(xué)內(nèi)容，并不能很好地根據(jù)它所教學(xué)生的學(xué)習(xí)特征，以不同的教學(xué)策略和教學(xué)方法來教授；只是盲目地傳授知識(shí)給學(xué)生，如果某個(gè)學(xué)生不能接受提供的教學(xué)策略，系統(tǒng)沒有為這個(gè)學(xué)生提供可供選擇的另外的教學(xué)策略。目前使用的絕大多數(shù)CAI是將全部教學(xué)信息以編程方式預(yù)置于課件中，這樣的CAI課件一旦制作完成，很難對(duì)課件進(jìn)行更新和維護(hù)，尤其是在這樣的CAI系統(tǒng)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)仍然處于被動(dòng)狀態(tài)，即完全受計(jì)算機(jī)控制。
一、智能化計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)概念
現(xiàn)代教育技術(shù)的日益發(fā)展以及與其他領(lǐng)先技術(shù)的結(jié)合，必然促使計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)CAI的進(jìn)一步發(fā)展。人工智能技術(shù)應(yīng)用于CAI產(chǎn)生的基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的智能化CAI，就是現(xiàn)代信息化社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物，并在教育教學(xué)領(lǐng)域中有很好的發(fā)展前景。
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它的目標(biāo)是構(gòu)造能表現(xiàn)出一定智能行為的，目的就是讓計(jì)算機(jī)這臺(tái)機(jī)器能夠像人一樣思考。人工智能的研究更多地是結(jié)合具體領(lǐng)域進(jìn)行的，主要研究領(lǐng)域有專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、博弈、智能決定支持系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等。人工智能技術(shù)與專家系統(tǒng)的成就，促使人們把問題求解、知識(shí)表示這些技術(shù)引入CAI，并借助于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來實(shí)施，這便是智能型計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。
智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)ICAI（Intelligence Computer Assisted Instruction）屬于人工智能的一個(gè)分支，是以認(rèn)知科學(xué)和思維科學(xué)為理論基礎(chǔ)，綜合人工智能技術(shù)，教育心理學(xué)等多門學(xué)科的知識(shí)對(duì)學(xué)生實(shí)施教育的一門新的教育技術(shù)。ICAI通過研究人類學(xué)習(xí)思維的特征和過程，探索學(xué)習(xí)知識(shí)的模式，利用信息化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境使學(xué)生獲得個(gè)別化自適應(yīng)性學(xué)習(xí)的獲取知識(shí)方法，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)更有針對(duì)性，更有效。
ICAI依靠人工智能技術(shù)的進(jìn)步，主要應(yīng)在因材施教方面取得進(jìn)展。其主要特點(diǎn)是:
（1）能自動(dòng)生成適合學(xué)習(xí)者程度的學(xué)習(xí)內(nèi)容。
（2）能根據(jù)學(xué)生的不同認(rèn)知水平與學(xué)習(xí)風(fēng)格選擇教學(xué)策略和教學(xué)方法。
（3）能評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，并不斷地在教學(xué)中改善教學(xué)策略。
二、智能化計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)研究現(xiàn)狀
現(xiàn)階段，在一些發(fā)達(dá)國家，如美國、日本、加拿大、英國、法國、澳大利亞等，CAI已經(jīng)普遍存在于學(xué)校和家庭中，正起著越來越大的作用。而ICAI的研究還處于初始階段。目前國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究主要集中在CAI和ICAI的優(yōu)缺點(diǎn)比較，ICAI的理論來源、系統(tǒng)特征、模塊建設(shè)、發(fā)展趨勢等基礎(chǔ)理論知識(shí)的研究，基于相關(guān)課程或?qū)W科的實(shí)踐研究還比較少見。智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，由于需要考慮的因素較多，系統(tǒng)比較龐大，同時(shí)也依賴于人工智能等技術(shù)的發(fā)展,因而要建立完善的ICAI還是比較困難的。[1]因此ICAI有很大的理論和實(shí)踐發(fā)展空間。
完善的ICAI系統(tǒng)需能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，并能通過分析推理，對(duì)某具體學(xué)生做出適合的教學(xué)決策。使學(xué)生獲得個(gè)別化自適應(yīng)性學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方法，達(dá)到因材施教的目的。人工智能技術(shù)的發(fā)展必將會(huì)對(duì)ICAI的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，21世紀(jì)的教育教學(xué)輔助手段將是以ICAI為主線，多學(xué)科、多方位發(fā)展的新技術(shù)的體現(xiàn)，越來越多的教育工作者會(huì)從更多的視角審視ICAI，并從事ICAI的研究。相信ICAI將會(huì)在現(xiàn)代教育領(lǐng)域中有更廣泛的應(yīng)用。
“現(xiàn)代教育技術(shù)”既是教育技術(shù)專業(yè)的必修課程，也是大中專院校廣泛設(shè)置的選修課程，適用范圍非常廣泛。本文以《現(xiàn)代教育技術(shù)》這門課程為主要研究對(duì)象，來研究智能化教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在具體實(shí)踐中的應(yīng)用。
三、ICAI決策系統(tǒng)的理論依據(jù)
1.綜合集成理論
教育是以人為主體參與的活動(dòng)，而人本身就是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)，因此以這種大量的復(fù)雜巨系統(tǒng)為子系統(tǒng)組成的系統(tǒng)――教育系統(tǒng)，是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)。依據(jù)系統(tǒng)與其環(huán)境是否有物質(zhì)、能量和信息的交換，將系統(tǒng)劃分為開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)受到教師、同學(xué)、家庭及社會(huì)等因素的影響，所以教育系統(tǒng)是一個(gè)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。
錢學(xué)森的理論和實(shí)踐研究表明：現(xiàn)在能用的、惟一能有效處理開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法，就是定性定量相結(jié)合的綜合集成方法論。綜合集成方法論（Meta-synthesis Methodology MSM）是方法論上的創(chuàng)新，它是研究復(fù)雜巨系統(tǒng)和復(fù)雜性問題的方法論。[2]定性定量相結(jié)合的綜合集成方法是將專家群體(各種有關(guān)的專家)、數(shù)據(jù)和各種信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，把各種學(xué)科的科學(xué)理論和人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)結(jié)合起來，發(fā)揮這個(gè)系統(tǒng)的整體優(yōu)勢和綜合優(yōu)勢。[3]它把人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、智慧以及各種情況、資料和信息系統(tǒng)集成起來，從多方面定性認(rèn)識(shí)上升到定量認(rèn)識(shí)，從而達(dá)到解決復(fù)雜系統(tǒng)問題的目的。在解決問題的過程中，專家群體和專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)起著重要的作用。
教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它是由教育系統(tǒng)的復(fù)雜性決定的。教育系統(tǒng)具有復(fù)雜系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，它在結(jié)構(gòu)與功能上表現(xiàn)為規(guī)模大、相關(guān)因素多且相關(guān)方式復(fù)雜、目標(biāo)多樣等；在運(yùn)動(dòng)上表現(xiàn)為隨機(jī)性、非線性等。用一般的理論方法無法全面合理地解決這一不良結(jié)構(gòu)的問題，本研究嘗試用綜合集成方法論來指導(dǎo)、分析教學(xué)設(shè)計(jì)智能化過程。因此，運(yùn)用綜合集成理論的方法來研究教學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，探討具體科目的教學(xué)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中遇到的復(fù)雜性問題，進(jìn)而構(gòu)建科學(xué)合理的教學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。
2.教學(xué)設(shè)計(jì)理論
本文采用“雙主”教學(xué)模式作為ICAI的教學(xué)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)?！半p主”教學(xué)模式既能發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用又能充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者認(rèn)知主體作用，是在教師主導(dǎo)下的課堂中能讓學(xué)習(xí)者參與進(jìn)來共同學(xué)習(xí)的一種教學(xué)模式。
基于“雙主”的教學(xué)模式，要求根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)目標(biāo)等多種因素的不同情況研究它們的結(jié)合方式，以使系統(tǒng)達(dá)到理想的教學(xué)效果。
基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的ICAI相對(duì)于傳統(tǒng)的CAI來說，充分體現(xiàn)了“雙主”的教學(xué)模式。ICAI中有專門分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)方式和認(rèn)知水平的學(xué)生模型，有專門為不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容選擇不同的學(xué)習(xí)策略的策略庫模型（也稱為教師模型），有評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果并反饋給系統(tǒng)的評(píng)價(jià)模型。學(xué)生模型是對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征進(jìn)行分析，包括學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格、認(rèn)知水平。策略庫模型包含有豐富教學(xué)策略和有一個(gè)智能推理機(jī)，能根據(jù)學(xué)生模型的信息和學(xué)習(xí)目標(biāo)為學(xué)習(xí)者選擇合適的學(xué)習(xí)策略，指導(dǎo)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)。
3.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論
