淺談基于專家系統的人工智能在教育領域中的應用

姜東海

摘 要 隨著現代科學技術的飛速發展，先進的技術在教育領域得到了廣泛的應用，教育手段正在從傳統的教育技術向教育信息技術時代發展。其中，人工智能技術對教育、教學過程產生的影響最為深刻。它將先進的教學手段引入教育，在為學生營造理想的學習環境，激發學生的學習興趣以及提高教學效率等方面獲得了顯著效果。

關鍵詞 基于專家系統的人工智能 教育領域 研究

中圖分類號：TP18文獻標識碼：A

1基于專家系統的人工智能概述

專家系統是目前人工智能中最活躍、最有成效的一個研究領域，它是一種具有特定領域內大量知識與經驗的程序系統。它具有大量專門知識與經驗的程序系統，它使人工智能技術，根據某個領域中一個或多個人類專家提供的知識和經驗進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以解決那些需要專家決定的復雜問題。人工智能是一門交叉學科，目前已在知識處理、模式識別、自然語言處理博弈、自動定理證明、自動程序設計、專家系統、知識庫、智能機器人等多個領域取得舉世矚目的成果，并形成了多元化的發展方向。專家系統主要組成部分為：知識庫，用于存儲某領域專家系統的專門知識;綜合數據庫，用于存儲領域或問題的初始數據和推理過程中得到的中間數據或信息;推理機，用于記憶所采用的規則和控制策略的程序，使整個專家系統能夠以邏輯方式協調的工作;解釋機制，向用戶解釋專家系統的行為。目前，專家系統在教育中的應用最為廣泛與活躍。教學專家系統的任務是根據學生的特點，以最合適的教案和教學方法對學生進行教學輔導。其特點為：同時具有診斷和調試等功能;具有良好的人機交互界面。

2基于專家系統的人工智能在教育領域應用分析

2.1智能教學系統

智能教學系統是一項涉及人工智能、計算機科學、認知科學、教育學、心理學和行為科學的綜合性課題，借助人工智能技術，讓計算機扮演教師的角色實施個別化教學、向不同需求、不同特征的學習者傳授知識、提供指導的適應性教學系統。該系統正是針對傳統CAI和CBT的不足而提出的能夠基于領域知識和學生模型進行決策和指導的智能軟件系統。該系統具備根據學生的認知特點、當前的知識水平等特征表示教學材料的靈活性以及對不同學生需求的響應能力，通過提供“怎樣按學生的信息進行教學”的教學策略來實現系統的“智能”。可見，智能教學系統研究的最終目的是由計算機系統擔當學習者的引導者和幫助者，即賦予計算機系統以智能，由計算機系統在一定程度上代替人類教師實現最佳教學。智能教學系統的應用改變了傳統的教學模式，使學生的學習積極性和主動性得到了充分發揮，提高了教學效率，有助于學生智力的開發和能力的培養。

2.2智能教學系統的結構

智能教學系統是一個復雜的軟件系統，是由專家模塊（知識庫）、學生模塊、教學模塊和智能接口四部分組成。專家模塊是用于表示教學領域的相關知識，以及作為專家能夠基于這些知識解決有關問題的問題求解知識，用來評價學生當前的知識水平，主要用來為教師進行下一步的教學提供信息和依據;學生模塊是通過比較學生行為與專家行為，對學生進行智能模擬，包括學生的知識狀態、認知特點和個性特點等，表示學生對知識的理解程度，用來反饋學生的學習情況;教學模塊是根據一定的教學原理，在適當的教學策略指導下選擇適當的教學內容并以適當的表達形式在適當的時候呈現給學生;智能接口模塊是學生和系統之間交流信息的橋梁，為學生提供了表達知識和信息的手段，該部分作為系統與用戶的交互界面，為其它各個模塊提供智能化的多媒體知識輸入、用戶信息和行為獲取、知識輸出的途徑。

3人工智能的未來發展

科學技術的發展將會推動人工智能技術在教育中應用的廣度和深度。從人工智能的應用趨勢來看，人工智能在教育中應用的擴展可以通過以下三個方面進行：一是人工智能與其他先進信息技術結合。人工智能已經與多媒體技術、網絡技術、數據庫技術等有效的融合，為提高學習效率提供了有力的技術支持，而引起教育技術界廣泛關注。二是人工智能應用研究領域間的集成。人工智能應用研究領域之間并不是彼此獨立，而是相互促進，相互完善，它們可以通過集成擴展彼此的功能和應用能力。三是人工智能的研究和應用出現了許多新的領域，它們是傳統人工智能的延伸與擴展，這些新領域有分布式人工智能與Agent、計算智能與進化計算、數據挖掘與知識發現以及人工生命。

4結束語

人工智能的推理功能已獲突破，學習及聯想功能正在研究之中，下一步就是模仿人類右腦的模糊處理功能和整個大腦的并行化處理功能。人工神經網絡是未來人工智能應用的新領域。未來智能計算機的構成，可能就是作為主機的馮·諾依曼型機與作為智能外圍的人工神經網絡的結合。研究表明：情感是智能的一部分，而不是與智能相分離的，因此人工智能領域的下一個突破可能在于賦予計算機情感能力。情感能力對于計算機與人的自然交往至關重要。

參考文獻

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[2] 李靜，周竹榮.智能教學系統新進展[J].計算機應用研究，2005（12）.