人工智能技術支持下的全國計算機一級考證教學的應用研究

肖媚嬌

[摘? ? ? ? ? ?要]? 從去年開始，人工智能技術已經成為全國職業院校技能大賽教學能力比賽的研究熱點，如何利用人工智能技術突破課堂的教學重難點成為每個教師鉆研的方向。針對全國計算機一級考證的理論題難以提分這個教學難點，制作了一個基于人工智能技術的刷題手機應用程序，基于人工智能的知識表示、機器學習技術，對無憂考證系統中的361道題目梳理出其知識點，然后將題目分別對應到每個知識點上，錄制每個知識點的微課視頻。利用這個系統，學生能根據知識點去刷題，并將錯題自動收藏到錯題集中，以便再次刷錯題，直到把錯題做正確為止。

[關? ? 鍵? ?詞]? 人工智能;機器學習;知識表示;教學難點;錯題集;全國計算機一級考證

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）34-0142-02

教育人工智能，簡稱E-AI，集合師資、內容、工具，為學習者提供“私人定制”的智能教育教學學習生態系統，它是將人工智能與學習科學相結合而形成的一個新的研究方向。2017年7月，我國國務院發布《新一代人工智能發展規劃》，將人工智能研究提升到國家戰略層面，可見人工智能對教育的重要性。由此看出人工智能技術是教育界當前的研究熱點，人工智能本身是計算機科學的一個分支，是一個模擬人類能力和智慧行為的跨領域學科，而人工智能輔助教學也需要加入教育學、心理學的技術。

一、人工智能技術輔助教學的應用實踐

既然都是計算機科學技術，那么其本質都是人將重復工作的模塊交給計算機去完成，而我們人則做一些頂層設計和資源開發的工作。

在學科教學領域，有很多人工智能系統逐步投入市場。以高一數學為例，要在這份試卷上拿到滿分，關鍵是熟練掌握所有的知識點及其題目。于是題庫研發人員就組織全國名教師梳理出初一數學的所有知識點，然后每個知識點配以相關的單一知識點的有代表性、不重復的題目，然后將這些題目從低、中、高難度進行劃分。

當學生刷這些題目的時候，人工智能系統的智能關鍵體現在這兩個地方：（1）學生做綜合知識題的時候，如果出錯，它會提供每道題目的講解視頻及該知識點的講解視頻;（2）學生做綜合知識題的時候，如果出錯，系統就判斷出學生的哪個知識點沒有掌握，進而給他推送該知識點的講解視頻，并推送該知識點的低、中、高難度的題目，直到學生掌握為止。

從以上應用實踐我們可以看出，教育人工智能給教育帶來三大重要變革：（1）教師的角色從機械、重復化的講解轉變為更具有挑戰性的工作，如知識點的梳理、知識點和題目的高效講解;（2）學生的個性化高效學習真正能得到實現;（3）從教育管理的角度，科組集中備課，每個教師負責擅長的那一部分，最后形成集大家之所長、質量很高的一套資源。

二、人工智能技術輔助教育使用的相關技術

（一）知識表示

即研究知識的組織，主要是從知識、技能這兩方面建立范式。

1.知識

將人類對某一個知識點的理解梳理出一個范式。如百度百科，它用以表示動物的范式是定義、形態特征、棲息環境、生活習性、分布范圍、繁殖方式、亞種分化、種群現狀等。

2.技能

解決某一個問題的常用步驟。第一種類型是線性步驟，比如百度經驗，它展示出解決某一個問題的若干步驟;第二種類型是非線性步驟，里面包含很多的判斷條件，比如云鯨機器人，它的掃地步驟是：（1）建立模型并生成掃地路線;（2）沿著掃地路線進行掃地，那么當遇到障礙物時，它的前置攝像頭會進行掃描，判斷障礙物的大小，采取不同的路線。

（二）機器學習

研究從數據中挖掘信息，從信息中歸納知識，實現統計描述、相關分析、聚類、分類、規則關聯、預測、可視化等功能。目前很多人工智能輔助系統都能實現對學生學業成績的評定，比如借助英語跟讀功能能發現學生的讀音、語調等錯誤，借助英語單詞本將本節課學生要掌握的單詞，通過測試，將學生沒掌握的單詞放入艾賓浩斯單詞本中，給予學生3次復習機會，學生回頭去復習，如果正確則減少一次復習機會，如果錯誤則增加一次復習機會，學生不斷地去復習，直到這個單詞的復習機會為0，則將這個單詞剔除單詞本。