當(dāng)代建構(gòu)主義者主張，世界是客觀存在的，但是對(duì)于世界的理解和賦予意義卻是由每個(gè)人自己決定的。建構(gòu)主義者認(rèn)為學(xué)習(xí)者要以自己的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)來建構(gòu)現(xiàn)實(shí)，或者至少說是在解釋現(xiàn)實(shí)，每個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)世界是用自己的頭腦創(chuàng)建的。
學(xué)習(xí)過程同時(shí)包含兩方面的建構(gòu)：一方面是對(duì)新知識(shí)意義的建構(gòu)，同時(shí)又包含對(duì)原有經(jīng)驗(yàn)的改造和重組。建構(gòu)主義者強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中能夠靈活地建構(gòu)起用于指導(dǎo)實(shí)踐活動(dòng)的圖式，這種圖式是對(duì)概念的豐富理解，依據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)背景的不同而不同。
教學(xué)應(yīng)當(dāng)把學(xué)習(xí)者原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)作為新知識(shí)的生長點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中，生長新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。教學(xué)不是知識(shí)的傳遞，而是知識(shí)的處理和轉(zhuǎn)換。
ICAI伴隨著這種理論的發(fā)展而發(fā)展，它注重的是由學(xué)習(xí)者來控制學(xué)習(xí)過程，重視學(xué)習(xí)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)習(xí)者主動(dòng)構(gòu)建對(duì)自己有意義的知識(shí)的活動(dòng)?；诰W(wǎng)絡(luò)環(huán)境的ICAI積極地為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)習(xí)者用他們已有的知識(shí)去建構(gòu)、生成、整合新的知識(shí)。
4.教學(xué)處方理論
“教學(xué)處方理論”是鄭永柏博士于1998年提出的一種新型適合于信息化教學(xué)設(shè)計(jì)的理論，他通過對(duì)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)設(shè)計(jì)方面的研究，建構(gòu)了一種新型的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論――教學(xué)處方理論。該理論主要包括：六個(gè)基本概念、一個(gè)理論框架、三條基本原理和兩個(gè)關(guān)于教學(xué)設(shè)計(jì)的知識(shí)庫。[4]
該理論指出教學(xué)處方可以看作是教學(xué)設(shè)計(jì)者(有時(shí)可以看作是教師)依據(jù)系統(tǒng)分析后使用的各種教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容處理模式的組合；說明了在特定教學(xué)條件下對(duì)特定教學(xué)結(jié)果的教學(xué)，以不同的學(xué)習(xí)理論和教學(xué)理論為指導(dǎo)將會(huì)采用不同的教學(xué)方法，即教學(xué)處方，這也是本研究的核心內(nèi)容，是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)理論?！敖虒W(xué)處方理論”具有更好的包容性、開放性，能夠吸收和容納豐富的學(xué)習(xí)和教學(xué)研究成果。
四、ICAI系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)
1.前端分析模塊：認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、認(rèn)知風(fēng)格
前端分析是美國學(xué)者哈利斯（Harless，J．）在1968年提出的一個(gè)概念，指的是在教學(xué)設(shè)計(jì)過程開始的時(shí)候，先分析若干直接影響教學(xué)設(shè)計(jì)但又不屬于具體設(shè)計(jì)事項(xiàng)的問題，本文主要指認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和認(rèn)知風(fēng)格方面的分析。前端分析模塊主要是建立相應(yīng)的學(xué)生特征類型的數(shù)據(jù)庫。
認(rèn)知能力的測量采用認(rèn)記、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)六個(gè)維度，每個(gè)維度有“優(yōu)、良、中、差”四個(gè)選項(xiàng)。通過數(shù)據(jù)分析找出學(xué)習(xí)者的現(xiàn)狀和期望之間的差距，確定需要解決的問題是什么，并確定問題的性質(zhì)，形成不同層次的教學(xué)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的目標(biāo)。
學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)通過專門的量表來收集數(shù)據(jù)。
2.內(nèi)容分析模塊
教學(xué)內(nèi)容分析就是在確定好總教學(xué)目標(biāo)的前提下，借助歸類分析法、圖解分析法、層級(jí)分析法、信息加工分析法等方法，分析學(xué)習(xí)者要實(shí)現(xiàn)總的教學(xué)目標(biāo)，需要掌握哪些知識(shí)、技能或形成什么態(tài)度。通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容的處理，確定學(xué)習(xí)者所需學(xué)習(xí)內(nèi)容的范圍和深度，確定內(nèi)容各組成部分之間的關(guān)系，為以后教學(xué)順序的安排奠定好基礎(chǔ)。
對(duì)教學(xué)內(nèi)容的處理主要包括：教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)內(nèi)容的編排、確定單元目標(biāo)及對(duì)內(nèi)容進(jìn)行初步評(píng)價(jià)、分析教學(xué)內(nèi)容類別及性質(zhì)等四個(gè)基本方面。在構(gòu)建規(guī)定性教學(xué)內(nèi)容處理模式庫時(shí)，應(yīng)對(duì)上述四個(gè)方面提供具體的方法。[5]
3.決策模塊
教學(xué)策略（處方）的制定就是根據(jù)特定的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對(duì)象等條件，來合理地選擇相應(yīng)的教學(xué)順序、教學(xué)方法、教學(xué)組織形式。在數(shù)據(jù)庫中建立可供選擇的不同的教學(xué)策略（處方），是本文所研究的ICAI系統(tǒng)的主要模塊，也是特色模塊。
教學(xué)策略（處方）的制定包括教學(xué)順序的確定、教學(xué)方法的選擇、教學(xué)組織形式的選擇等。教學(xué)順序的確定就是要確定教學(xué)內(nèi)容各組成部分之間的先后順序；教學(xué)方法的選擇就是要通過講授法、演示法、討論法、練習(xí)法、實(shí)驗(yàn)法、示范模仿法等不同方法的選擇，來激發(fā)并維持學(xué)習(xí)者的注意和興趣，傳遞教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)組織形式主要有集體授課、小組討論和個(gè)別化自學(xué)三種形式，各種形式各有所長，須根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)的選擇。教學(xué)策略的制定是根據(jù)具體的目標(biāo)、內(nèi)容、對(duì)象等來確定的，要具體問題具體分析，不存在能適用于所有目標(biāo)、內(nèi)容、對(duì)象的教學(xué)策略。
4.評(píng)價(jià)模塊
在基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的ICAI的評(píng)價(jià)模塊，要依據(jù)前面確定的教學(xué)目標(biāo)，運(yùn)用評(píng)價(jià)量表，分析學(xué)習(xí)者對(duì)預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成情況，主要收集三個(gè)方面的基本信息，一是要收集關(guān)于教師對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)方案和教學(xué)方案實(shí)施結(jié)果的滿意度的信息數(shù)據(jù)，二是要收集關(guān)于學(xué)習(xí)者對(duì)教學(xué)過程、教學(xué)策略的適應(yīng)性的信息數(shù)據(jù)，三是要看與其他方法相比，本處方中所采用的方法是否有獨(dú)到之處，是否有不足之處。[6]在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)策略和教學(xué)內(nèi)容的修改和完善提出建議，并以此為基礎(chǔ)對(duì)ICAI各個(gè)環(huán)節(jié)的工作進(jìn)行相應(yīng)的修改。
5.ICAI系統(tǒng)模型框圖
學(xué)習(xí)者前端數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫包括：認(rèn)知結(jié)構(gòu)測量及分析系統(tǒng)、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)測量及分析系統(tǒng)、學(xué)習(xí)風(fēng)格測量及分析系統(tǒng)和學(xué)生基本信息系統(tǒng)。系統(tǒng)模型如圖所示。
五、ICAI決策系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源
本課題實(shí)踐研究的調(diào)查對(duì)象來自云南大學(xué)，是2008屆市場營銷教育和財(cái)會(huì)教育本科生，共89人，課程設(shè)置為現(xiàn)代教育技術(shù)。學(xué)生調(diào)查表包括本科生基本信息表，所羅門學(xué)習(xí)風(fēng)格量表，學(xué)習(xí)者認(rèn)知能力調(diào)查問卷，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)調(diào)查問卷四份表格組成。實(shí)際收到數(shù)據(jù)表89份，有效數(shù)據(jù)表75份。數(shù)據(jù)表中的信息選項(xiàng)根據(jù)所占權(quán)重，統(tǒng)一折合成百分制進(jìn)行處理。
六、總結(jié)
本文把教學(xué)設(shè)計(jì)理論、方法與“現(xiàn)代教育技術(shù)”課程相結(jié)合，擬研發(fā)出一個(gè)基于綜合集成方法論的廣義智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)。主要研究成果如下：
（1）把綜合集成方法論引入解決教學(xué)設(shè)計(jì)這一不良結(jié)構(gòu)問題；
（2）結(jié)合數(shù)字化方法和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，它能對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行數(shù)字化的前端分析；
（3）它所自動(dòng)化給出的教學(xué)設(shè)計(jì)方案，可為青年教師提供良好借鑒，有利于教師因材施教、因風(fēng)格施教、因需要施教；
（4）它所自動(dòng)化給出的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)建議方案，有利于促進(jìn)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)。
現(xiàn)有的CAI存在的許多問題隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)而顯得越來越不能適應(yīng)新環(huán)境的需求，因此以基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的ICAI為代表的新計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)，將是教育教學(xué)研究人員在教育技術(shù)上需要不斷探求、努力實(shí)現(xiàn)的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)：
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[3]錢學(xué)森,于景元,戴汝為.一個(gè)科學(xué)新領(lǐng)域：開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)及其方法論[J].自然雜志,1990(1).
