（教育技术学专业论文）智能答疑系统的策略研究.pdf

北京邮电大学硕上论文智能答疑系统的策略研究 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知， 除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名： ! 匿硷盔臣 本人承担一切相关责任。 同期：2 9 1 基：坚：兰 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构 送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部 分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文 在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注 释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： ! 毯盆碰 日期： 垒q 垒蛩：垫：k 导师签名：= 盘i 硷必：同期：盐盘：篁：2 2 智能答疑系统的策略研究 摘要 随着网络技术和信息技术的飞速发展，新一代的远程教育进入了网 络时代，网络教育克服了教育资源和教育方法等方面的限制，使得原来 无法实现的个性化教育成为可能，但同时，由于师生在时间和空间上分 离的本质特征给远程学习者带来了比传统的课堂学习者更加复杂的困 难，给远程学习者提供完善的学习支持服务体系成为远程教育研究领域 中的重要主题。随着我国远程教育在校生人数的增多，探讨为数量如此 巨大的学生提供在线学习支持是保证我国远程教育质量的重大课题。目 前国内外很多研究机构在尝试开发智能答疑系统，以便即时消除学习疑 难，改善网上的教学效果。 要提供有效的学习支持，就需要根据远程学习者的特点，对远程学 习者的学习规律进行总结，采取相应的策略。本文从提高系统智能性的角 度，在系统模型，课程领域知识库，提高检索效率和质量等方面提出了 相应的策略，并进行了初步实现。 通过分析智能答疑系统的教育理论基础，对国内外智能答疑系统的 现状研究，确立了基于协作学习模式和信息检索技术的系统模型和工作 流程，并探讨了如何开展协作，如何设立激励机制在平等、互助的氛围 中相互交流获得最大化个人和小组成果。在课程领域知识库方面，深入 研究了本体及其构建方法，借鉴人工智能、语义网等领域的研究成果， 探索了利用本体构建领域知识库，优化查询结果的方法。在提高检索效 率和质量方面，重点设计了基于倒排索引的数据库系统和基于关键词语 的文本特征选择及权重计算方案，方案以t f i d f 算法为基础，根据答疑系 统的实际需要，加入了基于关键词语的特征选择。权重计算综合了词语 位置、词语关系、词语长度以及资源库可信度等信息，突出了教学资源 的特点以及关键词语的贡献，弥补了t f i d f 算法的缺陷，优化了原有的 自动答疑系统。 论文最后总结了研究的成果和不足，探讨了进一步研究的方向。 关键词：智能答疑本体策略t f i d f s t r a t e g yr e s e a r c ho fi n t e l l i g e n t q u e s t i o na n s w e rs y s t e m a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fn e t w o r kt e c h n o l o g ya n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , t h e n e wg e n e r a t i o nd i s t a n c ee d u c a t i o nc o m ei n t ot h en e t w o r ka g e n e t w o r ke d u c a t i o n o v e r c o m e st h er e s t r i c t i o no fl i m i t e de d u c a t i o nr e s o u r c ea n dt r a d i t i o n a lm e t h o d ，m a k et h e i n d i v i d u a t i o ne d u c a t i o nw h i c hi sf o r m e r l yu n r e a l i z e db e c o m ep o s s i b l e b u tt e a c h e r sa n d s t u d e n t sa r es e p a r a t e di nt i m ea n ds p a c e ，w h i c hb r i n g sm o r ed i f f i c u l t yt ot h ed i s t a n c e l e a r n e r s op r o v i d i n gp e r f e c tl e a r n i n gs u p p o r ts e r v i c eb e c o m et h ei m p o r t a n tt o p i ci n d