（三）模式識別

研究被識別物的語音、語調、語速、圖像、人臉、情感、物體大小等模式的識別，如百度導航App的小度機器人，能準確識別人的語言，順利與人對話。

（四）自然語言處理

研究如何理解和產生人類自然語言，包括語音和文字兩種形式。在英語學習中，衍生出很多基于人工智能的App，比如網易有道詞典筆能通過掃描文字將其他語言翻譯成中文。

三、人工智能技術支持下的一級考證教學實踐

全國計算機等級考試一級考試是一門理論題與操作題相結合的考試，理論題一直是學生學習的難點。我非常希望能制作一個針對一級考證理論題的智能刷題系統，有以下三個功能。

1.對知識點有清晰的梳理，能按照知識體系去梳理出理論題的考點，并且都有對應的微課講解視頻。

2.將題庫中一共361道題目分別對應每一個知識點。

3.具備錯題收集功能，將學生做錯的題目匯總到錯題集中，每刷對一次就從錯題集中刪除該題。

4.具有教師端和學生端，教師能實時看到學生的完成情況。

我借助一款智能試題App，實現全國計算機一級考證人工智能系統。具體做法如下。

（一）知識點梳理

通過對2020年無憂考證軟件中的所有理論題目進行分析，我梳理出以下知識點。

（二）刷題軟件

為什么需要一款專門的刷題軟件？由于考證時間緊張，我們上課更多的時間在操作題的教學上，而針對理論題的復習，我們只能利用課后刷題的方式去完成。雖然無憂有其對應的手機版App，但仍存在三個問題：（1）知識點的梳理不夠細致，里面對應的題目較亂，很多題目都放錯知識點了;（2）只適合個人學習，沒有教師端;（3）需要收費，這是我們不能使用的根本原因。因此我們需要制作一款適合任課教師導入自己歸納出的知識點和搜集到的題目的手機應用程序。

我使用了一款免費的手機App就能很好地解決這個問題。首先新建一個教師賬號，然后新建一門課程。

接著我主要使用兩個功能：一是課件功能，二是題庫功能。課件功能：教師可以導入微課視頻，方便學生反復觀看教師錄制好的高效講解視頻，從而掌握好每一個知識點;題庫功能具體有三個功能：（1）學生能根據知識點去導入對應的題庫，然后學生便能一個個知識點地去刷對應的題目;（2）教師可以抽取每個知識點中的部分題目組成試卷，能從學生的完成情況中看出哪些題目是學生常錯的，從而加入試卷中;（3）當學生刷完一個知識點后，系統能將他做錯的題目歸入錯題集中，學生可以打開錯題集進行復習，直到做對全部錯題為止。

通過這個人工智能復習系統，我發現我所任教的2018級學前教育8班的理論題的綜合測試成績有了明顯的提高，在滿分是20分的情況下，其平均分從原來的7.34分提高到18.72分。學生反饋說：“原來學習理論題，教師講知識點都是一整章書，然后布置對應的練習題，感覺做起來很多內容記不住，現在將知識點一個個挑出來，講完一個知識點就做對應的幾道題目，題目不多，知識點也就一個，我通過這種小步走的講練結合的方式就能徹底地弄懂這一個知識點。對于綜合測驗，我第一次可能還會錯比較多，但只要堅持一天天刷錯題，就能越刷越少錯題，直到完全掌握，這讓我很有刷題的興趣。我堅持每天刷題，越刷越少，直到教師不管出里面哪一道題目，我都能做到滿分。”

總之，這種人工智能技術輔助一級考證理論題教學，實現了三個教學效果：（1）提高學生個性化教學效率;（2）激發學生刷題興趣;（3）班級刷題情況全過程教師清晰可控。

在中職領域乃至整個計算機科學技術的教學領域，我認為分為三種類型的技能：一是軟件操作，二是編程，三是理論。在上面的應用實踐中我嘗試了如何使人工智能技術去輔助學生掌握理論知識。接下來我將開展更多的研究，比如針對軟件操作技能，我將開發一個基于軟件操作步驟的人工智能系統，助力學生掌握固定的軟件操作方法，從而形成熟練的技能，特別是學生出現操作失誤的時候，系統能提醒學生出錯，實實在在地幫助中職學生提高編程能力。

參考文獻：

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[3]許亞鋒，高紅英.面向人工智能時代的學習空間變革研究[J].遠程教育雜志，2018（1）：48-60.

編輯 原琳娜