中圖分類號(hào)TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）58-0165-02
計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)是以對(duì)話方式利用多媒體計(jì)算機(jī)的功能與特點(diǎn)與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)進(jìn)程和進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。但是存在交互能力差和缺乏虛擬技術(shù)支持、智能性及教學(xué)策略等問題。人工智能（AI）是計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、控制論、心理學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科互相交叉滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學(xué)科。它用人工的方法在機(jī)器(計(jì)算機(jī))上執(zhí)行智能行為：感知、理解、學(xué)習(xí)、判斷、推理、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、求解等。其技術(shù)特征主要是具有搜索功能、知識(shí)表示能力、一定的推理功能、抽象功能、語音識(shí)別功能及模糊信息處理能力。
1 智能授導(dǎo)系統(tǒng)
智能授導(dǎo)系統(tǒng)（ITS）技術(shù)是在對(duì)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)研究局限性的改革突破中發(fā)展起來的，它不僅克服了僅僅關(guān)注學(xué)生行為的缺陷，還引入了對(duì)知識(shí)的描述以及智能推理技術(shù)，智能授導(dǎo)系統(tǒng)的獨(dú)特之處是能依據(jù)每個(gè)學(xué)習(xí)對(duì)象的不同需求而調(diào)整教學(xué)策略。
ITS從上個(gè)世紀(jì)80年代提出到至今已有30多年了，幾乎涉及人工智能技術(shù)的所有問題，而且一直是人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的核心研究之一。比較有代表性的是Peng-Kiat Pek和Kim-Leng Poh應(yīng)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的學(xué)生模型可以較好的估計(jì)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣值，從而對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為方向進(jìn)行預(yù)測；Dietrich Albert和Cord Hockemeyer通過分析知識(shí)空間理論而得出的超文本結(jié)構(gòu)和知識(shí)空間在結(jié)構(gòu)上的有很強(qiáng)的相似性，通過對(duì)知識(shí)空間進(jìn)行建模，使之適用于網(wǎng)絡(luò)Web結(jié)構(gòu)模式；Joel Martin和Kurt VanLehn使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，有效的分析出學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的問題和不足；Declan Kelly和Brendan Tangney提出了一種多Agent技術(shù)（Multi-Agent System，MAS），通過對(duì)個(gè)體的個(gè)性化學(xué)習(xí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模的智能框架的建構(gòu)重組，滿足了學(xué)習(xí)者的不同需求。隨著國內(nèi)數(shù)字化教學(xué)與教育信息化的大趨勢，最近幾年國內(nèi)對(duì)于該領(lǐng)域的研究發(fā)展的相對(duì)比較快，而且需要進(jìn)行綜合性的研究，以不斷促進(jìn)智能授導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
2 自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)機(jī)制
由于個(gè)體學(xué)習(xí)者基本上是基于資源的自主學(xué)習(xí)，在教學(xué)上的有效組織主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)資源的組織、傳遞和共享上，良好的資源組織和個(gè)性化資源服務(wù)是學(xué)習(xí)個(gè)體最強(qiáng)烈的需求。為了支持個(gè)體的自主學(xué)習(xí)，輔助教學(xué)研究十分強(qiáng)調(diào)“授導(dǎo)”。“授”即系統(tǒng)地對(duì)教學(xué)內(nèi)容的組織和傳播，通常反映為學(xué)習(xí)目標(biāo)制定、學(xué)習(xí)材料序列化、學(xué)習(xí)路徑引導(dǎo)以及學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)等方面；而“導(dǎo)”則側(cè)重對(duì)學(xué)生的具體學(xué)習(xí)過程提供針對(duì)性的學(xué)習(xí)支持。
2.1 網(wǎng)絡(luò)智能授導(dǎo)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)
網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)者們一直致力于智能授導(dǎo)機(jī)制的理論研究和實(shí)現(xiàn)，不僅在理論上提出很多模型和設(shè)想，而且實(shí)踐上也有所突破，特別是可以借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)構(gòu)建一個(gè)更有針對(duì)性的、更智能的信息空間，為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持。通過調(diào)研，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)中智能授導(dǎo)的研發(fā)技術(shù)路線主要是模擬課堂面授的路線、人工智能的技術(shù)路線和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同進(jìn)化的路線。
2.2 本體的智能授導(dǎo)機(jī)制
根據(jù)Brusilovsky提出的關(guān)于虛擬校園環(huán)境的部件理論知道，當(dāng)前分布式虛擬環(huán)境支撐的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)大多是圍繞內(nèi)容部件、行為部件、通信部件、管理部件來提供學(xué)習(xí)者本體的智能授導(dǎo)應(yīng)用功能。
1）內(nèi)容部件是輔助教學(xué)系統(tǒng)的核心，多由構(gòu)成課程的多媒體教學(xué)材料組成。運(yùn)用靜態(tài)超媒體比較容易實(shí)現(xiàn)，以一種同有的結(jié)構(gòu)和形式呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者同樣的教學(xué)內(nèi)容。但是會(huì)產(chǎn)生由適應(yīng)性內(nèi)容所呈現(xiàn)的各種方法與技術(shù)問題，例如：附加解釋、前提知識(shí)解釋、比較性解釋、解釋變體、信息排序等。其實(shí)現(xiàn)需依賴于知識(shí)表示與呈現(xiàn)技術(shù)，特別是知識(shí)建模和知識(shí)本體的研究；2）行為部件主要功能是需要學(xué)生通過“做”的交互方式來完成的自主學(xué)習(xí)的過程，表現(xiàn)形式多指學(xué)習(xí)導(dǎo)航、練習(xí)、測試、模擬、實(shí)驗(yàn)等。其三個(gè)主要應(yīng)用方向是自適應(yīng)導(dǎo)航、自適應(yīng)測試和虛擬實(shí)驗(yàn)；3）通信部件在智能授導(dǎo)系統(tǒng)中起到媒介作用，主要是支持學(xué)生與教師之間、學(xué)生相互之間的交流和溝通的通信工具，支持學(xué)習(xí)社區(qū)的協(xié)作學(xué)習(xí)和協(xié)同進(jìn)化；其3個(gè)主要應(yīng)用方向?yàn)?針對(duì)交互信息的知識(shí)發(fā)現(xiàn)、學(xué)習(xí)者智能互助和群體智慧；4）管理部件主要是支持教學(xué)過程中必要的管理職能。如學(xué)生管理、課程管理等。
2.3 自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)的構(gòu)建策略
個(gè)性化的自適應(yīng)輔助教學(xué)研究已成為現(xiàn)代教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)問題，而自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)運(yùn)用人工智能技術(shù)，直接、科學(xué)地了解到學(xué)習(xí)者的個(gè)性特點(diǎn)及學(xué)習(xí)進(jìn)展情況，靈活調(diào)整自身的策略、方案來滿足受教育對(duì)象的需求。從集成觀點(diǎn)出發(fā)，自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)首先涉及的是教學(xué)理論和思想與計(jì)算機(jī)技術(shù)的交叉。從計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的發(fā)展線索出發(fā)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與人工智能方法的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的必然趨勢，但智能授導(dǎo)絕不是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)上的簡單翻版，其需要進(jìn)行更為深刻的分析與抽象。總的來看，自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)是一種建立在軟件協(xié)同基礎(chǔ)上的分布式的群體智能，更是一種人機(jī)協(xié)調(diào)的智能。
學(xué)習(xí)者模型是自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)的核心，而學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中存在大量的不確定性因素和不確定性信息，因而成功獲取學(xué)習(xí)者的情況是其它環(huán)節(jié)正確運(yùn)行的保障。在學(xué)習(xí)者模型設(shè)計(jì)中，我們利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的條件概率分布量化知識(shí)項(xiàng)之間的組織關(guān)系及依賴關(guān)系，很好地反映學(xué)習(xí)者特定領(lǐng)域中的知識(shí)結(jié)構(gòu)，當(dāng)學(xué)習(xí)者模型中的知識(shí)項(xiàng)的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，將引起相關(guān)知識(shí)項(xiàng)的狀態(tài)的改變，因而使學(xué)習(xí)者模型具有一定的預(yù)測能力。同時(shí)我們選擇專門為語義Web設(shè)計(jì)的本體表示語言O(shè)WL語言來描述學(xué)習(xí)者模型，因?yàn)樗哂懈鼜?qiáng)大的功能來表示語義，比XML和RDF更容易被機(jī)器理解。
我們?cè)谳o助教學(xué)軟件的研究開發(fā)中選擇了語義Web下的自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)，因?yàn)樗嗟年P(guān)注系統(tǒng)各模塊的標(biāo)準(zhǔn)化、形式化構(gòu)建，以及系統(tǒng)間的互操作和知識(shí)共享與重用。其目標(biāo)是使機(jī)器能夠更好的理解網(wǎng)絡(luò)上的內(nèi)容，構(gòu)建一個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)使在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的智能能夠進(jìn)行復(fù)雜的活動(dòng)，對(duì)嵌入在基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序中的知識(shí)進(jìn)行顯性的描述，從而以智能化的方式來整合信息，提供基于語義的方式來訪問網(wǎng)絡(luò)，以及從文本中進(jìn)行信息抽取。語義Web技術(shù)可以通過對(duì)智能授導(dǎo)系統(tǒng)不同模塊中嵌入的知識(shí)和學(xué)習(xí)者的交互信息進(jìn)行共享，從而在一定程度上推動(dòng)了分布式智能授導(dǎo)系統(tǒng)的開放程度。圖1給出了自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)的智能產(chǎn)生流程圖。
3 結(jié)論
伴隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)展，我們?nèi)粘５膶W(xué)習(xí)與工作越發(fā)依賴數(shù)字化的資源與服務(wù)，智能化與人性化將是數(shù)字化教學(xué)重要的發(fā)展方向。我們選擇了自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)作為數(shù)字化技術(shù)輔助教學(xué)研究的一個(gè)切入點(diǎn)，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)智能授導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的三條技術(shù)路線，從理論框架上闡述了教學(xué)輔助平臺(tái)中常見的智能授導(dǎo)機(jī)制，利用人工智能中貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的思想來設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)者模型來實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性和個(gè)性化的教學(xué)，并選擇了語義Web下的自適應(yīng)智能授導(dǎo)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)輔助教學(xué)軟件的開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào)：TP393-4
