人工智能下移動交互式學習系統構建研究*

張秀萍

（通化師范學院，吉林 通化 134002）

引言

移動交互式學習系統主要是在信息技術的基礎上應用移動設備、借助大量的信息資源，由學習者自主進行的一種雙向的交流式學習系統。人工智能可以對人的意識或是思維的信息過程進行模擬，通過結合人工智能，學習者能夠隨時隨地與其進行有效交流，從而提升學習效率和學習質量。

1 人工智能和交互式學習概念概述

1.1 人工智能概述以及其教育意義

人工智能是一門新的技術科學，主要對人的智能的方法、應用系統、理論以及技術進行研究、開發和延伸[1]。人工智能屬于計算機科學，其主要目的就是對智能的實質進行研究、了解，并生產出與人類智能相似的、能夠做出智能反應的智能機器。在科學技術水平不斷提高的現在，相關領域已利用人工智能開發出機器人、圖像識別、語言識別以及專家系統等，這導致應用人工智能的范圍正不斷擴大。從日常生活的角度來看，能夠對言語進行識別并做出相應反應的有小米研發出的小愛同學智能音箱等。另外，人工智能涉及到較多的技術以及科學，例如機器學習或是計算機視覺等，但是，總的來說，人工智能的主要目的就是勝任一些需要人類智能才能完成的復雜工作。

在信息技術不斷發展的背景下，從目前來看，教育事業與信息技術正進行高效的整合，實現了學習資源、教育資源的共享，也出現了許多教育平臺，突破了時間和地理的限制。但是，線上課程往往是單向教學和單向學習。以學生與教師為例，雖然通過私信的方式能夠使學生和教師進行交流，但是教師未必是時時在線的，當教師看到消息時學生可能已經下線了，這導致雙方無法進行有效的交流。但是，通過將人工智能應用于教育事業中，能夠使學習系統對學生的學習水平進行自動識別，并針對學習者提出的具體問題提供解決方案或者意見。而且，人工智能是一種技術科學，只要有電力和無線網絡就可以實現二十四小時在線，使學習者能夠隨時隨地提出問題并得到有效解決。另外，人工智能與學習者之間是一對一教學，學習者通過對其輸入自身的知識水平從而得到系統的學習方案，且還會自動匹配符合學習者的教學內容和方法，針對學習者養成的學習習慣進行教學。同時，人工智能還能夠為學習者提供豐富的學習資源，這主要是人工智能包含了廣泛的先進技術，其中就有互聯網技術，通過快速搜索學習者需要的學習資源，使學習者一個人也能夠開展高效率的學習作業，促進學生個性化發展。

1.2 交互式學習概述

交互式學習主要指的是通過結合交際合作和電子設備的新型教學方式[2]。隨著科學技術的不斷發展，電子科技和多媒體技術水平得到了極大的提升，二者的有效整合催生了交互式學習這一教學方式。在人們生活水平不斷提升的背景下，對高等教育的需求也逐漸擴大，越來越多的學生進入高等教育的課堂，學生對學習的需要也在日益增加。交互式學習使教師不再是知識唯一的傳授者，而是與學生共同討論知識的引導者。但是，站在不同的角度交互式學習具有不同的定義，對于人工智能下的移動交互式學習，主要是利用網絡技術、人工智能以及多媒體等技術由學習者主動進行的一種雙向交流式學習方式。人工智能通過將海量信息進行整合，在運用大數據技術對其進行分析，提取有用的信息反饋給移動設備，使得學生能夠通過移動設備與人工智能進行對話，探討問題以及搜集學習資源。

2 分析人工智能下移動交互式學習系統的優勢

人工智能下的移動交互式學習系統能夠使學生在互聯網環境的作用下，真正做到不受時間、地點的局限，使學生能夠秉持開放的心態和探索的精神進行學習，從而有效落實我國實行的素質教育。

2.1 將被動學習轉變為主動學習，實現學生的主體地位

學生通過使用人工智能為基礎的移動交互式學習系統，能夠完成顛覆以往的傳統教學模式，實現學生的主體地位，提升其學習的主觀能動性。具體而言，人工智能作為一門先進的技術科學，對學生而言，本身就具有較強的吸引力。通過在構建交互式學習系統時將人工智能作為基礎，能夠使教學活動和學習活動轉換成以學生作為核心，并借助強大的互聯網技術搜集大量的學習資源，共同開展學習、探究和反思，從而使學生進行知識內化，增強其學習的主動性。除此之外，無論是哪個階段的學生，均存在羞于向教師請教的現象，學習過程中遇到的問題，往往因為沒有及時詢問教師而越積越多，導致無法建設系統的知識體系。而且，由于教師較忙，班級學生較多，教師無法解決學生的全部問題，這對學生學習的積極性造成了一定的影響。但是，通過應用以人工智能為基礎的移動交互式學習系統，使學生以放松的心態提出學習問題，滿足學生的學習需求和心理需求，從而提升學習的學習效率。另外，人工智能下移動交互式學習系統還能夠及時調整學生的學習方案和學習內容，培養學生養成良好的學習習慣，使學生能夠更加專注于學習，還能夠為學生提供大量的學習資源，進而極大地激發了學生對學習的積極性，提升了學生學習的自主性，充分發揮了學生的主體地位。

