人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中的應(yīng)用研究

王旭

摘要：現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)的全面發(fā)展，目前人工智能技術(shù)在教育技術(shù)中的應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大，是計(jì)算機(jī)教學(xué)發(fā)展的重要方向。本文對(duì)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探析，首先對(duì)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)基本含義進(jìn)行概述，而后分析當(dāng)前人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中有效應(yīng)用存在的問(wèn)題，最后分析具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù);計(jì)算機(jī)輔助教學(xué);應(yīng)用

引言

隨著計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的發(fā)展，人工智能技術(shù)有了更加廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，也推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。因此，在現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中，要加強(qiáng)人工智能技術(shù)的運(yùn)用，通過(guò)把握其概念和主要研究?jī)?nèi)容，分析技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并根據(jù)目前的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)情況，就其在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了解。通過(guò)分析了解，推動(dòng)人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中的應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的現(xiàn)代化發(fā)展。

1人工智能與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的基本概念分析

人工智能是目前計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)模擬功能以及人腦功能的有效延伸，使得電腦系統(tǒng)具備人類知識(shí)與行為，能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)和推理，有效解決各項(xiàng)發(fā)展問(wèn)題，更好的掌握自然與人類的基本語(yǔ)言。人工智能的重點(diǎn)內(nèi)容是人工與智能，研究的主要內(nèi)容是對(duì)自然語(yǔ)言的處理、機(jī)器人學(xué)科以及知識(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用。通過(guò)有效的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)對(duì)人體思維結(jié)構(gòu)以及問(wèn)題解答行為等多方面信息進(jìn)行整合，所以當(dāng)前智能是具有廣泛信息處理能力以及演示能力的綜合體。目前人工智能理論研究以及實(shí)踐工程應(yīng)用過(guò)程中仍舊存在較多問(wèn)題，比如信息處理的智能化，需要對(duì)各項(xiàng)信息進(jìn)行檢查、輸入、輸出，是積極分析信息處理的基本方法。在對(duì)各項(xiàng)信息進(jìn)行處理時(shí)，符號(hào)的處理具有重要作用。此外，還需要對(duì)問(wèn)題處理智能進(jìn)行探究，分析人工智能如何解決特定問(wèn)題。隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，在教育領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是新時(shí)期的新型教學(xué)模式。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)通過(guò)媒體手段開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，使得教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)形式更加多樣化，具有較大的適用性。與大多數(shù)教學(xué)媒體相比較，目前計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)能夠讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)過(guò)程中各項(xiàng)表現(xiàn)特征以及差異性等，使得各項(xiàng)教學(xué)資料能夠滿足學(xué)生發(fā)展需求。目前計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)不僅適應(yīng)新時(shí)期學(xué)校教育，還能用于家庭教育，通過(guò)系統(tǒng)資源共享，能夠?qū)崿F(xiàn)交互式學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)將多媒體技術(shù)、文字以及圖像技術(shù)等融為一體，能夠提高學(xué)習(xí)人員理解能力，通過(guò)系統(tǒng)快速處理功能，能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行分析，從而提出最準(zhǔn)確的判斷，做好信息反饋。

2計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1開(kāi)放性不足

在目前的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中，缺乏開(kāi)放性是其發(fā)展的最大缺點(diǎn)。在學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者不能進(jìn)行課件的操作修改，只能根據(jù)系統(tǒng)的固有內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，使得學(xué)習(xí)者受到固定內(nèi)容的限制，降低了課件的適用面。而且因?yàn)槭艿皆O(shè)定學(xué)習(xí)路線的制約，教師授課的自主性受到制約，使得授課缺乏針對(duì)性，如果學(xué)習(xí)者想要繼續(xù)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，就不能運(yùn)用這一學(xué)習(xí)資源，影響深入化的研究學(xué)習(xí)。

2.2人機(jī)交互能力差

目前的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的信息載體基本上都是光盤(pán)，通過(guò)多媒體的形式展現(xiàn)教材內(nèi)容，并根據(jù)預(yù)設(shè)的機(jī)械式教學(xué)流程為學(xué)生提供教學(xué)內(nèi)容，在這一教學(xué)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)是完全被動(dòng)的。這樣就嚴(yán)重影響了課堂的教學(xué)效率，教師只能根據(jù)預(yù)定的課件流程進(jìn)行教學(xué)操作，學(xué)生和教師的教與學(xué)參與都會(huì)受到影響，人機(jī)交互能力比較差，不能很好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果。

2.3師生間難以互動(dòng)

