人工智能技術(shù)在教育中應(yīng)用

人工智能技術(shù)在教育中應(yīng)用學(xué)專研究方院業(yè)向?qū)W學(xué)生姓名號任課教師姓名任課教師職稱2013624人工智能技術(shù)在教育中應(yīng)用摘要:人工智能AI的研究成果又反過Agent等概念、關(guān)鍵詞:人工智能;教學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)化;教學(xué)自動(dòng)測評,專家系統(tǒng)，Agent技術(shù)一、教學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)“教學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)化”（AutomatedInstructionalDesign或AutomatingInstructionalDesign，簡稱AID）是指有效利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，為教學(xué)設(shè)計(jì)人員和其他教學(xué)產(chǎn)品開發(fā)人員在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)產(chǎn)品開發(fā)過程中提供輔助、指導(dǎo)、咨詢、幫助或決策的過程[1]?！敖虒W(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)化”更為貼切的提法應(yīng)該是“計(jì)算機(jī)輔助的教學(xué)設(shè)計(jì)”（Computer AidedInstructional Design，CAID）從1984年梅瑞爾首次提出“教學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)化”開始，教學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)化吸相當(dāng)多的成果[1]。目前教學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)化的研究主要集中在5個(gè)方面[1][2] [3]：(1)提供集成寫作工具。如WebCT、WebCL等各大網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺(tái)都集成了寫作工具，充分利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，簡化了過程。(2)提供教學(xué)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。例如，梅瑞爾等人研究與開發(fā)的ID Expert就是基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，它可以根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)人員提供的信息，提出關(guān)于課程組織、內(nèi)容結(jié)構(gòu)、學(xué)策略等方面的建議。(3)提供教學(xué)設(shè)計(jì)咨詢服務(wù)。專家系統(tǒng)開辟了教學(xué)設(shè)計(jì)的新領(lǐng)域但是卻抑制了教學(xué)設(shè)計(jì)開發(fā)人員創(chuàng)造性的發(fā)揮咨詢系統(tǒng)更注重發(fā)揮教學(xué)設(shè)計(jì)人員的主觀能動(dòng)性。(4)提供教學(xué)設(shè)計(jì)的信息管理系統(tǒng)。如學(xué)習(xí)研究協(xié)會(huì)（InstituteforResearch onLearning）開發(fā)的 IDE（InstructionalDesignEnvironment）系統(tǒng)。(5)提供電子績效支持系統(tǒng)EPSSAGD用是為教師提供教學(xué)設(shè)計(jì)模板。WebQuest就是一個(gè)很好的例子，它提供了多WebQuest的核心技術(shù)包括信息抽取領(lǐng)域的實(shí)體抽取技術(shù)和關(guān)系抽取技術(shù)。二、教學(xué)自動(dòng)測評技術(shù)教學(xué)自動(dòng)測評是計(jì)算機(jī)輔助評價(jià)(Computer-AssistedCAA到有效應(yīng)用；既可以用于學(xué)生的自我評價(jià)，也可以用于教師對學(xué)生的評價(jià)[4]。CAA(1)題庫與組卷；(2)(3)測評數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析：負(fù)責(zé)管理測評結(jié)果，按要求生成各種報(bào)表以及對題目進(jìn)行分析?？陀^測試：測試題的答案從預(yù)(2)計(jì)算機(jī)自適應(yīng)測試(CAT)：指在具有一定規(guī)模的精選試題組成的題庫支持下，按照一定的規(guī)則并根據(jù)被試的反應(yīng)選取試題，直到滿足停止條件為止；(3)Internet三、專家系統(tǒng)在教育中的應(yīng)用些建設(shè)性的意見。（Expert可視為一類具有大量專門知識(shí)的計(jì)算機(jī)智能程序系統(tǒng)[6]。它能運(yùn)用特定領(lǐng)域一位和眾多專家提供的專門知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并采用人工基本不變。一個(gè)基本的專家系統(tǒng)有知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、解釋器、知識(shí)獲取和用戶界面六個(gè)部分組成[6]。向?qū)嵺`應(yīng)用，從一般思維方法的探討轉(zhuǎn)入運(yùn)用專門知識(shí)求解專門問題的重大突統(tǒng)作為學(xué)習(xí)的工具和學(xué)習(xí)的對象。