i s t a n c ee d u c a t i o nr e s e a r c hf i e l d w i t ht h ei n c r e a s i n gn u m b e ro fd i s t a n c el e a r n e ri no u r c o u n t r y , d i s c u s so f f e r i n gt h eo n l i n el e a r n i n gs u p p o r t ，w h i c he n s u r e st h eq u a l i t y a n d s u c c e s so fd i s t a n c ee d u c a t i o n ，b e c o m em o r ei m p o r t a n t n o wm a n yr e s e a r c ho r g a n i z a t i o n s a t t e m p tt oe x p l o i ti n t e l l i g e n tq u e s t i o na n s w e r i n gs y s t e m ，i no r d e rt os o l v es t u d yd i f f i c u l t y i nt i m ea n di m p r o v et h ee f f e c to fn e t w o r kt e a c h i n g t oo f f e r i n gt h ee f f e c t i v el e a r n i n gs u p p o r ts e r v i c e ，w es h o u l dc o n s i d e rt h ec h a r a c t e ro f d i s t a n c el e a r n e ra n ds u m m a r i z et h e i rs t u d yr u l e s ，t oa d o p t i n gc o r r e s p o n d i n gs t r a t e g y t o e n h a n c et h es y s t e m si n t e l l i g e n c e ，t h ep a p e rp u tf o r w a r d ss o m es t r a t e g i e sf r o mt h es y s t e m m o d e l ，c o u r s ef i e l dr e p o s i t o r ya n di m p r o v i n gs e a r c hs p e e da n dq u a l i t y b ya n a l y s i si n t e l l i g e n tq u e s t i o na n s w e r i n gs y s t e m s b a s i ce d u c a t i o n a lt h e o r y , a n a l y z i n gc u r r e n ts i t u a t i o no ft h ed o m e s t i ca n do v e r s e as y s t e m ，t h ep a p e re s t a b l i s h e s s y s t e mm o d ea n dw o r k i n gf l o w , w h i c ha r eb a s e dc o o p e r a t i o ns t u d ym o d ea n di n f o r m a t i o n s e a r c ht e c h n o l o g y a sw e l la sd i s c u s s i n gh o wt od e v e l o pc o o p e r a t i o n ，h o wt os e tu pi n s p i r i t m e c h a n i s mt og e tt h em o s tp r o d u c t i o ni n t h ee q u a l i t ya n df r i e n d l yi n t e r c o m m u n i o n a t m o s p h e r e i nt h ec o u r s ef i e l dr e p o s i t o r ya s p e c t ，l u c u b r a t et h eo n t o l o g y a n di t s c o n s t r u c t i n gm e t h o d ，c o n s i d e r i n g t h ea r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e l a t e n ts e m a n t i cn e t w o r k r e s e a r c hf r u i t s ，e x p l o r et h em e t h o do fu s i n go n t o l o g yt ob u i l dd o m a i nr e p o s i t o r y , s oa st o 4 ：= ；竺：? a 础r ：s 紫m h o r d e rl oa d v a n c 堍s e a r c he 船c i e n c ya n d q u a l i t y ，d e s i g l l s c h 锄e b a s e d 抽v e n e d 抽d e x d a t a - b a s es y s t e ma n dk e y w o r d st e x t c h a r a c t e rc h o 矗i n ga 二 ? i ：n t 协g m 吼h o d s 删c h i r n p r o v et f i d fa 舶m 眺，g i v ep r o m i n e n c el 。