智能教学系统名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

智能教学系统

（IntelligentTutoringSystem)赵建华华南师范大学教育信息技术学院Email:kwchao@第1页1探讨智能教学系统目标我国计算机辅助教学开发领域现实状况电子教科书（书本迁居）知识展现、选择等缺乏灵活性领域发展要求缺乏研究连续性缺乏跟踪、对比研究教学发展需要提供适应性、灵活性教学环境有利于学生个体、群体发展有利于实现教学智能化第2页2内容提要什么是智能教学系统教授模块学生模型课程与教学模块智能教学系统发展现实状况智能教学系统发展发展趋势第3页3什么是智能教学系统计算机辅助教学(ComputerAssistedInstruction,CAI)计算机辅助教学发源于斯金纳（Skinnerian）“刺激-反应”心理学。“学生反应能够用来判定教学传输过程有效性，同时也能够采取恰当矫正学生学习行为”（Crowder,1959）。教师事先结构了程序中全部分支。第4页4计算机辅助教学模式图开始课程问题展现处理方案比较学生答案计算机答案反馈展示假如正确假如错误反馈第5页5智能计算机辅助教学（ICAI）从线性CAI到复杂、分支性CAI，从基本ICAI到含有自治（Autonomous）功效ICAI，它们是一脉相承（Wenger,1987）。人工智能是应用计算机模型来研究人类智力能力”（Charniak&McDermott,1985）ICAI和ITS是两个能够交换名称，二者细微区分在于：ITS是ICAI特例。ITS基本组件：专门知识（教授模型）学生知识（学生模型）教学策略知识（导师）。第6页6ITS模式图开始课程展现问题方案比较学生处理方案更新学习标识导师领域教授学生模型更新学生技能模型展现反馈生成问题偏差库计算机处理方案学生顾问第7页7教授模块提供同领域知识知识相联络接口。领域知识镶嵌在系统中，代表教授知识及其问题处理特点。简单教授系统（ExpertSystem)使用者用户接口推理引擎知识库第8页8包含三个基本组件：用户接口：满足用户和系统之间交互需要推理机制：提供对知识库解释，其结果用于对问题展示。知识库：是教授系统关键组件，包含许多针对一些应用问题处理方案。知识展示策略：IF-then规则：称之为产生式规则，其模式为 If条件then结论If-then伴随一定不确定性 产生式规则伴随一定不确定性。第9页9比如： 假如打开开关，电灯有80%亮可能。语义网络表示（semanticnetworkrepresentation)方法：一系列节点经过有标识线段（或弧线）连接起来，用以表示两节点间联络。支持继承（Inheritance）关系基于框架表示（Frame-basedrepresentation）框架包含属性和数值大小两部分，能够看作是语义网络延伸。比如： FrameMiniCityInstanceofCar Attribute:Numberofdoorstwo Attribute:numberofseatsfour Attribute:colorwhite Attribute:enginesize1000cc框架表示比语义网络表示愈加简单，而且能够合并于产生式规则中。第10页10学生模型什么是学生模型在ITS中，表示学生当前知识状态模块叫学生模型。对学生模型进行推理模块叫诊疗。学生模型是一个数据结构，诊疗则是对学生模型操纵过程。 判断学生当前对学科领域了解状态。描述当前学生知识状态数据被储存在学生模型中。学生模型建构误解：学生有，教授没有。缺失：能够被教授处理，但学生不能。第11页11学生模型种类覆盖模型（OverlayModel）：适合用于必备教学材料展示场所学生知识看作是教授知识子集，导师目标是扩大这一子集。第12页12缺点学生不能学习教授不知道知识忽略了学生了解知识误解或偏差微分模型（DifferentialModel）微分模型是覆盖模型扩展，知识被区分为学生探索或没有探索过两部分。第13页13缺点：微分模型将领域知识区分为向学生展示和没有展示两部分。微分模型包括了学生误解或偏差。偏差模型（PerturbationorBuggyModel）考虑了学生对知识处理没有包含在教授领域知识中部分第14页14采取附加偏差库，拓展了教授知识。产生偏差库过程能够采取列举法或产生法。列举方法是经过分析问题范围和学生产生错误，将学生全部产生偏差可能都列举出来。产生式方法是尝试利用认知理论产生偏差。学生诊疗是促进学生模型演化过程。经过分析学生和系统之间交互，能够促进学生模型演化。通常经过检验学生对问题回答情况和分析问题处理步骤来完成。还包含请求帮助、超文本系统浏览方式等。第15页15诊疗技巧跟踪模型（ModelTracing）：分析问题处理过程，而且包含跟踪学生活动问题处理模型。

--ListTutor（Anderson,Reiser,1985）主题跟踪（IssueTracing）：跟踪模型一个。经过问题处理过程分析，判断哪一个技巧或主题被使用过。学生模型中个体技巧计数器被更新以标识被使用过。

--West（Burton&Brown,1982）教授系统（ExpertSystem）：用于分析学生答案或结论，教授系统结论通常包含在学生模型中。为全部情境提供诊疗规则。

--Guidon（Clancey,1983）第16页16诊疗技巧路径发觉（PathFinding）条件推理（ConditionInduction）计划辩识（PlanRecognition）决议树（DecisionTree）产生和测试（GenerateandTest）交互诊疗（InteractiveDiagnosis）第17页17课程与教学模块又称专门知识模块，是相关教学知识专业知识与技能，它现有说明事物概念陈说性知识，也包含利用这些概念性知识处理问题过程性知识。元知识：表达知识形成或技能利用过程知识。知识库：专门知识和元知识组成知识库。课程：对向学生展示材料进行选择和排序。教学：向学生展示材料活动。第18页18知识库特点：必须要有明确教学目标和范围要形成前后比较连贯关系或基础知识体系形成一个实用思维或推理模型考虑学生接收能力限制展示知识方法对话（dialogue）教学模型：使用教学实例或指导教学实践第19页19智能教学系统发展现实状况与ITS开发相关主要主题70年代80年代90年代问题产生跟踪模型学习者控制简单学生模型基于个案推理情境学习与信息处理知识表示探索世界虚拟现实苏格拉底式辅导心智模型进展技能与策略性知识模拟反应性学习环境自然语言了解偏差库著作系统教授系统和导师覆盖模型/遗传图表第20页20八十年代ITS发展主要集中于对模式和环境标准化。九十年代对相关问题，如学习者控制、学习者同ITS交互、学习情境、虚拟现实（VR）应用