計算機輔助教學中人工智能技術應用的研究

陳華若 陳艷燕 玲玲

[摘 要] 在第三次科技革命的發展史上有一個卓越的發展：計算機的出現。隨著計算機的普及，智能化技術被更多地用于科研以及日常的教學工作中。計算機作為一種輔助工具出現，革新了科技的發展，提升了人工智能水平。而如何將傳統的教學工作與先進的輔助教學工具相結合就成了教學工作任務中的重點。旨在探討在日常教學工作中以計算機為主的人工智能的發展以及被應用于教育事業的必要性、高效性，并對此提出一些建議，供相關人士借鑒。

[關 鍵 詞] 輔助教學；計算機；人工智能技術

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）19-0114-02

隨著高科技的發展，越來越多的多媒體被應用于各種行業。這些行業面臨著愈來愈嚴重的挑戰和機遇。如何發展高新產業成了當代社會的一大問題。以教育行業為例，教育行業擔負著孕育更加優秀的人才，培養更多有能力的人才的重任。為了使教育行業更加符合社會發展的規律，我們需要引進并合理地加以運用。計算機輔助體系相較于傳統的教學方式，在空間上有著更加廣泛、更加寬闊的知識，在時間上有著更加深遠的積淀。多媒體技術的發展以及其他各種先進技術的結合，將會更加促進計算機輔助教學，帶動人工智能發展[1]。

一、人工智能計算機輔助日常教學發展現狀及分析

人工智能是上世紀50年代所興起的一種科學，它是一種以計算機為分支，融合數學倫理、心理、神經學等多門學科而形成的綜合性學科。人工智能主要是運用計算機來模擬人類的包括思維、記憶、感知、推理等行為方式，近年來，在計算機輔助日常教學中應用廣泛。

（一）在空間上，人工智能計算機輔助教學現狀分析

圖1資料來源：孫曉芳，張寶.探討人工智能技術在計算機輔助教學中的應用。

該圖表所展現的是關于中國本體而言的人工智能計算機輔助日常教學工作的發展歷程。從總體上看，該體系在我國總體情況是增長的，但是從空間上看，南北的發展還是有較大的差距。由東南沿海到我國中部地區，再到我國的西北內陸，依次遞減。但是由圖表不難看出東南沿海的人工智能復制體系已經趨于平穩發展，而西北內陸和我國中部地區還有待發展。[2]

（二）關于不同年齡段學生人工智能輔助日常教學調查

圖2資料來源：王陸，魏寧.課堂教學行為大數據：架設理論與實踐的橋梁。

該圖表的橫軸是不同年級的學生，縱軸代表人工智能輔助教學的普及百分比，由圖表可知，山區里的孩子在初中到高中的過程中有個輕微的拐點，可以證明山區中初中部比高中部更能得到人工智能的普及，而城市的體系是整體上升，說明不論哪個階段，都注意人工智能輔助日常的教學工作。而山區的孩子明顯低于城市的孩子，再次展現了地區的差異性。

二、人工智能計算機輔助日常教學的局限性

綜上所述，人工智能計算機在輔助日常教學工作中有以下幾點局限：

（一）缺乏人際交流

現在的人工智能只能算是一種機器，是一種機械化的思維操作方式，它的存在只能說是一種仿生設計。該計算機輔助日常教學工作者也在日常的課件展示上缺乏最起碼的人際交流，如在一節英語課堂上教師會用計算機來播放英語歌曲或者有關某一單詞的記憶法則，當前的人工智能計算機只是在對文字的輸入方面通過大屏幕的展現來展示教師所要表達的內容，并沒有實際的人機交流。如果有學生提出通過這一單詞可以衍生什么單詞，你會想到哪些詞語？計算機就回答不了，即計算機系統不會對學生的自主問題進行全面回答，教師對此做出的解釋也只是一小部分。

（二）忽略課程本身

每一種課程都有每一種課程自身的特點。而每一種課程的每一堂課也有不同的側重點。如果使用千篇一律的課件而缺乏對本身課程的關注，千篇一律的教學方案將會壓制課堂紀律，無法充分調動學習氣氛。身為一名教師，有一個重大的責任主要就是讓學生充分掌握課堂上的每一個內容。如果無法使人工智能充分發揮其本身的效果，那么將無法對日常教學提供輔助性的幫助。知識在具有傳遞性的同時也具有可接受性[3]。進行專門的訓練，比如，通過一些技巧性的設問來提高學生對該知識的掌握程度，人工智能也應該具有一定的思維模式。針對一些教師無法解答的問題及時做出合理的解釋，充分發揮其在時間、空間上的優勢。

（三）缺失教師與學生的互動

在現代的教學方式中有一種教學方式占主導。提前將班上的學生分為小組的形式并且提前進行內容的預習，然后在該節課堂上讓學生依次提問并做出合理的解釋，這便是一種教學方式。這種教學方式可以充分調動學生的積極性，但是同時又會給學生帶來困擾。如果一名學生因為一些特殊原因而沒有及時對上課內容進行預習，那么他將不會更好地掌握這門課，長此以往，將會使學生缺乏預習的動力。當今的人工智能計算機在輔助日常教學工作中主要是由學生自主學習。教師無法完全了解學生的疑問而學生也無法及時向教師提出自己的困惑。當前的人工智能體系缺失一個互動的環節。它是單向的，無法及時對知識的內容進行更新，也無法遠程對該指示進行實際的操作。