t h e r e l i a b j l 夏y 。f e a c h l n g 。s o u 觥a n dk e yw o r d sl 。c a t i 。n ，l e n g t ha n d t e l a t i 。n s h i p ，。p i m i z i n gt h ei n t r 二s i c i n t e l l i g e n tq u e s t i o n a n s w e r i n gs v s t e m 。 a tl a s ti nm y p a p e rs u m m a r i z et h e t h ef u r t h e rd i r e c t i o no ft h e r e s e a r c h 佗s u l t sa n ds h o r t a g eo ft h i s r e s e a r c h ，d i s c u s s i n g k e y w o r d s ：h l t e l l i g e n tq u e s t i o na n d a n s w e r i n g ，0 n t 。1 。g y s t r a t e g y ，t f i d f 5 北京邮电大学硕十论文智能答疑系统的策略研究 第一章绪论 本章对本文的研究课题做一个简单的剖析，指出研究选题的背景，然后通过对现 存答疑形式的调研来阐明本文研究的目的和意义，指出所要解决问题的关键建立 智能答疑系统，随后介绍了本文的主要研究工作和主要创新点。 1 1 论文选题背景 远程教育一词最早出自于1 8 9 2 年美国w i s c o n s i n 大学的目录中，在这1 0 0 多年的历 史进程中由只能通过邮寄印刷或手写材料等发展到今天利用网络技术、多媒体技术等 现代信息技术把不同地域的多功能教室和计算机通过网络连接起来，实现时空上相对 分离的教师和学生，学生和学生之间实时或非实时交互学习。 1 1 i 远程教育环境下学习者的学习特征 远程开放教育教学过程的特点在于教师和学生处于准分离状态。因此其教学活动 必须借助各种媒体来完成。教育者提供完善的学习支助服务，通过媒体进行教学和指 导，学习者根据自己的学习需求、学习方法、学习进度、学习方式等具体情况选择课 程、媒体教材、时间地点。因此，自主学习成为远程开放教育环境下重要的学习模式。 自主学习不等于绝对孤立地自学，它是主动的、有主见的学习，主动学习是自主学习 的核心和本质，它的内容包括自我识别，自我计划，自我选择，自我监控等。 与传统的校园教学环境相比，远程学习者所处的学习环境更为复杂、多样。学习 者和教师都分布在不同地方，教学过程和人际间的交流主要是通过通信媒体和技术来 实现。以媒体作为中介的交流和面对面的交流相比有许多的局限；各种形式的教育资 源虽然丰富但却难适用具体的教学或学习；学习的形式更加多样化；这就对远程学习 者操作媒体的能力、自主学习能力等都提出的更高的要求。但由于远程学习者来源广 泛，社会角色复杂。其学习动机、知识基础、学习经历千差万别，学习环境、工学矛 盾、发展需求等各方面都存在极大的差异。其自主学习的能力更是参差不齐，这些直 接影响着学习者最终的学习效果。 i i 2 学习支持服务体系的必要性 现代远程教育的自主学习应是在完整的学习支持服务体系下的主动学习，学习支 助服务是以学生为中心的远程学习顺利发生和有效达标的重要组织条件和保证。远程 北京邮i 乜人学硕l 论文 智能答疑系统的策略研究 教育的实践探索和理论研究都表明，除了课程资源开发创作设计和发送外，要保证远 程学生的支助服务的有效和成功，为学生提供包括双向通信人际交流在内的学习支助 具有重大意义。为此，我们应充分体现因材施教的个性化教育，建立起完善的学习支 持服务体系。 学生学习支持服务是远程教学院校及其代表教师等为远程学生提供的以师生或 学生之间的人际面授和基于技术媒体的双向通信交流为主的各种信息的、资源的、人 员的和设施的支持服务的总和，其目的在于指导、帮助和促进学生的自主学习，提高 远程学习的质量和效果砼1 。完整的学习支持服务主要包括：信息、资源、人员、和设 施方面的服务的总和，包括集体教学、个别辅导、学习小组、学习方法指导、制定学 习计划、信息咨询、通信和电话交流、广播和电视辅导、基于计算机网络的同步或异 步交流、文字辅导材料、作业批改，辅导答疑等等。其中答疑是一个很关键的环节， 虽然远程院校为学生提供了多种学习资源，但因为缺少了教师面对面的解说和演绎， 有效的同学问的相互探讨，课程教学的内容对于他们来说可谓难度不小，在他们对所 学知识发生困惑疑难的时候，给予及时准确的答疑和帮助成了不可或缺的内容。