2.2 進一步突破時間和空間的限制

隨著科學技術的不斷發展，各種各樣教育平臺的出現使學生能夠隨時隨地開展學習作業，打破了空間、時間以及地理位置對學習和教學活動的限制。但是，如上所述，由于教師與學生之間無法做到生活作息相同，難免會出現漏掉信息或是回復時間長等問題，導致學生無法及時得到回答，影響學生學習作業的順利開展。但是，人工智能下移動交互式學習系統能夠使學生真正意義上的實現隨時隨地開展學習作業，通過人工智能對智能行為的模仿，能夠使學生立刻得到回復以及解決問題的建議，避免了等待時間，提升了學習效率。而且，該系統是以移動設備為載體的，在當前時代背景下，手機等移動設備普遍應用，這意味著，該系統能夠得到快速普及，與人們順利完成交互式學習。

3 研究人工智能背景下構建移動交互式學習系統的途徑

3.1 總體設計

人工智能下移動交互式學習系統主要是以學生以及學習為中心，學生是該系統主要的使用人員，所以，在構建該系統時，要設計以下系統：

第一，學習的子系統。該系統是在人工智能的基礎上結合交互式學習環境對學習環境進行虛擬，實現該系統突破時間和空間的限制，使學生能夠自主進行學習，開展個性化教育。

第二，疑難解答的子系統。該系統主要應用的就是人工智能這一技術科學，通過應用該技術對智能行為進行研究和模擬，并將各個階段的學習資源進行有效整合，為實現人工智能與學生之間的有效交流奠定基礎。同時，還應加入語言識別以及圖像識別等體系，使學生能夠與該系統進行交流，并使該系統能夠針對學生上傳的圖像進行有效識別，進而提供給學生有效的學習方案和問題解決方案。

第三，考試子系統。為能夠給學生提供合適的學習方案以及學習水平檢測機會，在該系統中應設計考試子系統。該系統是基于移動設備的在線考試，系統能夠通過結合學生的學習內容以及學習目的生成相應的考試題目，使學生能夠準確把握自身的學習水平，進而明確學習方向。不僅如此，該系統還能夠對最終的考試結果進行分析，指出較為薄弱的知識面，使學生能夠及時調整學習方案，開展高質量的學習工作。

第四，自測練習子系統。人工智能下移動交互式學習系統包含著大量的學習資源，為使學生能夠系統的學習，往往需要對學習內容按照難度、科目、形式等標準進行分類。而自測練習子系統的主要作用就是向學生提供及時檢查學習效果，當學生學完某一章節的知識內容時，就可以通過語音或觸屏等方式喚出自測練習模塊，進而及時開展測試工作，掌握自身對該章節知識內容的理解度，明確學習效果較差的知識內容，從而有針對性的開展學習工作。人工智能交互式自測練習系統如圖1 所示。

圖1 人工智能交互式自測練習系統

3.2 主要應用的人工智能技術

第一，智能代理。人工智能中最為關鍵的因素就是與學習對象相結合的部分，該部分就是智能代理，其特征是自治性、針對性、反應性等。對于移動交互式學習系統而言，通過應用智能代理，能夠有效解決學習者的學習問題，而且，在該系統中，能夠應用多代理技術，從而解決更加復雜的問題。第二，專家系統。該系統匯集了大量的專家知識，避免學生在實際使用中出現錯誤。在移動交互式學習系統中，專家系統主要由三部分組成，分別是知識庫、推理機以及用戶接口。通過加入該系統，能夠使該系統將與學習者匹配的專業知識進行推送，使學習者能夠實現與專業知識的對接。第三，知識表示。它是人工智能的關鍵內容之一，其他的關鍵內容分別是知識推理和知識應用。通過對其表示方法進行設計，能夠更好的解決學習者提出的問題。主要的表示方法有：問題歸約法、語義網絡法以及謂詞邏輯法等。第四，自然語言處理。通過設計自然語言處理，能夠使人與系統之間使用自然語言進行有效的交流，實現人機之間自然語言通信。

3.3 數據庫設計

人工智能下的移動交互式學習系統的數據庫主要借用的是E-R 模型，通過對該模型進行設計，從而實現信息數據的轉換，使系統能夠理解客觀世界的信息數據。在該模型中主要包括：用戶、資源、課程、試卷、作品、評論，通過健全的數據庫，能夠使人工智能貫穿于整個移動交互式學習系統，給學習者提供良好的學習體驗。E-R 模型如圖2 所示。

4 結論

圖2 E-R 模型

綜上所述，以人工智能作為基礎構建移動交互式學習系統能夠完全突破時間和空間的限制，給學習者提供良好的交互式學習條件。因此，在構建該系統時，應注重人工智能與學習內容和方式的對接，使用人工智能技術模塊，從而提升學習質量和學習效率。