所謂人工智能，就是利用人工方法在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)智能，也可以說是人工智能在計(jì)算機(jī)上的一種模擬。人工智能廣泛融合了神經(jīng)學(xué)、語言學(xué)、信息論和通訊科學(xué)等眾多學(xué)科和領(lǐng)域。目前主要存在三條人工智能研究途徑：一是以生物學(xué)理論為支撐，掌握人類智能的本質(zhì)規(guī)律；二是以計(jì)算機(jī)科學(xué)為支撐，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能模擬，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)；三是以生物學(xué)理論為支撐。
1 人工智能技術(shù)的特征
智能技術(shù)主要分為兩類，人類和計(jì)算機(jī)智能，兩者存在相輔相成的關(guān)系。利用人工智能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)人類智能向機(jī)器智能的轉(zhuǎn)化，相反，機(jī)器智能也能夠利用智能教學(xué)轉(zhuǎn)化為人類智能。
1.1 人工智能的技術(shù)特征。首先，人工智能具備非常強(qiáng)的搜索功能。該功能是利用相關(guān)搜索搜索技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)海量信息的快速檢索，滿足個(gè)性化信息需求；其次，人工智能具備很強(qiáng)的知識(shí)表示能力。具體來講，就是人工智能對(duì)信息的行為，能夠像人類智能一樣，對(duì)模糊的信息加以表示；最后，人工智能具有較強(qiáng)的語音識(shí)別和抽象功能。前者主要是為了對(duì)模糊信息加以處理。而后者主要是為了對(duì)信息重要度加以區(qū)分，以便提高信息處理效率。用戶只需要智能機(jī)器提出具體要求便可，至于復(fù)雜的解決方案就交給智能程序了。
1.2 智能多媒體技術(shù)。首先，人機(jī)對(duì)話更加靈活。傳統(tǒng)多媒體在人機(jī)對(duì)話方面極為欠缺，導(dǎo)致教學(xué)單調(diào)乏味，不能取得預(yù)期良好效果，但智能多媒體卻不然，他能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)自由對(duì)話和互動(dòng)，同時(shí)還能結(jié)合學(xué)生實(shí)際對(duì)學(xué)生的問題給出不同層次的答案。其次，教學(xué)可行性更強(qiáng)。由于學(xué)生在認(rèn)知能力和個(gè)人素養(yǎng)方面都存在差異，而且學(xué)習(xí)主動(dòng)性也不盡相同，人工智能必須要結(jié)合學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)狀況，為每一位學(xué)生設(shè)計(jì)制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃和學(xué)習(xí)目標(biāo)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性較強(qiáng)的教學(xué)，真正實(shí)現(xiàn)因材施教。再次，具有強(qiáng)大的創(chuàng)造性和糾錯(cuò)性。前者屬于人工智能的顯著特征，而后者屬于人工智能的重要表現(xiàn)方面。最后，智能多媒體具有老師特征。在實(shí)際教學(xué)過程中，智能多媒體可以對(duì)教學(xué)雙方的行為進(jìn)行智能評(píng)價(jià)，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的薄弱點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長，全面提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。
2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的現(xiàn)狀
隨著現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)達(dá)，人們的教學(xué)觀念和學(xué)習(xí)觀念都發(fā)生了前所未有的改變，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代正全面到來。為了滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的實(shí)際需求，培養(yǎng)大量現(xiàn)代化優(yōu)秀人才，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式業(yè)已成型并不斷完善。目前，高校正規(guī)教學(xué)模式依然是現(xiàn)代教學(xué)主流，盡管在系統(tǒng)傳授知識(shí)和規(guī)范培養(yǎng)人才方面具有無可比擬的優(yōu)勢，但在資金投入、效益創(chuàng)收和時(shí)空限制等方面具有很大的弊端，靈活性不足，無法有效滿足現(xiàn)代教育的發(fā)展要求。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)形成了巨大挑戰(zhàn)，并產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。它不僅有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)空限制缺陷，而且賦予了教學(xué)極大的樂趣性，吸引了越來越多的人積極投身到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)建設(shè)中去，任何人無論何時(shí)何地都能夠通過網(wǎng)絡(luò)課堂去學(xué)習(xí)和提高。但目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)發(fā)展仍處于探索期，在實(shí)際運(yùn)用方面還存在許多問題：第一，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的學(xué)習(xí)支持服務(wù)體系尚不健全，導(dǎo)學(xué)手段和答疑方法還非常落后，由于各種原因，在服務(wù)方式上缺乏針對(duì)性、策略性和積極性；第二，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著空間分散、時(shí)間流動(dòng)和自主性差等問題和弊端；第三，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)承載能力和信息查詢能力還十分有限；第四，如何實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)考試的開放性，確?？荚嚨目陀^性、公正性、權(quán)威性，已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)發(fā)展的瓶頸；第五，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的核心支撐系統(tǒng)――CAI，還無法有效滿足和適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)際需求和發(fā)展要求。
主流CAI課件主要有兩種，一種是單機(jī)版的初級(jí)課件，包括簡單的Authorware課件、PPT幻燈片和圖文網(wǎng)頁等。一種是高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)版課件。該類課件主要以靜態(tài)圖文和動(dòng)態(tài)演示組成的網(wǎng)頁為主，以聊天室、電子郵件和QQ群等形式為輔，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)答疑的一種改進(jìn)型課件。初級(jí)課件在實(shí)際教學(xué)中以操作容易、更新及時(shí)和維護(hù)方便著稱，但實(shí)際上就是傳統(tǒng)教學(xué)手段的變相挪用。還有些課件，盡管在互動(dòng)性方面有著不錯(cuò)的效果，但是制作繁瑣、更新較慢和維護(hù)復(fù)雜。因此，高級(jí)網(wǎng)絡(luò)課件是目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的主流課件，已經(jīng)成為了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件的固定模板。改進(jìn)型的網(wǎng)絡(luò)課件有效地解決了傳統(tǒng)多媒體在師生互動(dòng)不足的問題。上述兩類課件是現(xiàn)在最為常見的兩種CAI課件，盡管兩者都有各自的優(yōu)勢，但作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的重要手段，仍存在許多問題和弊端：無法實(shí)現(xiàn)因材施教，無法開展層次教學(xué)；作為教學(xué)的一大主體，學(xué)生在個(gè)性化交互操作方面仍有很大不足；對(duì)學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的普遍問題無法進(jìn)行智能統(tǒng)計(jì)、分析和評(píng)價(jià)等。
3 人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的運(yùn)用
3.1 人工智能多媒體系統(tǒng)。（1）知識(shí)庫。智能多媒體已經(jīng)不再是用來進(jìn)行紙質(zhì)媒體數(shù)字轉(zhuǎn)化的工具了，它應(yīng)該具備相應(yīng)完善的知識(shí)庫，而知識(shí)庫里的教學(xué)內(nèi)容要結(jié)合教學(xué)實(shí)際和學(xué)生現(xiàn)狀進(jìn)行針對(duì)性、個(gè)性化設(shè)計(jì)。同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫資源的高度共享，并及時(shí)加以更新和補(bǔ)充，如此才能充分發(fā)揮知識(shí)庫的教學(xué)服務(wù)作用。（2）教學(xué)板塊。教學(xué)板塊的設(shè)計(jì)主要是出于教學(xué)綜合性考慮的，教學(xué)方法的創(chuàng)新是其關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。該模塊的實(shí)現(xiàn)要以掌握專業(yè)知識(shí)、教學(xué)策略和人機(jī)對(duì)話等領(lǐng)域的知識(shí)為前提，結(jié)合學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)現(xiàn)狀和特點(diǎn)，利用智能系統(tǒng)的現(xiàn)代化技術(shù)手段對(duì)知識(shí)和相關(guān)教育措施加以高效搜索。（3）學(xué)生板塊。及時(shí)掌握學(xué)生心理動(dòng)態(tài)和學(xué)習(xí)狀況是智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的一大特征，結(jié)合學(xué)生實(shí)際狀況加以智能評(píng)判，進(jìn)而加以針對(duì)性指導(dǎo)和個(gè)性化輔導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)因人施教和因材施教，全面提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。（4）用戶模塊。用戶模塊是智能系統(tǒng)無法忽視和省略的關(guān)鍵模塊，整個(gè)智能系統(tǒng)的正常運(yùn)行離不開人工程序操作，用戶需要通過用戶終端將教學(xué)內(nèi)容上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，才能順利完成教學(xué)。
3.2 人工智能多媒體教學(xué)的發(fā)展。（1）加強(qiáng)與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系日益緊密，多元化、多維度網(wǎng)絡(luò)空間日益成為一種趨勢?；ヂ?lián)網(wǎng)具有信息量大、更新速度快、超時(shí)空性等優(yōu)勢，加強(qiáng)與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合是人工智能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)未來發(fā)展的重要方向。（2）加強(qiáng)智能的應(yīng)用。人機(jī)對(duì)話、機(jī)器指導(dǎo)的教學(xué)模式將成為未來網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的核心模式，傳統(tǒng)教師的角色將逐漸被計(jì)算機(jī)取代。最為典型的就是現(xiàn)代智能導(dǎo)航系統(tǒng)。（3）加強(qiáng)系統(tǒng)軟件的研發(fā)。系統(tǒng)軟件的更新日新月異，舊的系統(tǒng)軟件已經(jīng)無法有效滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的時(shí)代要求，加強(qiáng)系統(tǒng)軟件的研發(fā)以便充分滿足網(wǎng)絡(luò)要求，更好地幫助學(xué)生解決實(shí)際問題，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量。
4 結(jié)束語
人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的運(yùn)用將為現(xiàn)代化教育提供新的發(fā)展思路，將全面改善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，拓展學(xué)習(xí)服務(wù)渠道，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)質(zhì)量，并有可能徹底打破計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的時(shí)空限制，全面加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的開放性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的個(gè)性化、人性化和智能化，充分落實(shí)以學(xué)生為本的教學(xué)理念。未來CAI技術(shù)的進(jìn)一步成熟將全面提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的整體格局，我們有理由相信，智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)將迎來全新的發(fā)展春天。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉廣鐘，高軍，劉，李吉彬.報(bào)文分析技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（01）.