因此， 在远程教学平台中，答疑系统成为网上教育的重要组成部分，它在加强教师和学生的 交流、帮助学生明确问题的所在和获得自己真f 需要的答案信息方面具有不可或缺的 作用。我国远程教育在校生人数已经超过3 0 0 万人，探讨为数量如此巨大的学生提供 在线学习支持是保证我国远程教育质量的重大课题。 1 2 研究的目的和意义 1 2 1 现存的答疑形式的不足 现在网上辅导答疑有多种形式：b b s ( 也叫做讨论区、网上论坛) 、e - m i a l ( 也 叫做电子邮局) 、网上答疑室( 聊天室) 、视频会议系统( 包括语音值机答疑、视频 值机答疑) ，短信。 但存在着如下问题：内容不易组织私密性；信息不能共享；信息交流简单；信息 只能依靠语音描述呈现方式单一；需额外硬件配置，带宽要求高；且都是以教师为主 体来实现，在主体缺乏的情况下辅导答疑难以实施，如果大量的学生在任何时间和任 何地点向教师提出大量的问题，则可能导致同一时间提交的问题数过多，而教师将无 法及时进行解答。教师的负担较重对教师素质的要求也很高。 9 北京邮电大学硕上论文智能答疑系统的策略研究 实时( 同非实时( 异 支持的交互模式优点缺点 步) 交互步1 交互 b b s_ 多点对多点开放性，共享件内容不易组织 支持个别化学私密性，信息不 e m a i l 一点对多点，点对点 习能共享 网上答疑室 0 一点对多点，点对点即时性 信息交流简单 信息只能依靠 语音值机答疑 - 一点对多点，点对点传输快，效果好语音描述，呈现 方式单一 直观，生动， 需额外硬件配 视频值机答疑 一点对多点，点对点信息呈现方式 置，带宽要求高 多样 表1 - 1 传统答疑方式的交互性比较 1 2 2 智能答疑系统的必要性 根据学科的教学经验，由于课程的内容具有经典和普遍意义，学生对课程的理解 一般都有相似之处，提出的问题实质性内容有6 0 一7 0 是相同的，如果能有一种自动 的答疑系统来帮助教师来处理这些重复性的问题，则可减轻教师的负担，并且缩短学 习者获得反馈的时间，即时消解疑难。 智能答疑系统有以下优势： 提高教学效率：在自动答疑系统中，可以对一些简单的公共问题和概念提供 详细的解答和解释，这样可以避免在教学中老师将大量的时间和精力花费在 基本概念的解释上，从而可以投入更多的时间和精力对疑难问题进行深入的 讨论和交流等。 改善网上教学的效果：利用自动答疑系统的统计功能，根据学生在课程学习 过程中所反映和提出的共同问题的统计数据分析，授课教师、课件开发人员 以及在远程教学过程中涉及的管理者和参与者，都能够快速、直接调整教学 的内容、进度或改善教学的方式，从而来提高教学的效果。 改善网上教学环境的设计。 丰富教学资源：学生可以根据以往学生的问题和解答信息，来找到自己问题 的解决方法，即可以从以往学生的问题中获取收获；教师也可以利用这些答 疑资源来有针对性地制定教学内容和教学进度。 1 0 北京邮电大学硕一i ：论文智能符疑系统的策略研究 1 3 作者的研究内容及主要工作 作者的主要工作包括四个方面： 第一梳理了智能答疑系统涉及的基本理论知识和当前研究进展。 第二根据调研的情况，依照相关理论设计了系统模型和工作流程。 第三研究知识库的构建技术，提出了构建课程领域本体库的方法，设计了计算 机组成原理课程领域本体。 第四参与系统的开发实现工作，讨论了在提高检索效率和质量方面的改进方案， 并对实验系统的服务性能进行了分析。 1 4 论文的组织安排 第一章绪论部分主要介绍了论文的选题背景，研究的目的和意义及作者的主要工 作。 第二章介绍了相关的教育理论，主要有建构主义学习理论，协作学习模式等，并 调研了智能答疑系统国内外研究的现状。 第三章完成了系统模型和工作策略的设计。在分析现有智能答疑的基础上，依据 前面提出了理论基础，设计了智能答疑的主要流程、系统模型和激励机制。 第四章设计并建立了课程本体知识库。介绍林知识表示的相关内容，讨论了建立 知识库的原则和方法，根据领域本体的构建方法，以计算机组成原理课程为例，利用 本体构建工具建立专业领域课程本体知识库。 第五章结合实际工作提出了提高系统的检索效率和质量的策略。内容包括倒排索 引技术，多线程查询，缓存c a c h e 技术，基于关键词语的文本特征选择及权重计算方 案等，并对系统服务性能做了分析。 第六章是论文的总结部分。指出了论文的不足之处，探讨了进一步研究的方向。 北京邮电大学硕上论文 智能答疑系统的策略研究 第二章智能答疑系统理论研究及现状分析 本章主要介绍了智能答疑系统所涉及的教育理论，基于网络的智能答疑系统创设 了基于问题的探索学习情境，能实现实时和非实时的协作学习，有利于学习者对知识 的主动建构，在平等、互助的氛围中相互交流，取得良好的学习效果。本章还介绍了 国内外智能答疑系统的研究现状，并对相关技术做出了总结。 2 1 关于智能答疑的理论研究 2 1 1 认知心理学 广义的认知心理学是指以认知过程为主要研究对象的各种心理学流派和理论，狭 义的认知心理学仅指自2 0 世纪以后产生的信息加工认知心理学，又称为现代认知心 理学，认知心理学强调个体的心理认知在学习过程中扮演着极重要的角色，个体在与 环境的交互作用中，会主动选择甚至操纵外在环境的刺激，透过感官觉察、注意、辨 识、转换、记忆等内在一t 3 理活动，以吸收外界信息、建立知识组织。