淺談人工智能在教育教學(xué)中的應(yīng)用（劉磊阜陽(yáng)市潁東區(qū)阜陽(yáng)市第二十一中學(xué)）

1、淺談人工智能在教育教學(xué)中的應(yīng)用 劉磊 阜陽(yáng)市 潁東區(qū) 阜陽(yáng)市第二十一中學(xué)2018-9-14 19:53:49 【摘要】人工智能技術(shù)作為21世紀(jì)的三大頂端科技技術(shù)之一，其對(duì)教育領(lǐng)域的影響極為深遠(yuǎn)。本文從人工智能的現(xiàn)狀分析，淺談了人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】人工智能 資源共享 專家系統(tǒng) 教學(xué)系統(tǒng)【引言】 人工智能的誕生和發(fā)展。使得人們一直試圖將人工智能技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，人工智能已經(jīng)在教育教學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并對(duì)教育，教學(xué)過(guò)程，教學(xué)管理產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。人工智能技術(shù)可以優(yōu)化教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性；可以提高教學(xué)管理水平，使教學(xué)管理更加有效和

2、合理。幾十年來(lái)，隨著人工智能技術(shù)的日漸成熟，它的一些研究成果被陸續(xù)運(yùn)用到教育教學(xué)領(lǐng)域。本文將對(duì)人工智能在教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用成果進(jìn)行簡(jiǎn)略介紹。一.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的不斷建設(shè)和發(fā)展以及上網(wǎng)條件的改善，為日常教學(xué)過(guò)程中共享網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源提供了方便。在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中共享網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源開(kāi)始為廣大教師和學(xué)生所采用。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享包括提出資源共享請(qǐng)求，搜索引擎進(jìn)行資源搜索，得到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源信息及鏈接跳轉(zhuǎn)到教學(xué)資源網(wǎng)站進(jìn)行資源下載或在線共享過(guò)程。廣義上，能夠?yàn)榻虒W(xué)所用的網(wǎng)絡(luò)資源都可以成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，因此，通過(guò)搜索引擎在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享過(guò)程中扮演了重要的角色。通過(guò)搜索引擎根據(jù)教師和學(xué)生提出的

3、要求，能夠方便快捷地搜索相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，并根據(jù)一定的排序算法將搜索結(jié)果排序后提供給用戶選擇。但通用搜索引擎用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源搜索與共享還存在一定的問(wèn)題。首先是通用搜索引擎并不單純?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享服務(wù)，因此搜索到的資源信息比較龐雜，教師和學(xué)生作為資源共享用戶，經(jīng)常會(huì)面臨選擇的資源和自己的需求相差甚遠(yuǎn)的情況。其次是通用搜索引擎只根據(jù)自身的排序算法對(duì)搜索到的網(wǎng)絡(luò)資源信息進(jìn)行排序，沒(méi)有考慮教學(xué)過(guò)程中對(duì)資源共享的不同需求。例如資源收費(fèi)對(duì)教師和學(xué)生在選擇共享資源時(shí)影響等。第三，通用搜索引擎沒(méi)有考慮教師和學(xué)生所處結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境給資源共享質(zhì)量和效果帶來(lái)的變化，如國(guó)內(nèi)國(guó)外網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享時(shí)的不同，在線共享時(shí)

4、網(wǎng)絡(luò)寬帶的保證等。因此，在共享網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源過(guò)程中，除了利用通用搜索引擎進(jìn)行相關(guān)教學(xué)資源的搜索外，還需要從教師和學(xué)生的角度出發(fā)，根據(jù)教學(xué)的實(shí)際要求和所處的網(wǎng)絡(luò)條件，對(duì)搜索到的教學(xué)資源進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，從中選擇高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源信息供教師和學(xué)生共享選擇。為了實(shí)現(xiàn)上述網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享的優(yōu)化，可以將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的搜索和共享分為資源搜索，資源優(yōu)化，資源信息庫(kù)更新以及資源共享等過(guò)程，如圖： 搜索過(guò)程借助通用搜索引擎在Internet和本地網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源信息庫(kù)中進(jìn)行，其中本地資源信息庫(kù)保存了歷次共享過(guò)程中積累的資源信息。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)的蓬勃發(fā)展 ，為基于網(wǎng)絡(luò)的各種教學(xué)提供了豐富的資源支撐，提高了教師和學(xué)生

5、利用網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展教學(xué)的積極性。教師的日常備課與教學(xué)，學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)和能力的拓展，都越來(lái)越離不開(kāi)教學(xué)資源的支持。面對(duì)豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，需要有效的資源搜索定位方法，為教師和學(xué)生的日常教學(xué)服務(wù)。如何有效搜索和定位網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，正受到越來(lái)越多的重視和研究。通用搜索引擎在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源搜索和共享中扮演了重要的角色，但也存在著很多問(wèn)題。以上介紹的基于遺傳算法的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享優(yōu)化方法，可以將通用搜索引擎功能強(qiáng)大化，從教室和學(xué)生共享的實(shí)際需求出發(fā)，搜索優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，方便教室和學(xué)生在教學(xué)中共享優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。 二智能教學(xué)專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)是人工智能的一個(gè)重要分支，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用也越來(lái)越