一、引言
人工智能的發(fā)展,使CAI出現(xiàn)了新的研究方向,通過在CAI中引入人工智能,可對(duì)教學(xué)加以適當(dāng)控制,即智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Intelligent CAI,ICAI)。ICAI系統(tǒng)模擬的是教師,服務(wù)對(duì)象是學(xué)生,綜合了專家系統(tǒng)與人工智能技術(shù)、教育心理學(xué)、教學(xué)理論等領(lǐng)域知識(shí),是一種新的教學(xué)手段和教學(xué)思想。本文提出了一種ICAI多媒體課件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),介紹了各模塊的設(shè)計(jì)思想。
二、ICAI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
教學(xué)是教、學(xué)兩個(gè)方面有機(jī)結(jié)合的過程。一個(gè)完善的ICAI系統(tǒng)應(yīng)能像優(yōu)秀教師那樣,具有豐富的專業(yè)知識(shí)、多樣的問題求解方法以及解釋問題的能力,并能根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況動(dòng)態(tài)地組織和調(diào)整教學(xué)過程,而且能提出具有建設(shè)性的建議。因此,ICAI系統(tǒng)的重要標(biāo)志是具有綜合而有效的數(shù)據(jù)庫。
同時(shí),ICAI系統(tǒng)要體現(xiàn)教師的教學(xué)思想,可以考慮把教學(xué)策略和教學(xué)內(nèi)容分開,通過學(xué)生模型及個(gè)別指導(dǎo)規(guī)則,動(dòng)態(tài)生成適合于個(gè)別化教學(xué)的內(nèi)容,通過跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,隨時(shí)更新學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄,達(dá)到實(shí)現(xiàn)個(gè)別化教學(xué)的效果。為便于不同層次的教師應(yīng)用和功能擴(kuò)展,系統(tǒng)應(yīng)該采用模塊化和開放型設(shè)計(jì)。
三、系統(tǒng)各主體模塊的設(shè)計(jì)
考慮到系統(tǒng)實(shí)用性,ICAI采用Authorware、Borland C++以及SQL Server開發(fā)。在CAI教學(xué)中普遍應(yīng)用的Authorware用于系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)、邏輯控制及界面開發(fā);Borland C++用于生成推理診斷、計(jì)算過程和教學(xué)策略的動(dòng)態(tài)鏈接庫,供Authorware調(diào)用;SQL Server用來開發(fā)綜合數(shù)據(jù)庫。
1.學(xué)生模型的設(shè)計(jì)。ICAI系統(tǒng)是以“學(xué)生”為中心,因此學(xué)生模型是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中心問題,其作用是反映學(xué)生的學(xué)習(xí)要求、學(xué)習(xí)能力、知識(shí)水平,并建立和更新學(xué)生檔案。
學(xué)習(xí)者對(duì)于某一知識(shí)點(diǎn)的有關(guān)測試題的回答情況構(gòu)成了對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。此外,考慮到不同認(rèn)知能力學(xué)生在學(xué)習(xí)不同類型的知識(shí)時(shí)表現(xiàn)出不同的學(xué)習(xí)能力,我們對(duì)某學(xué)生已學(xué)習(xí)過的所有知識(shí)點(diǎn),分類計(jì)算以下幾個(gè)平均值:
總平均值=已學(xué)習(xí)過的所有知識(shí)點(diǎn)得分的平均值;
平均值1=已學(xué)習(xí)過的所有難度為“簡單”的知識(shí)點(diǎn)得分的平均值;
平均值2=已學(xué)習(xí)過的所有難度為“較難”的知識(shí)點(diǎn)得分的平均值;
平均值3=已學(xué)習(xí)過的所有難度為“很難”的知識(shí)點(diǎn)得分的平均值;
記憶能力=已學(xué)習(xí)過的所有類型為“記憶型”的知識(shí)點(diǎn)得分的平均值;
理解能力=已學(xué)習(xí)過的所有類型為“理解型”的知識(shí)點(diǎn)得分的平均值;
應(yīng)用能力=已學(xué)習(xí)過的所有類型為“應(yīng)用型”的知識(shí)點(diǎn)得分的平均值;
學(xué)生模型根據(jù)這些信息建立學(xué)生檔案,并記錄入“學(xué)習(xí)歷史記錄”,供系統(tǒng)選擇合適的教學(xué)方案時(shí)參考。
2.教師模型的設(shè)計(jì)。教師模型的主要功能,是通過對(duì)“學(xué)習(xí)歷史記錄”信息的分析推理,判斷對(duì)知識(shí)的需求,根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)選擇教學(xué)策略和教學(xué)內(nèi)容;通過測試后的分析反饋,了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,以便組織下一次教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度,并能給提出相應(yīng)的建議。一般地,當(dāng)學(xué)生參加了某單元的測試后,教師模型便根據(jù)學(xué)生的成績自動(dòng)地調(diào)整其教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容,并動(dòng)態(tài)地生成最佳教學(xué)序列,實(shí)現(xiàn)個(gè)別化教學(xué)。
3.綜合數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。綜合數(shù)據(jù)庫是ICAI系統(tǒng)的基礎(chǔ),它包括:學(xué)科知識(shí)庫、教學(xué)材料庫、試題庫、學(xué)生答疑庫、教師評(píng)價(jià)庫等內(nèi)容,其中學(xué)科知識(shí)庫是其主要內(nèi)容和設(shè)計(jì)重點(diǎn)。
學(xué)科知識(shí)庫包含兩個(gè)方面內(nèi)容:一是有關(guān)課程內(nèi)容;二是有關(guān)應(yīng)用這些知識(shí)求解問題的知識(shí)。這些知識(shí)相互之間的關(guān)系構(gòu)成了一個(gè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。該知識(shí)網(wǎng)絡(luò)可以用關(guān)系數(shù)據(jù)庫表示,這種知識(shí)體系有兩個(gè)典型的作用:可以確定知識(shí)點(diǎn)教學(xué)的先后次序;可以錯(cuò)誤診斷。所有知識(shí)分為從易到難的多個(gè)層次,以知識(shí)點(diǎn)為索引用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存放在課件中,為實(shí)現(xiàn)個(gè)別化教學(xué)提供材料,同時(shí)也便于教學(xué)材料的擴(kuò)充。
4.教學(xué)策略庫的設(shè)計(jì)。教學(xué)策略即教學(xué)方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的教學(xué)過程,教學(xué)策略的選用由所教授知識(shí)以及學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)決定。教學(xué)策略庫中包含標(biāo)準(zhǔn)策略和自定義策略,教師可以根據(jù)不同的知識(shí)類型以及不同水平的學(xué)習(xí)者選用合理的教學(xué)策略模板,從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)智能。
每一個(gè)教學(xué)策略均對(duì)應(yīng)的“適應(yīng)學(xué)生類型”設(shè)定值,教師模型根據(jù)每一個(gè)學(xué)生的“學(xué)習(xí)歷史記錄”與該設(shè)定值進(jìn)行匹配,選擇合適的教學(xué)策略。系統(tǒng)還可以將教學(xué)策略模板對(duì)不同知識(shí)和不同能力的學(xué)生的教學(xué)效果記錄下來加以分析。
5.診斷模塊的設(shè)計(jì)。本模塊的主要功能是對(duì)學(xué)生的提問做出判斷,給出結(jié)論和解釋。這里主要是在綜合數(shù)據(jù)庫中搜索,對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行模糊匹配,并根據(jù)數(shù)據(jù)庫中關(guān)鍵詞的權(quán)值高低依次列出推理結(jié)果。如果學(xué)生問題中的有多個(gè)關(guān)鍵詞沒有匹配上時(shí),應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有知識(shí)進(jìn)行推理,得到最優(yōu)解作為臨時(shí)答案,同時(shí)將該問題記錄入數(shù)據(jù)庫,由教師回答。本模塊的推理判斷由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成。
四、ICAI課件設(shè)計(jì)中的教學(xué)原則
利用ICAI多媒體課件教學(xué)是一種新的教學(xué)思想和教學(xué)方式,還處于嘗試階段,在它的開發(fā)設(shè)計(jì)中有多種結(jié)構(gòu)和形式,也存在一些問題。筆者結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn),簡要介紹在ICAI設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循基本原則。
1.多媒體素材與知識(shí)的科學(xué)性相結(jié)合,是ICAI課件編寫中應(yīng)堅(jiān)持的首要教學(xué)原則。多媒體素材必須以反映英語語言規(guī)律的科學(xué)性為前提,切不可本末倒置,在系統(tǒng)開發(fā)中盲目追求界面精致、動(dòng)畫美觀。
2.多媒體課件應(yīng)方便與常規(guī)教學(xué)手段結(jié)合。不可一味追求多媒體教學(xué)課件在課堂上的展示,把由教師講述的內(nèi)容變?yōu)槎嗝襟w演示,把教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的口頭交流變?yōu)槿藱C(jī)對(duì)話,企圖用ICAI包括一切教學(xué)內(nèi)容。
3.以學(xué)生為中心的原則。ICAI系統(tǒng)應(yīng)該能充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,讓學(xué)生有多種機(jī)會(huì)在不同的情境下,應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)和探索解決實(shí)際問題的方案。
4.ICAI系統(tǒng)應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)。ICAI課件是針對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境而非教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì),在學(xué)習(xí)過程中要為學(xué)生提供各種信息資源(教學(xué)媒體和教學(xué)資料),這些資源用于支持學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作式探索。
5.ICAI系統(tǒng)的評(píng)價(jià)結(jié)果要能準(zhǔn)確、及時(shí)地反饋給學(xué)生,使學(xué)生知道自己的學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)效果,并據(jù)此變更學(xué)習(xí)策略、改進(jìn)學(xué)習(xí)方法。評(píng)價(jià)反饋功能不僅僅是指出“對(duì)”、“錯(cuò)”,而且要幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、改正錯(cuò)誤,還可指出要特別注意的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
6.系統(tǒng)要具有開放性和模塊化的特點(diǎn),具有普遍性的功能可單獨(dú)封裝,各模塊采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口,便于教師更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,也便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。
五、結(jié)論
ICAI比CAI具有更大的靈活性,它以教師和專家的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),利用邏輯分析和計(jì)算能力,對(duì)學(xué)生的信息進(jìn)行分析、計(jì)算、推理和決策,具有廣闊的發(fā)展前景。本文提出了一種動(dòng)態(tài)、智能的ICAI系統(tǒng)結(jié)構(gòu),進(jìn)行設(shè)計(jì)和系統(tǒng)原型開發(fā),從而可以更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的。
參考文獻(xiàn):
[1]劉煒,朱學(xué)增.ICAI的研究和發(fā)展概況[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,1994,14(5):17-20.