认矢h , t 3 理学的理 论内容包括认知结构及信息处理两部分，认知结构探讨知识在人类认知体系的结构， 而信息处理则提出一套转换模式，解释外界信息融入个体认知体系的过程。 2 1 2 人本主义心理学 人本主义心理学家强调学习和行为中人的因素。他们认为，情绪、情感、志向、 态度、价值观和人际之间的关系在学习和人格的发展中起重要作用，学习是师生之间 和班集体成员之间种人际的相互影响，在这种相互影响中，全部参与者均持有各自 的经验、智力、情感、价值观、志向和技能，对情境产生影响，如果教师能与学生建 立良好的交往关系，他便能引导学生发挥潜能，达到最佳学习效果。人本主义心理学 理论，主要包括马斯洛的需要层次理论和罗杰斯的学生中心论。 马斯洛的需要层次理论认为人类有五种需要，即生理的需要、安全的需要、归属 和爱的需要、自尊的需要和自我实现的需要。其需要层次一个比一个更高级，更有价 值。就网络环境下的协作学习而言，由于它为学习者创造了人际交往的条件，为学生 提供了更多的互助学习机会，这在很大程度上满足了学生交往的需要、自尊的需要、 自我实现的需要。因此，在网络协作学习中，小组成员之间互相关心、互相帮助、互 1 2 北京邮i 乜大学硕， ：论文 智能答疑系统的策略研究 相促进、合作交流，满足了他们的交往需要，即归属和爱的需要。小组成员在平等、 和谐、民主的学习氛围中进行协作学习，他们互相激励、互相尊重、互相欣赏，满足 了他们尊重的需要；小组成员在完成自己的学习任务后，互相表达、互相倾听、互相 评价、互相认可，满足了他们自我实现的需要。可见，网络协作学习为学生的各种需 要特别是精神需要和情感需要提供了充分的条件，很好地为学生从“苦学”变为“乐 学 创造了更有利的条件。 著名人本主义心理学家卡尔罗杰斯略持“以学生为中心 的学习观，以自由和 全面发展为教育的终极目的，提倡宽松、自由的学习环境，重视情感因素在学习过程 中的重要作用。罗杰斯认为学习的本质是有意义的学习，学习活动要完全交给学生去 支配，教师只为学生提供方便，提供咨询和参加讨论。教师要做的不是考虑交给学生 这样或那样的知识和技能，而是研究学习中的人际关系，在他看来，人际是相互作用 中最本质的特征，是一种对他人的积极帮助，他认为学习活动和其他活动一样，离不 开人与人之间的交往，在学习中要设法调节好师生之间和学生之间的关系，以便把学 生的“自由 解放出来，使他们充分发扬个性。同时，他主张学习内容要注重知情意 的统一，重视学习方法的掌握，强调“学会学习”和创造性学习，突出自我评价的重 要性。 2 1 3 建构主义 建构主义兴起于2 0 世纪8 0 年代，以皮亚杰、布鲁纳、奥苏贝尔等为代表，强调学 习者主体心理建构的重要性、个体建构方式的独特性、学习环境的社会性和情景性( 互 动协作性) 。建构主义认为，合作、互动是学习的基本形式，个人在知识建构中必须 依靠意义的共享和协商。协作、讨论、协商、辩论等社会性互动，能使学习者在交流、 协作中逐渐形成对学习内容的深刻理解与领悟，形成集体对知识的共同理解，获得知 识与认知之间的协调，实现对知识意义的建构。 建构主义学习理论认为学习的含义是：知识不是通过教师传授得到的，而是学习 者在一定的情境，即社会文化背景下，借助其他人( 包括教师和学习伙伴) 的帮助，利 用必要的学习资源通过意义建构的方式而获得的。建构主义学习理论的一个重要特征 是图式概念。图式是人对事物理解的一种方式，是人认识事物的基础，图式的形成和 发展也就是认知的形成与发展过程。人的认知发展受3 个过程的影响：同化、顺化和平 衡。同化是指学习个体首先根据头脑中原有的图式接受刺激信号的过程，顺化指当学 习者发现某些信号不能用固有的方式解释时，便调整自己的图式，以适应环境变化的 过程，平衡指当学习者发现原有的图式不能解释新的信号时，认知过程便出现了一个 北京邮电大学硕j ：论文智能答疑系统的策略研究 不平衡，学习者通过自我调节建立了新的图式，认知过程再次实现平衡。一个人的认 知过程或图式就是通过同化与顺应过程逐步建立起来的，并在平衡与不平衡的转换中 逐渐丰富。 因此，建构主义学习理论强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意 义的主动建构，即通过新经验与原有知识经验的相互作用，来充实、丰富和改造自己 的知识经验。也就是说，学习的结果不是学生接受了知识，而是学生个体知识经验得 到了改组。学生在学习情景中并不是被动地接受或服从，而是在己有经验基础上，借 助他人的帮助，即通过人际协作，讨论等活动而实现的意义建构过程。因此，建构主 义理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境的四大要素留3 。 情境：建构主义强调知识应用的情景性，认为知识不可能放之四海而皆准，不可 能适用于所有的情境。人们面临现实问题时，不可能仅靠提取己有的知识就能解决问 题，而是需要针对具体问题对己有知识进行改组、重建。知识的高度主观性和情境性 决定了学习是终身的活动，要求学习者在学习过程中要善于对知识进行质疑、检验和 批判。因此情境的创设显得在学习过程中特别重要，它直接影响到意义建构的效果。 