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的課件是學(xué)生進(jìn)行自學(xué)時(shí)進(jìn)行的一種操作系統(tǒng)，學(xué)習(xí)的時(shí)間、地方、內(nèi)容、方式風(fēng)都需要學(xué)生自己安排。因此教師不了解學(xué)習(xí)者的具體情況，只能為學(xué)生提出通常需要注意的問(wèn)題，在學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，就不能及時(shí)和教師溝通交流，影響師生間的互動(dòng)，課件學(xué)習(xí)就不能真正發(fā)揮其效果。而且系統(tǒng)學(xué)習(xí)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)支持，只能在單機(jī)環(huán)境下運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)的信息化更新難以對(duì)系統(tǒng)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行更新，學(xué)生學(xué)習(xí)的討論空間、師生交流、遠(yuǎn)程教學(xué)等就難以有效開(kāi)展，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。

2.4缺乏智能性

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的課件系統(tǒng)都是預(yù)先設(shè)定好的，不能為學(xué)生開(kāi)展具有針對(duì)性的教育，學(xué)生只能被動(dòng)的學(xué)習(xí)，自主選擇的余地少。而且課程的教師不能積極地參與其中與學(xué)生討論，對(duì)于系統(tǒng)提供的信息只能按照自己的想法去處理，學(xué)生的認(rèn)知、學(xué)習(xí)情況等都不能參考進(jìn)來(lái)，使得教師的教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性降低，對(duì)于不同的學(xué)生和不同的教學(xué)模式，都不能靈活運(yùn)用，系統(tǒng)缺乏智能性。

3人工智能在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中的應(yīng)用

3.1建立知識(shí)庫(kù)

人工智能在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中應(yīng)用的主要原則，就是將深度學(xué)習(xí)與認(rèn)知學(xué)的理論知識(shí)作為整個(gè)程序模塊設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，通過(guò)建立一個(gè)知識(shí)庫(kù)，將收集到的知識(shí)案例進(jìn)行分類，訓(xùn)練機(jī)器進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，從而提取和分析出不同學(xué)生在不同的知識(shí)中所表現(xiàn)出來(lái)的學(xué)習(xí)能力與掌握熟練程度，進(jìn)而可以有針對(duì)性和有選擇性地進(jìn)行復(fù)習(xí)與鞏固，達(dá)到機(jī)器代替部分人工教學(xué)、緩解教師壓力的目的。第一步就需要進(jìn)行知識(shí)庫(kù)的建立，主要包括了專家決策的核心系統(tǒng)對(duì)所輸入的知識(shí)進(jìn)行判斷與篩選調(diào)取。同時(shí)知識(shí)庫(kù)還可以實(shí)現(xiàn)共享的功能，對(duì)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)化與提煉，做到精益求精。知識(shí)庫(kù)的搭建應(yīng)該要盡量簡(jiǎn)單和易修改。

3.2打造專家模塊

在建立了知識(shí)庫(kù)之后，就需要圍繞人工智能教學(xué)的主要目的進(jìn)行專家模塊的打造，專家模塊存在的意義在于能夠?qū)⑵浔扔鳛檎麄€(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中的推理機(jī)。在需要和使用的情況下，由專家模塊自動(dòng)隨機(jī)地生成問(wèn)題，并且可以通過(guò)知識(shí)庫(kù)的相關(guān)內(nèi)容調(diào)取形成答案并充分解釋。其次，專家模塊的另一個(gè)作用就在于能夠幫助評(píng)價(jià)和考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)一種更加公正透明的評(píng)價(jià)過(guò)程。在進(jìn)行專家模塊打造時(shí)，通常使用的是兩種方法，一種是固定算法，即根據(jù)題庫(kù)的問(wèn)題模板，循規(guī)蹈矩、規(guī)規(guī)范范地進(jìn)行問(wèn)題的設(shè)立和解答的編寫(xiě)。而另一種就是啟發(fā)策略，這種專家模塊更多的是引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單和有限的提示信息，自己推理摸索找尋正確的答案和解決方案。除此之外，專家模塊還可以自動(dòng)匹配，依據(jù)學(xué)生能力分配問(wèn)題。