中圖分類號(hào)：tp 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a
收錄日期：2013年4月16日
計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的智能化源于20世紀(jì)五十年代后期。英國數(shù)學(xué)家圖靈在“計(jì)算機(jī)器與智能”一文中提出了著名的圖靈測試，用來測試一臺(tái)機(jī)器有無智能。當(dāng)時(shí)，麥卡錫和紐厄爾等人認(rèn)為機(jī)器能夠像人一樣思考的時(shí)代已經(jīng)近在咫尺，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要問題只是需要?jiǎng)?chuàng)建更大的、運(yùn)算速度更快的計(jì)算機(jī)。如果機(jī)器能夠像人一樣地思考這一命題成立，就可以據(jù)此提出一個(gè)合理的假設(shè)：人們能夠制造出聰明的機(jī)器，它能夠執(zhí)行需要人類思考才能完成的復(fù)雜任務(wù)，例如開展教學(xué)。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的智能化研究正是基于這樣的假設(shè)，從20世紀(jì)五十年代至今，在計(jì)算機(jī)科學(xué)、教育科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等學(xué)科專家的不懈努力下取得了不少成果。
普萊西于1924年發(fā)明了第一臺(tái)教學(xué)機(jī)器，但是直到20世紀(jì)五十年代，哈佛大學(xué)心理學(xué)家斯金納把他研究的操作條件反射和積極強(qiáng)化原理成功地運(yùn)用到教學(xué)機(jī)器上，在美國軍隊(duì)中進(jìn)行應(yīng)用并取得了良好的教學(xué)效果，使程序教學(xué)獲得社會(huì)的承認(rèn)并有了很大的發(fā)展，才導(dǎo)致了教學(xué)機(jī)器和程序教學(xué)的興起。程序教學(xué)（pi）就是將教學(xué)內(nèi)容按一定的邏輯順序分解成若干小的學(xué)習(xí)單元，編制成教學(xué)程序由學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)。程序教學(xué)具有小的學(xué)習(xí)步驟、自定學(xué)習(xí)進(jìn)度、積極反應(yīng)、即時(shí)反饋等特點(diǎn)，綜合使用比單個(gè)使用某種能產(chǎn)生更好的記憶效果，從而改善學(xué)習(xí)。如果將視、聽覺和做結(jié)合起來，那么學(xué)習(xí)效果會(huì)有更大的提高。通過多媒體條件下個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，智能教學(xué)系統(tǒng)能夠有效地支持學(xué)生看、聽和做，從而提高學(xué)習(xí)效率。但智能教學(xué)系統(tǒng)也存在著一些難以解決的問題，例如，如何讓學(xué)生從被動(dòng)地接受教學(xué)轉(zhuǎn)為主動(dòng)的建構(gòu)式學(xué)習(xí)；如何根據(jù)學(xué)生的需求和教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者和教學(xué)系統(tǒng)之間有效的知識(shí)通訊；如何在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下有效地支持個(gè)別化學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)等。此外，智能教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)需要領(lǐng)域?qū)＜摇⒅R(shí)工程師、教學(xué)專家的通力合作，開發(fā)難度大。由于人工智能技術(shù)自身的局限，當(dāng)前智能教學(xué)系統(tǒng)的智能化程度并不令人滿意。
20世紀(jì)九十年代以來，計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，為基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的多媒體教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建提供了有效的技術(shù)支持，數(shù)字化學(xué)習(xí)（e-learning）迅速成為人們崇尚的一種學(xué)習(xí)方式。但是，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，教學(xué)材料的選擇和組織往往缺乏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，容易造成數(shù)字化學(xué)習(xí)者的認(rèn)知超載和網(wǎng)絡(luò)迷航。為了提高網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量，一些智能教學(xué)系統(tǒng)的研究專家開始轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)研究。
在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者個(gè)體具有很大的差異性，具體表現(xiàn)在個(gè)人的能力、背景、學(xué)習(xí)風(fēng)格以及學(xué)習(xí)目標(biāo)等各個(gè)方面。即使是個(gè)體本身，在學(xué)習(xí)過程中其知識(shí)狀態(tài)也是在不斷變化和發(fā)展的。適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)（alss），是針對(duì)個(gè)體學(xué)習(xí)過程中的差異性而提供的適合個(gè)體特征的一種支持學(xué)習(xí)的系統(tǒng)。適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)本質(zhì)上是一類個(gè)別化的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)，它能夠提供一個(gè)適應(yīng)用戶個(gè)性化特征的用戶視圖，這種個(gè)性化的學(xué)習(xí)視圖不僅包括個(gè)性化的資源，而且包括個(gè)性化的學(xué)習(xí)過程和策略。適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)提供對(duì)不同學(xué)習(xí)者個(gè)別化需求的適應(yīng)，包括學(xué)習(xí)診斷、學(xué)習(xí)內(nèi)容、自主選擇學(xué)習(xí)策略等。對(duì)于相同的學(xué)習(xí)內(nèi)容，該系統(tǒng)可以為不同的學(xué)生提供不同的學(xué)習(xí)方式。不同的學(xué)習(xí)者通過適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)學(xué)習(xí)同樣的知識(shí)，會(huì)有不同的學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)內(nèi)容。
換言之，適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)提供的學(xué)習(xí)是個(gè)別化的、因人而異的，是符合學(xué)習(xí)者個(gè)人學(xué)習(xí)情況的。在其支持之下，學(xué)習(xí)者能夠以更快的速度，更加有效地進(jìn)行學(xué)習(xí)。由于學(xué)習(xí)者在適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)中不僅可以進(jìn)行個(gè)別學(xué)習(xí)，而且可以開展在線的協(xié)作學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式，適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)已經(jīng)超越了作為傳統(tǒng)意義上的輔助教學(xué)的工具，而是作為認(rèn)知工具、協(xié)作交流工具和情感激勵(lì)工具，可以作為導(dǎo)師、學(xué)習(xí)伙伴和學(xué)習(xí)工具。
近年來，我國不少學(xué)者開始對(duì)適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)進(jìn)行研究，例如開放的、通用的適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)外殼a-tutor；基于教師經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)的適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)在中小學(xué)校的應(yīng)用，等等。智能教學(xué)系統(tǒng)
主要特點(diǎn)在于能夠針對(duì)不同學(xué)生進(jìn)行因材施教，但由于該類系統(tǒng)過于強(qiáng)調(diào)理想化的教育，生硬的界面和過多的程序控制往往無法激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的主動(dòng)性或維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，因此，它的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用受到了較大的限制。計(jì)算機(jī)作為教師，監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)過程，執(zhí)行錯(cuò)誤診斷和生成提示信息采用知識(shí)表示技術(shù)，教學(xué)內(nèi)容由系統(tǒng)自動(dòng)安排多媒體，主要由文本構(gòu)成、輔以圖片、動(dòng)畫、聲音適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)開放的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)作為學(xué)習(xí)伙伴，或作為認(rèn)知工具、協(xié)作和交流工具、情感激勵(lì)工具由多媒體、超媒體構(gòu)成，采用適應(yīng)性超媒體、超文本系統(tǒng)綜合了生成性cai和面向幀的cai的設(shè)計(jì)思想，并規(guī)定了問題的描述格式，系統(tǒng)據(jù)此生成參數(shù)，然后在數(shù)據(jù)庫里查詢正確的答案。
卡內(nèi)基梅隆大學(xué)卡波納嘗試將人工智能（ai）技術(shù)應(yīng)用于cai系統(tǒng)，并設(shè)想了這樣一種教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)有一個(gè)包含教學(xué)主題材料和授導(dǎo)教學(xué)規(guī)律的知識(shí)庫，能夠用自然語言與學(xué)生對(duì)話，能夠以自然的方式從它的通用知識(shí)庫里面生成問題和反饋?？ú{按照上述設(shè)想建立了第一個(gè)智能化的地理教學(xué)系統(tǒng) scholar，它采用語義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示，建立了覆蓋學(xué)生模型，能夠自動(dòng)生成教學(xué)材料和問題，也是第一個(gè)能夠用自然語言與學(xué)生交互的系統(tǒng)。scholar 的出現(xiàn)標(biāo)志著智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（icai）的開始。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）23-0029-02
智能控制作為自動(dòng)化類專業(yè)的一門專業(yè)課程，要求學(xué)生了解控制學(xué)科發(fā)展的方向和前沿，熟悉智能控制的主要理論分支、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及發(fā)展趨勢等，掌握基本智能控制方法的結(jié)構(gòu)和算法，為未來實(shí)際工程應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。當(dāng)前，在國內(nèi)外備受關(guān)注的CDIO模式即把“構(gòu)思（Conceive）―設(shè)計(jì)（Design）―執(zhí)行（Implement）―運(yùn)作（Operate）”作為工程教育的環(huán)境背景，按照產(chǎn)品生命周期構(gòu)建課程體系，以課堂和項(xiàng)目相結(jié)合的方式進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到預(yù)想的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
考慮到安徽工程大學(xué)（以下簡稱“我?！保┳詣?dòng)化專業(yè)被確定為教育部“卓越計(jì)劃”試點(diǎn)專業(yè)，如何通過智能控制課程教學(xué)改革來提高教學(xué)質(zhì)量，充分借鑒CDIO先進(jìn)的教育理念，推行卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃，提高大學(xué)生的創(chuàng)新技能、實(shí)踐技能，協(xié)調(diào)課程體系對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)支撐力不強(qiáng)以及與我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和結(jié)構(gòu)的調(diào)整不相適應(yīng)的矛盾，創(chuàng)建適應(yīng)新形式發(fā)展需要的課程教學(xué)體系，同時(shí)促進(jìn)我國智能控制學(xué)科發(fā)展，是我校授課老師所面臨和亟待解決的問題。