协作：建构主义指出学习者在学习过程中与教师和同学的相互作用。强调协作贯 穿于学习过程的始终。它对学习资料的搜集与分析、假设的提出与验证、学习成果的 评价，直到意义的最终建构均有重要作用。 会话：建构主义指出学习者之间必须通过商讨协作共同完成学习任务。强调会话 是协作过程中不可缺少的环节。小组成员之间必须通过会话来商讨如何完成规定的学 习任务；认为协作学习过程也是会话过程，在此过程中每个学习者的思维成果( 智慧) 为整个学习群体所共享，因此会话是达到意义建构的重要手段之一。 意义建构：这是整个学习过程的最终目标，在学习过程中帮助学习者建构意义就 是要帮助学习者对当前学习内容所反映的事物性质、规律以及该事物与其他事物之间 的内在联系达到较深刻的理解。因此，学习不是简单的信息输入、存储和提取的过程， 不是简单的信息累积。因为知识无法通过教学过程直接灌输给学习者，他们必须主动 参与整个学习过程，根据自己先前的经验，与他人协商、会话、沟通，在交互质疑的 过程中，建构知识。 建构主义摒弃了传统学习中将学生视为被动接受知识的看法，主张把学生看做是 学习主体，强调以学生为中心，鼓励学习者自我探索，形成观点。建构主义认为具有 共同主导性价值观的学习共同体，将有助于相互沟通和交流的形成；认为学习的评价 不应以学习者记住知识的多少来衡量，而应以学习中主动参与的程度、协作学习的能 力与贡献、意义建构的水平等因素束综合衡量。 1 4 北京邮电人学硕i j 论文智能答疑系统的策略研究 在网络智能答疑模式下，为学生创造良好的网络学习环境，让学生主动学习、讨 论解疑，培养学生的创新意识、创新思维、创新人格、合作精神，形成自主学习、主 动探索的良好学习习惯，因此，基于建构主义学习理论的网络答疑应达到如下几点效 果： 1 ) 能以问题为出发点进行，情境创设。根据学习内容( 即问题) 的需要，创设多种 情境，利用光、形、色、声等特点，把影视、图形、图像、声音、动画以及文字等各 种多媒体信息及控制实时动态地引入学习过程，色彩丰富的画面和良好的人机交互界 面，使人有身临其境之感，以激发学生的联想思维。 2 ) 学习者能自如地进行协作学习。学习者在困难问题面前，可以请求其他学习者 之间支持，或参加该问题的讨论，建立学习群体进行协商，以共享学习者群体的思维 与智慧，通过自己的活动达到对人类已有知识的正确理解，而不是去仔细地吸收现成 的结论。 3 ) 学习者能以创新为目标进行意义建构。建构主义理论的核心是以学习者为中 心，强调培养学习者的主动建构能力。系统通过收集学习者各种学习轨迹，并提供给 学习者，协助学习者进行目标分析，从所学过知识中抽出相关的基本概念、基本原理、 基本方法和基本过程，再围绕目前的主题问题进行意义建构，用自己的创造力对所理 解的问题重新建构，从而对所学知识内容达到更深刻的理解和掌握。 2 1 4 协作学习模式 协作学习( c o l l a b o r a t i v el e a r n i n g ) 是学习者以小组形式参与、为达到共同的学 习目标、在一定的激励机制下为获得最大化个人和小组习得成果而合作互助的一切相 关行为呻1 。它是一种通过小组或团队的形式组织学习者进行学习的策略，对提高学习 者的学习业绩，形成学习者的批判性思维与创造性思维，培养学习者对待学习内容的 乐观态度，小组个体之间及其与社会成员的交流沟通能力，个体之间相互尊重关系的 处理能力等都有明显的积极推动作用。 在基于网络的协作学习过程中，主要以：竞争、协同、伙伴与角色扮演这四种基 本的协作模式表现出来。 1 、竞争模式 竞争是指两个或多个学习者针对同一学习内容或学习情境进行竞争性学习，最终 看谁首先能够达到学习目标。由于学习者之间的竞争关系，所以学习者在学习过程中 会全身心的投入到学习中来，并且产生好的学习效果。网络协作学习中的竞争模式， 一般是由学习系统首先提出一个问题，并提供学习者解决问题的相关信息。因此，学 北京邮电大学硕上论文智能答疑系统的策略研究 习者在学习之前，先从网上在线学习者中选择一位竞争对手，并协商好竞争协议，然 后开始各自独立地解决学习问题。在学习过程中，学习者之间可以相互取长补短，相 互激励，从而调整自己的学习策略。 2 、协同模式 协同是指多个学习者在共同完成学习任务的过程中，充分发挥各自的认知特点， 相互争论、相互帮助、相互提示或者是进行分工合作。网络的协同学习系统，可以让 多个学习者通过网络来解答系统所呈现的同一问题。他们之间的交流和协作通过公共 的工作区来实现的，一般都要进行紧密的合作或分工才可能解决问题。在开始之前， 每个学习者都必须与其他学习者进行讨论，交流彼此的观点并共享集体的智慧，最终 在学习者之间达成一致意见。 3 、伙伴模式 伙伴是指在学习过程中，学习者之间在分工合作的基础上，构成伙伴关系，并发 挥各自的认知特点、相互关心，互相帮助，在遇到问题和困难之时，能够互相鼓励。 在网络协作学习过程中，学习者首先选择自己的学习内容，再通过网络选择另一名学 习者，经双方协商同意后成为学习伙伴。当其中一方遇到问题时，双方相互讨论，交 换意见，达成共识，通过交流和帮助，使学习不再枯燥和孤单，而是充满乐趣和友谊， 达到事半功倍的效果。 4 、角色扮演模式 角色扮演是指根据学习内容的需要，让学习者扮演不同的角色来加深学习者对学 习内容的理解与体会。通常角色扮演有两种形式：师生角色和情境角色。