3.3建立學(xué)生模塊

與專家模塊相互配合相互輔助的就是學(xué)生模塊。學(xué)生模塊的本質(zhì)其實(shí)也屬于專家系統(tǒng)，模塊內(nèi)部所存儲(chǔ)和容納的是學(xué)生的不同學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)行為特征。這個(gè)模塊建立的目的主要是兩個(gè)，一個(gè)是為了讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤習(xí)慣和方法被快速識(shí)別，并且能夠通過(guò)機(jī)器語(yǔ)言進(jìn)行記憶與編譯，從而建立一個(gè)比較完整和全面的錯(cuò)誤類型數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而深層分析找到錯(cuò)誤的原因。第二個(gè)目的就是為了幫助學(xué)生對(duì)錯(cuò)誤學(xué)習(xí)行為和習(xí)慣進(jìn)行解釋，從更加深層次的角度挖掘?qū)W生由于知識(shí)理論掌握不充分而導(dǎo)致錯(cuò)誤的原因。學(xué)生模式的建立一般依靠的就是人工智能的自我學(xué)習(xí)和接受訓(xùn)練讓系統(tǒng)能夠建立起模型對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣進(jìn)行模擬。這樣在上一步打造的專家模型就可以為學(xué)生模型提供一個(gè)對(duì)比的樣本，專家模型的兩種運(yùn)算和教學(xué)方式可以分別評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)錯(cuò)誤。

3.4優(yōu)化教學(xué)模塊

教學(xué)模塊是人工智能在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)模式中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，教學(xué)模塊的內(nèi)容是基于傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)和規(guī)劃之上的。在計(jì)算機(jī)與人進(jìn)行交互的過(guò)程中，教學(xué)策略主要是由教學(xué)的不同分支來(lái)體現(xiàn)，能夠達(dá)到較好的發(fā)散性和綜合性的效果。但是其不足的地方也比較明顯，那就是只能按照某一類型或者某一個(gè)的教學(xué)方法進(jìn)行，系統(tǒng)不能快速地根據(jù)不同內(nèi)容識(shí)別和選擇最適合最有效率的教學(xué)模式。具體的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)過(guò)程就是將專家模塊和學(xué)生模塊的內(nèi)容進(jìn)行連接和合并，將專家模塊生成的問(wèn)題及答案與學(xué)生模塊中上傳和學(xué)習(xí)到的進(jìn)行對(duì)比，選擇覆蓋或者是分析提取，能夠比較客觀地發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的理解性偏差和實(shí)踐性錯(cuò)誤。之后再將結(jié)果傳回到知識(shí)庫(kù)中，調(diào)用相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，形成一個(gè)完整的反饋鏈，幫助教師做出教學(xué)決策，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)規(guī)劃。但是這個(gè)模塊的設(shè)計(jì)也應(yīng)該充分考慮到諸多情況和因素，因此在條件判斷時(shí)應(yīng)加入更多的循環(huán)。

3.5智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)

這一系統(tǒng)是組成現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的重要內(nèi)容，可以保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育的目的實(shí)現(xiàn)。而且智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)可以為學(xué)生提供學(xué)習(xí)的良好環(huán)境，并快速提供學(xué)生可能需要的各種資源，保證教學(xué)服務(wù)的全方位，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的目的。這一智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)可以結(jié)合學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況，保證導(dǎo)學(xué)策略與學(xué)生的學(xué)習(xí)情況相適應(yīng)，提供更具個(gè)性化和針對(duì)性的教學(xué)服務(wù)。通過(guò)這樣的運(yùn)行，系統(tǒng)就可以自動(dòng)生成問(wèn)題和解決方案，進(jìn)行教學(xué)方案、內(nèi)容和進(jìn)度的合理規(guī)劃和調(diào)整，保證可以及時(shí)反饋信息內(nèi)容，并進(jìn)行修正導(dǎo)學(xué)，推動(dòng)導(dǎo)學(xué)策略的合理科學(xué)。在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中，還有很多人工智能技術(shù)的應(yīng)用，比如智能仿真技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)組卷系統(tǒng)INES、智能信息檢索引擎等，將這些系統(tǒng)運(yùn)用在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，完成了目前計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的智能化，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的新發(fā)展。在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)中已經(jīng)開(kāi)始引入人的思想，提高系統(tǒng)的邏輯推理能力，實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生之間的互動(dòng)，并解答學(xué)生提出的問(wèn)題。在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中，人工智能技術(shù)可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)提供適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和教學(xué)情況進(jìn)行合評(píng)價(jià)。如果在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生有錯(cuò)誤出現(xiàn)，系統(tǒng)可以進(jìn)行指正，并進(jìn)行分析，自動(dòng)生成課后練習(xí)，解決課程知識(shí)咨詢中遇到的問(wèn)題等。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，人工智能技術(shù)運(yùn)用到計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中有著非常重要的作用，而人工智能的發(fā)展也必將會(huì)推動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展。近年來(lái)，人工智能研究工作人員嘗試著讓學(xué)生們脫離“輔導(dǎo)學(xué)習(xí)”的過(guò)程來(lái)獲取新知識(shí)，提高課堂教學(xué)效率。從教學(xué)的其他層面看，人工智能技術(shù)還能構(gòu)建人類推理模型為學(xué)生更好的學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛運(yùn)用，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)也更加完善。

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