一、智能控制課程分析
1.智能控制發(fā)展歷程
智能控制是一種新型自動(dòng)控制技術(shù)，代表了自動(dòng)控制的最新發(fā)展階段。[1]20世紀(jì)90年代中期之后，智能控制日益成熟，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年全球智能控制市場規(guī)模接近6800億美元，而我國智能控制行業(yè)規(guī)模也已經(jīng)達(dá)到4200億元。
智能控制思潮第一次出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代由Leonaes等人首次正式提出，[2]到了1987年，IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會(huì)和計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)在美國費(fèi)城聯(lián)合召開了智能控制國際學(xué)術(shù)討論會(huì)，智能控制正式作為一門新學(xué)科，登上歷史舞臺(tái)，而“智能控制”課程是在智能控制學(xué)科建立之后開設(shè)的。
國內(nèi)首部“智能控制”教材，是在1990年由中南大學(xué)蔡自興教授編寫電子工業(yè)出版社出版，蔡教授把遞階控制、專家控制、模糊控制、神經(jīng)控制、學(xué)習(xí)控制作為智能控制課程的初步框架和主要研究分支。[1]隨后，王耀南、李士勇、李人厚、孫增圻等專家也編寫了智能控制相關(guān)教材。這些教材出版對(duì)我國智能控制課程教學(xué)發(fā)揮了積極的作用，為智能控制學(xué)科建設(shè)和人材培養(yǎng)做出突出貢獻(xiàn)。[3]
近年來，國內(nèi)學(xué)者對(duì)智能控制的研究十分活躍，舉行各種與智能控制有關(guān)的學(xué)術(shù)討論會(huì)，如全球智能控制與自動(dòng)化大會(huì)（World Congress on Intelligent Control and Automation，WCICA）、中國智能自動(dòng)化會(huì)議（Chinese Intelligent Automation Conference，CIAC）、中國控制會(huì)議（Chinese Control Conference，CCC）、中國控制與決策會(huì)議（Chinese Control and Decision Conference，CCDC）等，這標(biāo)志我國智能控制作為獨(dú)立學(xué)科已正形成。[2]
2.智能控制理論體系
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能控制理論和技術(shù)得到不斷的發(fā)展和完善，受到越來越多科研工作者的關(guān)注。常規(guī)的智能控制方法主要包括：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、分級(jí)遞階控制、專家系統(tǒng)控制以及其他仿人智能控制等。[3，4]
（1）模糊控制：將人類專家對(duì)特定對(duì)象的控制經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用模糊集理論進(jìn)行量化，轉(zhuǎn)化為可數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)的控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制，其主要包括輸入模糊化、模糊規(guī)則庫、模糊推理以及輸出逆模糊化四個(gè)部分。
（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制：是人工智能、認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、非線性動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的交叉熱點(diǎn)，它利用大量的人工神經(jīng)元按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)互連，構(gòu)建具有仿人控制的功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雖然不善于顯式表達(dá)知識(shí)，但具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力，能夠任意逼近復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，對(duì)高度非線性和嚴(yán)重不確定性系統(tǒng)的控制方面具有良好效果。
（3）分級(jí)遞階控制：是從工程控制論的角度總結(jié)人工智能與自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織的關(guān)系之后逐漸形成的，主要由組織級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)和執(zhí)行級(jí)構(gòu)成。其中組織級(jí)起主導(dǎo)作用，涉及知識(shí)的表示與處理，主要應(yīng)用人工智能；協(xié)調(diào)級(jí)在組織級(jí)和執(zhí)行級(jí)間起連接作用，涉及決策方式及其表示，采用人工智能及運(yùn)籌學(xué)實(shí)現(xiàn)控制；執(zhí)行級(jí)是底層，具有很高的控制精度，采用常規(guī)自動(dòng)控制。
（4）專家系統(tǒng)控制：是指具有模糊專家智能的功能，采用專家系統(tǒng)技術(shù)與控制理論相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)的控制策略，它是人工智能應(yīng)用領(lǐng)域最成功的分支之一，由知識(shí)庫、推理機(jī)、解釋機(jī)制、知識(shí)獲取系統(tǒng)以及綜合數(shù)據(jù)庫五個(gè)部分組成。在工業(yè)過程控制中主要呈現(xiàn)直接專家控制和間接專家控制兩種形式。
二、智能控制課程教學(xué)改革
1.理論教學(xué)
UNESCO在2010年的工程學(xué)報(bào)告中指出，工程是人類面臨的最大挑戰(zhàn)和機(jī)遇，為了滿足卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃要求，我校重新修訂課程教學(xué)大綱，調(diào)整了各知識(shí)點(diǎn)的學(xué)時(shí)分配，擴(kuò)大了知識(shí)面的覆蓋范圍，并提高了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所占學(xué)時(shí)比例，注重實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容設(shè)置。在課程建設(shè)考慮理論與實(shí)踐的均衡，避免理論與實(shí)踐用脫節(jié)，教材選用為王耀南主編、機(jī)械工業(yè)出版社出版的《智能控制理論及應(yīng)用》，[5]總共設(shè)計(jì)30個(gè)學(xué)時(shí)，具體如圖1所示。概述部分為2個(gè)學(xué)時(shí)，主要講解智能控制理論的歷史背景、研究現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢；模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是本課程主要講解部分，分別安排9個(gè)學(xué)時(shí)；分級(jí)遞階控制與專家系統(tǒng)控制部分要求學(xué)生以了解為主，因此分別安排4個(gè)學(xué)時(shí)；最后，剩余2個(gè)學(xué)時(shí)講解當(dāng)前最新的一些智能控制方法，目的為擴(kuò)展學(xué)生的視野。
考慮到“智能控制”課程涉及的知識(shí)面較為廣泛，因此，在教學(xué)過程中，教師主要擔(dān)負(fù)組織者、引導(dǎo)者的職責(zé)，課堂上注重采用啟發(fā)式的教學(xué)模式，并增加案例講解，讓學(xué)生明確課程教學(xué)服務(wù)于國家戰(zhàn)略需要和行業(yè)需要，如：液浮陀螺儀溫控系統(tǒng)的模糊控制策略設(shè)計(jì)、單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。鼓勵(lì)學(xué)生自由探討，實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中的互動(dòng)，提高學(xué)生的認(rèn)知能力。
2.實(shí)踐教學(xué)
本課程專業(yè)性很強(qiáng)，學(xué)生缺少對(duì)智能控制方法的感性認(rèn)識(shí)，且受學(xué)時(shí)數(shù)的限制，因此鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分利用課余時(shí)間。[6]每次課后，有針對(duì)性地預(yù)留課外作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)，這有利于老師教學(xué)內(nèi)容的精練講解，學(xué)生對(duì)智能控制的熟悉掌握，引導(dǎo)學(xué)生注重工程能力和自主學(xué)習(xí)能力的提高。
另外，在“智能控制”教學(xué)計(jì)劃中，安排6個(gè)學(xué)時(shí)作為實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生獨(dú)自設(shè)計(jì)相關(guān)智能控制器，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，增加對(duì)模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的熟練程度。實(shí)驗(yàn)采用先講解、后實(shí)驗(yàn)、再總結(jié)的方式進(jìn)行。為了保證實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，每20位學(xué)生安排1名指導(dǎo)教師。實(shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)之前完成預(yù)習(xí)報(bào)告；實(shí)驗(yàn)中學(xué)生每人一臺(tái)機(jī)，獨(dú)立記錄實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師全程答疑輔導(dǎo)；實(shí)驗(yàn)后學(xué)生及時(shí)上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)名稱、內(nèi)容、方法、步驟、結(jié)果及個(gè)人心得、體會(huì)。
3.教學(xué)手段
為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，授課借助先進(jìn)的教學(xué)軟件。在相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)展開前，可通過實(shí)例模擬讓學(xué)生初步了解相關(guān)方法，再切換到理論知識(shí)的講解，以幫助學(xué)生做到思維的自然過渡。
課堂還采用多媒體教學(xué)，以提高學(xué)生獲取信息的效率。多媒體課件制作過程中，力求圖文并茂，能吸引學(xué)生的注意力，這有利于實(shí)現(xiàn)情景式的教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，變被動(dòng)教育為主動(dòng)教育，使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解。[7，8]
4.考核方式
本課程理論性較強(qiáng)，為避免“一張?jiān)嚲矶ㄇぁ睅淼谋锥?，課程成績采用多元化考核制度，主要包括：平時(shí)成績（30%）、實(shí)驗(yàn)成績（30%）和期末考試成績（40%）。
三、結(jié)束語
綜上所述，我國的智能控制教育已取得了可喜成績，我校在研究專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和現(xiàn)有教學(xué)資源基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)相關(guān)高校成功教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并不斷完善智能控制學(xué)科教學(xué)的方法、手段、策略，研究制訂新的大綱，開發(fā)設(shè)計(jì)多媒體課件，與時(shí)俱進(jìn)，緊密圍繞“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的重點(diǎn)和目標(biāo)，為培養(yǎng)敢創(chuàng)新、會(huì)創(chuàng)造的高質(zhì)量人才不斷努力。
參考文獻(xiàn)：
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在當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展引起的智能化普遍應(yīng)用的情況下，深入探索智能教學(xué)環(huán)境下的教育理念、教學(xué)模式和教學(xué)方法，充分利用現(xiàn)有信息技術(shù)成果，研究更加先進(jìn)的智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模型，不僅可行，而且也是智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)研究、開發(fā)和應(yīng)用中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。文章擬主要分析當(dāng)前智能化教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)方法。