6、廣泛。專家系統(tǒng)就是模仿專家的功能，將專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)成規(guī)則，以適應(yīng)的方式存入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，建立知識(shí)庫(kù)，然后對(duì)輸入的原始數(shù)據(jù)選用適用的規(guī)則進(jìn)行推理，作出決策和判斷，使它具有專家的知識(shí)，能解決只有專家能解決的問(wèn)題。專家系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于企業(yè)，學(xué)校和政府等部門。目前，高等教育正經(jīng)歷著深刻的變革，教育的手段由傳統(tǒng)的課堂教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)，電視等多途徑的綜合運(yùn)用，而現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)能夠較好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上教育信息資源，教師資源的共享，但是還存在許多問(wèn)題，譬如，無(wú)法因材施教，對(duì)不同的層次的學(xué)生采取一樣的教學(xué)策略，學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)由學(xué)生掌握，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)迷航，偏離學(xué)習(xí)目的評(píng)價(jià)手段單一，基本用于區(qū)別對(duì)或錯(cuò)，

7、不能從根本上促進(jìn)學(xué)習(xí)者的反思和自我表現(xiàn)這一主動(dòng)發(fā)展過(guò)程等。上述問(wèn)題的出現(xiàn)，除了主觀的認(rèn)識(shí)與對(duì)待不足外，主要是由于技術(shù)的原因。網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)必須能夠根據(jù)學(xué)生的個(gè)人情況和認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)確定和調(diào)整教學(xué)策略，具有自動(dòng)監(jiān)控和激勵(lì)功能，即具備智能化。智能教學(xué)專家系統(tǒng)是多門學(xué)科在教育領(lǐng)域具體應(yīng)用的產(chǎn)物，其最主要的特點(diǎn)是能夠依據(jù)學(xué)生自身和學(xué)習(xí)過(guò)程中的變化選擇相應(yīng)的教學(xué)策略，已達(dá)到個(gè)性化，智能化的教學(xué)目的。智能教學(xué)專家系統(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(guò)程的智能化，主要功能包括以下幾個(gè)：（1） 建立教學(xué)內(nèi)容的智能知識(shí)庫(kù)。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

8、，并建立學(xué)習(xí)要素的數(shù)據(jù)庫(kù)。（2） 對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)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(guò)程包括在線學(xué)習(xí)，在線練習(xí)，在線測(cè)試，實(shí)踐教學(xué)，收集學(xué)習(xí)過(guò)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(guò)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(jī)，為不同的學(xué)生選擇不同的教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，判斷并標(biāo)識(shí)出學(xué)生當(dāng)前最需要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，提供有針對(duì)性的個(gè)別輔導(dǎo)和適當(dāng)?shù)难a(bǔ)習(xí)資料。（5） 允許學(xué)生用自然語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)導(dǎo)師進(jìn)行交流。（6） 為

9、學(xué)生創(chuàng)造交互協(xié)作學(xué)習(xí)的環(huán)境。 智能教學(xué)專家系統(tǒng)主要包括知識(shí)庫(kù)，學(xué)生模型，教師模型和智能接口，其基本結(jié)構(gòu)框架圖如下：（1）知識(shí)庫(kù) 知識(shí)庫(kù)又稱為領(lǐng)域模型，是某一領(lǐng)域或?qū)W科知識(shí)的知識(shí)庫(kù)結(jié)構(gòu)，它是智能教學(xué)專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)。存放傳授給學(xué)生的課程專業(yè)知識(shí)，還能生成問(wèn)題，提供對(duì)問(wèn)題的正確解答以及求解問(wèn)題的過(guò)程。知識(shí)庫(kù)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(lái)求解問(wèn)題的知識(shí)，即過(guò)程知識(shí)。（2）學(xué)生模型 能準(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)。（3）教師模型 綜合教學(xué)策略和課程結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)，為學(xué)生選擇問(wèn)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)資料。（4）診斷模型 利用診斷規(guī)則來(lái)分析學(xué)生的響應(yīng)，判斷學(xué)生已經(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。（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。 為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效率，必須首先了解人類學(xué)習(xí)活動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律，運(yùn)用系統(tǒng)方法分析教學(xué)問(wèn)題和確定教學(xué)目標(biāo)，建立解決教學(xué)問(wèn)題的策略方案，試行解決方案，評(píng)價(jià)試行結(jié)果和對(duì)方方案進(jìn)行修改。最終了解學(xué)習(xí)者要獲得某種特定類型的知識(shí)或技能，教師應(yīng)該如何使用與之相 適應(yīng)的特定教學(xué)策略進(jìn)行教學(xué)。由于智能教學(xué)專家系統(tǒng)是十分