（四）普及困難

目前人工智能輔助教學體系還不夠完善。投入的資金量需求大，這要求使用人工智能輔助教學體系的家庭需要具有一定的經濟實力。這樣對一些貧窮落后的地區是不公平的，無疑會加劇文化差異，因為經濟懸殊，在一些山區里的學校還存在著信號無法普及的現象。即使他們具有一定的實力，可以購買也無法使用。人工智能輔助教學體系的發展還任重而道遠。假設現在的一所慈善機構，打算給湖南一所山區里的學校捐贈學習物資，他們入了一批新型設備，主要是以人工智能計算機輔助日常教學。在使用過程中，學校也無相關的人員對該設備進行維護。而且在山區里的教師也不一定會使用這種機器。他們無法將該設備的效能最大化地發揮出來。鐵在鐵匠手里可以打磨成一把刀具；在電焊工人手中將會鑄造成生活中常用的桌椅板凳等。購買同等價值的東西，在不同的人手中會發生不同的效用，如何使用將會成為他們最大的問題。

（五）發展不夠完善

人工智能計算機輔助日常教學體系發展不夠完全，主要是由于它起步晚、發展迅速等特點使其人工體系主要傾向于單項[4]，無法根據學生的實際情況進行針對性的教學。這需要我們針對信息處理方面、符號處理方面、問題處理求解等方面進行改善。加強人工智能計算機的信息錄入以及信息的輸出，而符號處理主要是指計算機系統自身系統的設計框架編程等問題，求解方面主要是指學生與老師的互動應當明確計算機輔助教學輔助哪些內容。

三、人工智能計算機輔助日常教學的改善

（一）在人工智能計算機方面

隨著科學技術的發展，不斷更新人工智能計算機體系，對人工智能計算機在輔助教學方面的局限性加以針對性調整，調整界面布局，使該體系在日常的教學工作中能夠靈活細致地發揮輔助功能。通過一系列喜聞樂見的學習方式以及豐富的知識體系，更好地處理學習者和系統之間的信息交流。當教學決策輸入后，將會有相關教學內容輸出。在智能接口模塊使用大量的數據信息、框架結構、語言識別等技術，推動自然語言接口的發展，特別強調以人為本，學生學習的主體性。

（二）在日常教學方面

在日常的教學工作中，平等地對待學生，通過合理的分析，分析學生的各種興趣和學習專業，預測學生的知識水平，可以采用不同的方法，將知識庫的知識生動有趣地教授給學生。并且制定相應的習題作為練習，在錯誤中改進，知道不足而克之。根據學生的學習情況，及時輸入學習情況，得到更加智能化的學習反饋。通過人工智能計算機分析體系，分析出學生的個性化發展方向，做到因材施教。并且及時改正錯誤，有針對性地提出學生的學習建議，糾正自己不恰當的教學方式。

四、人工智能計算機在中國的發展前景

人工智能的發展在中國應該保持一個較為樂觀的心態，中國由于人口基數龐大，人員眾多，人才濟濟。應該更加重視對人才的挖掘以及潛力的開發。人工智能技術已經應用于計算機輔助教學中，與教學現代化有著密切的關系。隨著人工智能科學技術的發展，智能計算機輔助教學系統的各方面發展都將更加顯著。人工智能計算機輔助日常教學更能幫助國家大力培養新興的人才，構成更為廣闊的人才儲備體系。

總之，一個好的人工智能輔助教學體系應該重視學生的身心健康發展。重視課程的針對性、有效性。遵循一定的教學策略、完善的教學方案、有效的思維方式，達到多方面統一。目前，計算機服務性教學的人工智能還僅僅限于為了設計而產生，并不是為了單純地教學傳授一定的知識。而人工智能作為一種綜合性科學技術的發展還有待提高。計算機輔助教學工作中的人工智能技術在中國有著廣泛的前景。雖然該項技術的發展還不夠成熟、不夠完善，但是相信經過一定時期的發展以及人們對該項技術認知的不斷深入，一定會大力推動該項技術的發展，從而促進人工智能的健康發展，最終達到廣泛應用。只要在實踐中不斷總結、不斷發展，終有一天會形成一套完整的體系。

參考文獻：

[1]孫玉梅，趙駿，王美春，等.基于人工智能技術的《單片機原理及應用》課程CAI軟件研制[J].教育教學論壇，2016（45）：268-270.

[2]王陸，魏寧.課堂教學行為大數據：架設理論與實踐的橋梁[J].中國信息技術教育，2017（12）：9-17.

[3]劉清堂，毛剛，楊琳，等.智能教學技術的發展與展望[J].中國電化教育，2016（6）：8-15.

[4]孫曉芳，張寶.探討人工智能技術在計算機輔助教學中的應用[J].教育，2016（11）：121.