一、智能化教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)
智能教學(xué)系統(tǒng)是以認(rèn)知科學(xué)為理論基礎(chǔ)，綜合利用人工智能技術(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種對(duì)學(xué)生實(shí)施有效教學(xué)的技術(shù)。系統(tǒng)的智能性主要表現(xiàn)為能夠?qū)崿F(xiàn)“一對(duì)一”的教學(xué)，這種教學(xué)模式被譽(yù)為是最有效果的教學(xué)方式?！耙粚?duì)一”的教學(xué)方式可以歸結(jié)為以下三點(diǎn)：（1）指導(dǎo)教師可以采用測試和問題的方式來探測學(xué)生實(shí)時(shí)的知識(shí)狀態(tài)。（2）在學(xué)生開始學(xué)習(xí)某個(gè)知識(shí)之前，指導(dǎo)教師能夠?yàn)樗O(shè)計(jì)一條從最基礎(chǔ)知識(shí)到某一個(gè)具體知識(shí)的學(xué)習(xí)路徑。（3）在教師和學(xué)生的交互過程中，教師能夠了解潛在的探測此學(xué)生所具有的學(xué)習(xí)風(fēng)格，并且提供風(fēng)格匹配的教學(xué)材料給學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。
基于以上的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及人工智能技術(shù)，設(shè)計(jì)和開發(fā)一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的智能教學(xué)系統(tǒng)來模擬人類教師的教學(xué)方式和行為已經(jīng)成為可能，并且很有前景。使用具有智能性的智能教學(xué)系統(tǒng)，將可以有效地彌補(bǔ)其教育教學(xué)上的缺陷和不足，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提高教學(xué)效率，對(duì)教育具有極大的推動(dòng)作用。
二、智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
1.智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理
進(jìn)行科學(xué)的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須從了解學(xué)習(xí)的發(fā)生機(jī)制和學(xué)習(xí)的本質(zhì)問題入手。教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是架設(shè)于學(xué)習(xí)理論與教育教學(xué)實(shí)踐之間的一座橋梁。縱觀教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展軌跡，可以清晰地看到學(xué)習(xí)理論對(duì)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響最為深刻。每一次學(xué)習(xí)理論的發(fā)展，都必然為教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來巨大的觸動(dòng)和沖擊。學(xué)習(xí)理論的發(fā)展大致可以分為行為主義學(xué)習(xí)理論、認(rèn)知廣義學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和人本主義學(xué)習(xí)理論等，所以相應(yīng)地出現(xiàn)了基于行為主義的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論、基于認(rèn)知主義的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論、基于建構(gòu)主義的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和基于人本主義的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論。
2.智能教學(xué)系統(tǒng)的的主要功能
智能教學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵在于能夠?qū)W(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢驗(yàn)并能夠給出相應(yīng)的學(xué)習(xí)建議，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的智能化。主要功能包括：
(l)建立教學(xué)內(nèi)容的智能知識(shí)庫。根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，按知識(shí)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的劃分，并建立學(xué)習(xí)要素的數(shù)據(jù)庫。
(2)對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)。學(xué)習(xí)效果是學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要標(biāo)志，學(xué)習(xí)過程包括在線學(xué)習(xí)、在線練習(xí)、在線測試、實(shí)踐教學(xué)，收集學(xué)習(xí)過程信息，進(jìn)而對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。
(3)學(xué)習(xí)指導(dǎo)和建議。根據(jù)學(xué)習(xí)情況給出學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)，然后根據(jù)學(xué)習(xí)效果給出學(xué)習(xí)指導(dǎo)和學(xué)習(xí)建議，從而使學(xué)習(xí)過程具有更強(qiáng)的針對(duì)性，以達(dá)到提高學(xué)習(xí)質(zhì)量的目的。
(4)學(xué)習(xí)導(dǎo)航。及時(shí)收集學(xué)生的應(yīng)答信息，并加以分析處理，評(píng)判學(xué)生的成績；為不同的學(xué)生選擇不同的教學(xué)內(nèi)容，將學(xué)生不具備學(xué)習(xí)條件的知識(shí)過濾掉；幫助學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，判斷并標(biāo)示出學(xué)生當(dāng)前最需要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，提供針對(duì)性的個(gè)別輔導(dǎo)和適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充材料。
（5）教學(xué)方法。允許學(xué)生用自然語言與計(jì)算機(jī)導(dǎo)師進(jìn)行交流，這樣就突破了傳統(tǒng)的學(xué)法指導(dǎo)和教法，并且教法還可以針對(duì)特定學(xué)生進(jìn)行，即“一對(duì)一”教學(xué)模式。
3.智能教學(xué)系統(tǒng)的組成
(1)領(lǐng)域模型。存放傳授給學(xué)生的課程專業(yè)知識(shí)，還能生成問題，提供對(duì)問題的正確解答以及求解問題的過程。領(lǐng)域模型一般包含兩方面的知識(shí)：一是有關(guān)課程的內(nèi)容，二是有關(guān)應(yīng)用這些知識(shí)來求解問題的知識(shí)，即過程知識(shí)。知識(shí)表示方法有語義網(wǎng)絡(luò)、規(guī)則等。
(2)診斷模型。利用診斷規(guī)則來分析學(xué)生的響應(yīng)，判斷學(xué)生己經(jīng)懂得的知識(shí)或?qū)W生產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念，并傳遞到學(xué)生模型的當(dāng)前狀態(tài)中去。
(3)學(xué)生模型。準(zhǔn)確反映學(xué)生的知識(shí)水平、學(xué)習(xí)能力等，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)個(gè)別化教學(xué)提供依據(jù)。
(4)教師模型。結(jié)合教學(xué)策略和課程結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)，為學(xué)生選擇問題供他們解答，監(jiān)督和評(píng)價(jià)他們的行為，當(dāng)學(xué)生需要時(shí)為他們選擇適當(dāng)?shù)难a(bǔ)習(xí)材料。教師模型中，交叉和解釋模式以及學(xué)生模型是實(shí)現(xiàn)“面向個(gè)人以交互方式進(jìn)行教學(xué)”的具體手段。教師模型中采用的教學(xué)策略主要有診斷或排錯(cuò)法、蘇格拉底法、教練法等。
(5)人機(jī)接口。人機(jī)接口作為學(xué)生與系統(tǒng)之間交流信息的媒介，它所提供的表達(dá)知識(shí)和信息的手段必須是學(xué)生熟悉并便于使用的。
4.智能教學(xué)系統(tǒng)的使用
學(xué)生使用教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，可以自己選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，也可以在教師模型的作用下由系統(tǒng)引導(dǎo)進(jìn)入某一教學(xué)單元。教師利用測試結(jié)果，通過診斷模塊和診斷規(guī)則來判斷學(xué)生當(dāng)前的認(rèn)知能力，通過學(xué)生的總體認(rèn)知能力來決定學(xué)生下一步的行為。
（1）教學(xué)診斷模塊。主要負(fù)責(zé)判斷學(xué)生對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，進(jìn)而能判斷學(xué)生的當(dāng)前知識(shí)水平，為判斷學(xué)生的認(rèn)知能力提供依據(jù)。
（2）能力測定模塊。主要負(fù)責(zé)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)之前、教學(xué)期間和教學(xué)之后都要進(jìn)行。通過評(píng)價(jià)取得反饋信息以修正、完善教學(xué)計(jì)劃，為教師模型制定正確的教學(xué)策略提供條件，保證教學(xué)的順利完成。它是本系統(tǒng)的重要部分。
（3）學(xué)生行為評(píng)定。對(duì)學(xué)生行為的評(píng)價(jià)，依據(jù)評(píng)價(jià)的目的不同，分絕對(duì)評(píng)價(jià)和相對(duì)評(píng)價(jià)兩種方法，系統(tǒng)中以教學(xué)目標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行絕對(duì)評(píng)價(jià)，以掌握學(xué)生達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的程度和診斷學(xué)生知識(shí)、能力結(jié)構(gòu)中的缺欠，即根據(jù)專家知識(shí)庫中的測試題目信息及學(xué)生的回答情況，給出分析結(jié)果及相應(yīng)各認(rèn)知能力不同層次的分?jǐn)?shù)比重，為制定相應(yīng)的教學(xué)策略提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
（4）試題評(píng)定。主要是對(duì)試卷的要求進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，包括學(xué)生測試的內(nèi)容是否是學(xué)習(xí)過的，是否符合教學(xué)大綱的要求，試題分?jǐn)?shù)的比例是否符合難度比例、認(rèn)知層次比例和各章節(jié)的分配比例。
（5）教學(xué)內(nèi)容生成。系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知能力、當(dāng)前的知識(shí)水平和學(xué)習(xí)歷史，利用教學(xué)策略生成個(gè)性化教學(xué)內(nèi)容。
三、結(jié)語
智能教學(xué)系統(tǒng)能監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，實(shí)現(xiàn)教學(xué)各環(huán)節(jié)的知識(shí)共享與交互，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的按需學(xué)習(xí)和教師的因材施教，體現(xiàn)“以學(xué)習(xí)者為中心”的教學(xué)思想。但是，目前的智能教學(xué)系統(tǒng)的研究可以說仍然處于基礎(chǔ)理論的研究階段，其主要的研究方法就是將遠(yuǎn)程教學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)的智能教學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合，運(yùn)用人工智能技術(shù)來更加有效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)的個(gè)性化和智能化。
參考文獻(xiàn):
[1]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].算機(jī)工程與應(yīng)用，2005，(3)：229-232.
