智能辅助教学系统管理探析

1、智能辅助教学系统管理探析 计算机辅助教学 (CAI) 与智能计算机辅助教学 (ICAI) 是计算 机应用技术的重要领域，也是教育技术发展的前沿。 CAI 是以计 算机为传播信息的手段， 通过学生与计算机之间的交互活动达到 教学目的， 它的出现改变了以往传统的教学模式， 极大的丰富了 教学内容， 激发了学生的学习积极性。 但由于传统的 CAI 缺乏智 能技术的支持，计算机作为知识的传播者，不理解教学内容、教 学对象、教学方法，只能盲目地把知识传播给学生，因此学生不 能根据自己的认知能力、 知识水平、 学习需求选择适合自己的教 学内容、教学策略，因此，传统的 CAI 系统，不能进行真正的因 材施教

2、。而 ICAI 是以认知学习理论为基础， 将人工智能技术 (IA) 应用到 CAI 中而形成的教学系统， 它的最大特点是具有一定的智 能性，它能对学生进行个别教学， 根据学生对知识理解掌握的程 度，自动调节教学方法及教学进度， 在一定程度上模拟人类教学 专家进行教学活动。 ICAI 不是 CAI 的简单改进， ICAI 是 CAI 全 新的研究领域和发展的必然趋势， 它代表着先进的教学思想和教 学方法。 一、智能辅助教学系统的发展阶段 智能辅助教学系统始于上世纪七十年代， Bolt Neranek Newmar公司的Scholar系统，是最早出现的智能辅助教学系统。 SCHOLA系统以大量的描

3、写事实和概念的信息单元组成数据库， 并按照这种信息单元的含义及其相互关系构成语义网络， 使用苏 格拉底对话方式进行教学， 通过推理机制产生对学生的提问并对 学生的应答作出评价， 系统设法诊断出学生的错误概念， 然后引 导学生自己去纠正错误。 具有较强的自然语言理解能力和逻辑推 理能力，允许学生与计算机进行较为自由的对话。 Brown、Burton 和 Bell 于 1975 年研制的用于创设一个“反 应式学习环境”的SOPHIE系统，它用电子仿真线路指导学生检 查电路故障及其原因。 在该系统中学生通过试验去验证自己的思 路而不是通过由系统灌输的教学内容来获取问题求解技能。 SOPHIEffi学

4、科知识和用于回答学生问题的启发式策略结合在一 起，与次同时，对学生的不正确的学习路径提出批评，并给出另 外的可供选择的路径。SOPHIE系统使每个学生可以一对一地接 受“计算机导师”地辅导， 计算机帮助学生提出自己的设想， 对 这些设想进行试验并帮助学生找出错误。 Sleeman于1982年研制的LMS系统是一个较理想的学生错 误诊断系统。 Clancey于1982年开发的GUIDON是用于教授医疗诊断知识 的问题求解程序。它与其它 ICAI 系统不同的是采用“双向主动 对话”方式， 对话可以由系统提出， 也可以由学生主动要求对话。 在GUIDON系统中，教学规则被组织成讲授步骤与过程；教学内

5、 容（医疗诊断规则）则来自另一个称为 MY CIN专家系统的知识库。 我国智能辅助教学系统的研究起步较晚， 开始的研究工作主要集中在少数大学和研究机构里断续进行， 且多为研究和演示用 的系统，经过严格评测的系统很少。最近几年则发展较快，一些 计算机公司也投入其中，伴随着智能辅助教学系统的迅猛发展， 必将对我国的教育改革起到积极的推动作用。 二、智能辅助教学系统的特点 智能计算机辅助教学是一个基于知识教学的专家系统， 它能 对教学相关的知识进行推理分析， 在此基础上进行教学内容的修 改和调整教学策略， 对课件进行自动化制作， 并根据学生的认知 能力和掌握程度对教学效果进行评价。 一个智能计算机辅

6、助教学系统应具备如下特点： 1、能自动生成各种问题与练习； 2、根据学生的学习水平与学习情况选择与调整学习内容和 进度； 3、在了解教学内容的基础上自动解决问题，生成解答； 4、具有自然语言生成与理解能力，以便实现比较自由的教 学问答系统，提高人机交互的主动性； 5、对教学内容有解释咨询能力； 6、能诊断学生错误，分析原因并采取纠正措施； 7、能评价学生的学习行为； 8、能评价教师的教学行为。 CAI 以现有的科技水平， 无法实现具有上述全部特点的智能计算 机辅助教学系统。一般地，只要具备上述一个或几个特点的 系统就可以称为智能计算机辅助教学系统。 三、智能辅助教学系统的模型构建 智能计算机辅

7、助教学系统由知识库、 专家系统和学生的认知 模型等几个部分组成，各部分具体功能如下： 1、知识库。 用于存储所要教授的学科领域内知识，主要包括：元知识、 陈述性知识和过程性知识。 2、专家系统。 可以根据学生的认知情况和知识库的内容， 作出智能化的教 学决策。 3、学生的认知模型。 用于记录学生的知识水平和认知能力， 始终依据学生的实际 知识水平来指导学生学习，并根据其学习情况进行动态调整。 智能计算机辅助教学（ ICAI ）是以认知能力为理论基础，将 人工智能技术应用于 CAI 中，以支持和实现教学过程， 具体来说， 是一个基于知识教学的专家系统， 它能对教学相关的知识进行推 理分析， 在此

8、基础上进行教学内容的修改和调整教学策略， 对课 件进行自动化制作， 并根据学生的认知能力和掌握程度对教学效 果进行评价。 四、智能辅助教学系统的未来趋势 智能辅助教学系统的发展不是孤立、 单一的， 它的发展要涉 及计算机科学、教育学、认知科学和人工智能等多门学科。随着 计算机和 Internet 技术的发展，各大学或企业的局域网不断建 立，多媒体技术的不断成熟， 这些都极大地刺激了 ICAI 的发展， 近年来，一个又一个的 ICAI 成品课件不断涌现应用在日 常教学 中。 基于网络环境的智能计算机辅助教学系统已经成为智能计 算机辅助教学系统未来的发展方向之一， 基于网络环境的智能计 算机辅助教学系统( Network Based Intelligence Computer Assisted Instruction-NBICAI)是学生和教师通过计算机网络 进行课程内容的学习、讲授、练习和测试。比如，建立一个基于 C/S和B/S模型的NBICAI系统，学生可通过网络进行课程的学 习和测试，或者与教师和其他在线者讨论交流。同样，教师也可 通过网络登录到系统中， 检查学生学习的进度和学习情况并可以 发布习题。 智能辅助教学系统的开发是涉及人工智能、 计算机科学、