專家系統(tǒng)作為學(xué)習(xí)的工具(Robert在美國的《教育技術(shù)》雜志上發(fā)表的題為《過去、現(xiàn)在和未來的教學(xué)模式》[7]其次專家系統(tǒng)能提供智能化的決策服務(wù)支持服務(wù)是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的重要構(gòu)成要素其宗旨是創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境使學(xué)習(xí)者方便快捷地調(diào)用各種資源接受關(guān)于學(xué)習(xí)的全方位服務(wù)以獲得學(xué)習(xí)的成功建立和維持一個(gè)高效靈活強(qiáng)有力的支持服務(wù)子系統(tǒng)是有效地開發(fā)管理和實(shí)施遠(yuǎn)程教育項(xiàng)目的保證關(guān)系到現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展和生存。但當(dāng)前遠(yuǎn)程教育中的學(xué)習(xí)支持服務(wù)并不盡人意，導(dǎo)學(xué)和答疑的手段都還十分落后，服務(wù)方式也受到諸多限制（如：地域、時(shí)間、人員和設(shè)施等，缺乏主動(dòng)性、針對性和策略性。欲改變支持服務(wù)的被動(dòng)狀況，提高支持服務(wù)的質(zhì)量其有效途徑之一就是引進(jìn)人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)的智能化例如在20世紀(jì)80年代初提出來的把決策系統(tǒng)與人工智能相結(jié)合尤其是與 專 家 系 統(tǒng) 相 結(jié) 合 的 智 能 決 策 系 統(tǒng)Intelligence DecisionSupport System它比傳統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)具有更有效的輔導(dǎo)決策作用智能決策系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下的一些功能： 分析和識(shí)別問題；形成候選的決策方案（目標(biāo)、規(guī)劃、方法和途徑等；構(gòu)造決策問題的求解模型；多方案、多準(zhǔn)則、多目標(biāo)情況下的比較和優(yōu)化； 綜合分析包括決策結(jié)構(gòu)或方案對實(shí)際問題可能產(chǎn)生的作用和影響的分析以及各種環(huán)境因素、變量對決策方案或結(jié)果的影響程度分析專家系統(tǒng)作為學(xué)習(xí)的對象20034（實(shí)驗(yàn)稿育的第一步。專家系統(tǒng)在人工智能領(lǐng)域享有很高的聲譽(yù)，曾被認(rèn)為“是人工智能從幻想到實(shí)個(gè)方面產(chǎn)生積極的作用：1、培養(yǎng)學(xué)生問題解決方法的多樣性題（能用形式化或公式化方法描述和求解的問題、非結(jié)構(gòu)化問題（難用確定的（之間的問題。因此，求解非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的主要途徑是：知識(shí)＋推理。2有利于培養(yǎng)學(xué)生的人際交流的能力，提高協(xié)作意識(shí)。3、 開發(fā)學(xué)生的元認(rèn)知能力自我調(diào)節(jié)[8]。斯騰伯格認(rèn)為，人們對自身思維過程（分析、創(chuàng)造和實(shí)踐性的問（知覺、記憶和思維過程）更能影響到智力[9]。而我國現(xiàn)行的學(xué)習(xí)目標(biāo)大都以布能力的培養(yǎng)。由于專家系統(tǒng)中的知識(shí)組織和推理過程是對人類專家思維方式的一種模擬與再有助于學(xué)生認(rèn)知水平的提高。四、Agent技術(shù)在教育中的應(yīng)用Agent[10]Agent目前的網(wǎng)絡(luò)教育課程很大程度上是把傳統(tǒng)的教育課程搬到了網(wǎng)上，原有的教育體Agent好地解決這些存在的問題。Agent1、網(wǎng)絡(luò)教育的個(gè)別化Agent教學(xué)資源和過程都不盡相同。學(xué)習(xí)者的Agent組成為每一個(gè)學(xué)習(xí)者的“私人教師”。2、人性化的交互和教學(xué)方式AgentAgent進(jìn)行調(diào)整。3、強(qiáng)大的自我進(jìn)化功能AgentAgentAgentAgent（從某種意義上是指對學(xué)習(xí)者的適當(dāng)應(yīng)性。4、對網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用目前，Internet的資源極大豐富，但是資源的存在方式卻是一種無序的、雜亂的狀態(tài)，只能算是一種信息information）或者數(shù)據(jù)data（knowledgeAgentAgent（information）和數(shù)據(jù)(data)將變成學(xué)習(xí)者所需的知識(shí)（knowledge）.５、討論協(xié)作學(xué)習(xí)智能化Agent深入的研究和探討，發(fā)揮協(xié)作式學(xué)習(xí)的優(yōu)越性。６、改善學(xué)習(xí)模式，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的各種能力，有益于素質(zhì)教育的開展Agent同時(shí)解決問題的各種能力出得到提高。基于Agent的網(wǎng)絡(luò)課程出有其不足之外主要是在實(shí)現(xiàn)方面有較高的技術(shù)要求和資金投入但隨著Agent軟件方法可重用性的可擴(kuò)展性的提高在不同的課程中只要改變專業(yè)知識(shí)模塊而整體的框架可重復(fù)利用并加以擴(kuò)展相對于現(xiàn)在的一次性課件，從長遠(yuǎn)的角度來看，投入出并不高。在技術(shù)性方面，目前已經(jīng)有少的商用系統(tǒng)投入使用，效果良好。在教育領(lǐng)域，UnitedStates ArmyWar College已完成人工智能課程的學(xué)習(xí)Agent,并投入使用。的進(jìn)一步發(fā)展和深入，這種影響將會(huì)更加持久和深遠(yuǎn)。參考文獻(xiàn)：馬寧,余勝泉.簡述教學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)化研究[DB/OL].Merrill,M. 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