师生角色就 是让不同的学习者分别扮演指导者和学习者的角色，学习者负责解答问题，而指导者 检查学习者在解答过程中是否有错误。当学习者在解题过程中遇到困难时，指导者会 以“导师 的身份来帮助学习者解决问题。情境角色是要求若干学习者在与当前学习 主题密切相关的情境中分别扮演其中的角色，以便营造一种身临其境的气氛，使学习 者能设身处地的体验、理解学习的内容和学习的主题。 协作学习活动应以自主学习为基础，协作学习为支架，竞争学习为辅助，以此构 成协作学习的组成形式。活动模式可以采用“课堂讨论、“角色扮演 、“竞争”、“协 同 和“伙伴等五种。网络环境下协作学习的构建应遵循以“学 为中心，把学习 者作为学习的主体，可以根据学习者的学习风格或学习者的爱好、兴趣来建立协作小 组，教师要引导学生学习兴趣，促进学生最大程度地发展，善于跟学生进行交流与合 作，协调各小组活动，对小组活动认可或奖励。同时，要充分利用网络技术支持学生 的“学”，使学生有更多的机会进行学习，充分发挥主动性和创造性，提高解决问题 北京邮电人学硕i ：论文 智能答疑系统的策略研究 的能力。 以“学”为中心的网络环境中，强调学生是认知主体、是意义的主动建构者，因 此把学习者对知识的意义建构作为整个学习过程的最终目的。在构建过程中要利用网 络提供的丰富的信息组织和呈现手段，创建生动、丰富的学习环境。网络环境下协作 学习要注重交互，人机交互、师生之间的交互、生生之间的交互、组与组之间的交互， 使学习者在不断的信息交流、合作碰撞中，得到及时的反馈、启发，实现从简单到复 杂的“意义建构”，进一步促进学习者更好地学习、更好的理解与掌握，从而培养学 习者的判断、创造、信息处理等多方面能力。在对学习者的评价中，应注意形成性评 价，包括：学习者在整个学习过程中的参与度、合作能力以及创新意识、实践能力、 信息素养，同时还应包括整个小组协作的效果评价。 2 1 5 探索式学习模式 探究式学习有时也被人们称为“问题导向式”的学习，我们这里所说的探究式学 习是一种广泛意义上的探究式学习( i n q u i r yl e a r n i n g ) ，是一种强调学生积极参与的学 习方式。它是指依据双主互动的原则，学生在教师的指导下接受知识的同时，围绕着 问题的解决主动探求和发现知识，学会对信息获取、分析、判断、选择的积极的学习 方式。这种学习方式不但能使学生掌握科学知识，而且能培养学生的科学思考方法和 科学态度。 探究式教学作为一种教学模式，它的思想渊源可追朔到古希腊著名教育家苏格拉 底的教育思想之中，而明确提出把“探究学习 作为一种重要的教学方式的则是美国 著名生物学家施瓦布，我国学者认为所谓的探究教学，就是为学生提供真实的问题情 境，让学生通过探究事物、现象和观点而自主地获得科学知识并形成探究技能和态度 的过程，在教师指导下学生运用探究的方法进行学习，并主动获取知识，发展能力的 实践活动u 。 因为探究的用法非常广泛，所以研究者们提出了一个工作定义将以探究为本的教 学和学习与一般意义上的探究区分开来，也与科学家从事的探究区分开来。根据对探 究和探究性学习过程的分析，探究性教学和学习在五个方面与科学探究有联系又有区 别，这五个方面的特征构成了探究性学习的五个基本特征： 1 、提出问题：学习者投入到对科学型问题的探索中 2 、收集数据：学习者重视实证( e v i d e n c e ) 在解释与评价科学型问题中的作用 3 、形成解释：学习者根据实证形成对科学问题的解释 4 、评价结果：学习者根据其他解释对自己的解释进行评价 1 7 北京邮电大学硕上论文智能答疑系统的策略研究 5 、检验结果：学习者交流和验证他们提出的解释 探究式教学是建构在小组合作学习的基础之上，以师生互动交流为基本动力，以 自主、问题、沟通为基本特征，以高效、愉悦、人道为基本品质，为全面提升学生学 业成绩和综合素质为根本目标的一系列教与学的活动的统一。尽管当代教育学者对探 究教学有不同的表述，但探究式教学主要包含了两个方面的要义：一是教师的指导， 二是以学生的“学”或“探究为主。两个方面相辅相成，从而构成了探究教学的主 体。 总体来讲，探究式教学有以下一些特点： 1 、参与性。在探究式教学过程中，讨论尤为重要。在探究教学模式中，参与的 主体是学生，教师仅仅是教学活动的组织者、指导者和监控者，因此开展探究式教学 活动的前提是学生的主动参与，学生之间的合作和交流以及师生之间的协商和对话等 方式来反映学生思维深处的碰撞，正是在这种师生互动中，学生相互交流和论证各自 所提出的解释。他们能够敏锐地发现问题、主动地提出问题，积极地寻求解决问题的 方法。这就能形成一个具有很强的探究性学习的生动局面。 2 、过程性。探究式教学不仅重视问题解决的结果，更重视问题解决的过程。只 有将结果和过程有机地结合起来，使学生通过一个完整的问题提出、解决、发现的过 程，促进自身知识结构的构建和完善，缺乏了探究的过程，就失去了探究教学的意义。 3 、开放性。探究教学具有明显的丌放性，探究式教学不是先将结论直接告诉学 生，而是学生通过各式各样的探究活动诸如观察、调查、制作、收集资料等，亲自得 出结论，参与并体验知识的获得过程，把学生置于一种动态、开放、主动、多元的学 习环境中，具有很强的开放性。学生利用各种手段和资料获得知识，这样为学生个性 和特长提供了广阔的空间，从而形成了一个开放的学习过程。探究式教学中，教师要 注重每一个学生的个性发展，尊重每一个学生发展的特殊需要，要充分相信学生的创 造潜能，发挥他们的主体作用，尤其要突出其自主性。鼓励学生独立思考，大胆探索， 积极提出自己的新观点、新思路和新方法。 4 、体验性。探究教学注重的是学生的探究过程，强调的是学生的主体参与，学 生通过设计课题、收集整理资料、调查研究、实验操作等过程，不仅掌握了知识，还 获得了感悟和体验，这种感悟和体验将会内化为学生个人经验体系的一部分，从而体 验到学习过程给学生自身带来的自信心和成就感。 探究式教学应紧紧围绕学生研究能力的培养，突出以学生为主体，坚持在运用中 学习、在探索中创造。具体来讲，探究式教学模式的操作特征如下： 1 、创建教学情境。教师通过精心设计教学程序，利用现代教育技术，创设与教 北京邮电大学硕士论文 智能答疑系统的策略研究 学主题相关的、尽可能真实的情境，使教学过程能在和现实情况类似的情境中发生， 学生在这种情境下进行学习，无疑对激发学生的联想思维和学习兴趣有极大的帮助， 使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验，去同化和索引当前学习到的新知 识，从而在新旧知识之问建立起联系，并赋予新知识以某种意义。 2 、提出学习问题。教师指导学生通过课题质疑法、因果质疑法、联想质疑法、 方法质疑法、比较质疑法和批判质疑法等方法与学生自我设问、学生之间设问和师生 之间设问等方式提出问题，培养学生提出问题的能力，促使学生由过去的机械接受向 主动探索发展。 3 、学生自主探索。让学生在教师指导下独立探索。先由教师启发引导，然后鼓 励学生自己去分析，在学生的探索过程中教师要给予适时的提示，从而帮助学生沿概 念框架逐步攀升。由于在这种教学模式中，学生始终处于主动探索、主动思考、主动 建构意义的认知主体位置，但是又离不开教师的正确引导，因此充分体现了教师指导 作用与学生主体作用的结合。 4 、师生网上协作。教师指导学生在个人自主探索的基础上进行小组协商、交流、 讨论即协作学习，进一步完善和深化对主题的意义建构，并通过不同观点的交锋，补 充、修正、加深每个学生对当前问题的理解。通过这种合作和沟通，学生可以看到问 题的不同侧面和解决途径，从而对知识产生新的洞察。教师在指导学生进行”协作学 习”时，必须注意处理与“自主学习”的关系，把学生的“自主学习”放在第一位， “协作学习 在“自主学习 基础之上由教师指导进行。 2 1 6 人工智能 人工智能领域的研究是从1 9 5 6 年正式开始的，这一年在达特茅斯大学召开的会 议上正式使用了“人工智能 ( a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，a i ) 这个术语。人工智能也称机 器智能，它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学 科互相渗透而发展起来的- - f 综合性学科1 1 2 】。 从计算机应用系统的角度出发，人工智能是研究如何制造智能机器或智能系统， 来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。如果仅从技术的角度来看，人 工智能要解决的问题是如何使电脑表现智能化，使电脑能更灵活方效地为人类服务。 只要电脑能够表现出与人类相似的智能行为，就算是达到了目的，而不在乎在这过程 中电脑是依靠某种算法还是真正理解了。人工智能就是计算机科学中涉及研究、设计 和应用智能机器的2 个分支，人工智能的目标就是研究怎样用电脑来模仿和执行。 人工智能学科研究的主要内容包括：知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习 1 9 北京邮电大学硕士论文智能答疑系统的策略研究 和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设 计等方面。 知识表示是人工智能的基本问题之一，推理和搜索都与表示方法密切相关。常用 的知识表示方法有：逻辑表示法、产生式表示法、语义网络表示法和框架表示法等。 常识，自然为人们所关注，己提出多种方法，如非单调推理、定性推理就是从不 同角度来表达常识和处理常识的。 问题求解中的自动推理是知识的使用过程，由于有多种知识表示方法，相应地有 多种推理方法。推理过程一般可分为演绎推理和非演绎推理。谓词逻辑是演绎推理的 基础。结构化表示下的继承性能推理是非演绎性的。由于知识处理的需要，近几年来 提出了多种非演泽的推理方法，如连接机制推理、类比推理、基于示例的推理、反绎 推理和受限推理等。 搜索是人工智能的一种问题求解方法，搜索策略决定着问题求解的一个推理步骤 中知识被使用的优先关系。可分为无信息导引的盲目搜索和利用经验知识导引的启发 式搜索。启发式知识常由启发式函数来表示，启发式知识利用得越充分，求解问题的 搜索空问就越小。典型的启发式搜索方法有a 木、a o * 算法等。近几年搜索方法研究 开始注意那些具有百万节点的超大规模的搜索问题。 经过几十年的发展，人工智能应用在不少领域得到发展，其主要研究应用方向有 以下几个方面。 1 、问题求解 人工智能的第一大成就是下棋程序，在下棋程度中应用的某些技术，