淺談人工智能在教學(xué)中的運用

鄭偉

摘 要：人工智能是興起于上世紀(jì)五十年代中期的一門邊緣科學(xué)，它即是計算機應(yīng)用的一個分支學(xué)科。又是集計算機科學(xué)、語言學(xué)科、控制理論、信息論、人體神經(jīng)科學(xué)和心理學(xué)等多種學(xué)科的綜合性學(xué)科。人工智能即是智能模擬，以計算機系統(tǒng)來模擬人類各種感知與思維的活動。隨著現(xiàn)代科技的突飛猛進(jìn)以及人均生活水平的提高，多媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域得到了廣泛的利用。本文淺要分析多媒體計算機在教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀以及應(yīng)用弊端分析，并提出人工智能的應(yīng)用對相關(guān)問題的優(yōu)化處理。

關(guān)鍵詞：多媒體技術(shù)；人工智能；教學(xué)運用

前言

多媒體計算機技術(shù)在教學(xué)中的運用極大地突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，但在實際運用中還存在著一些根源上的問題，比如信息優(yōu)化不足，使用局限等。而人工智能科學(xué)的突破，在解決相關(guān)的問題的時候也把現(xiàn)代的教學(xué)模式拉升了較高的臺階。人體智能即是我們的感覺器官感受到外界信息的刺激以后，通過大腦的記憶與分析得出對信息處理的一種決策，具體的流程為感覺-分析-判斷-決策-行動。人工智能就是模擬人體智能，通過一系列的科學(xué)手段，使得機器有人體智能功能，并能代替人體去做人體局限的活動。人工智能在教學(xué)上的運用包括用人工智能來學(xué)習(xí)、教師運用人工智能作為教學(xué)輔助手段來教學(xué)等。

一、傳統(tǒng)多媒體教學(xué)的現(xiàn)狀及問題分析

傳統(tǒng)多媒體計算機教學(xué)是一種非智能的或是低智能的計算機教學(xué)應(yīng)用。即是利用計算機技術(shù)把課本內(nèi)容編寫成為課件，代替或者輔助教師教學(xué)的計算機應(yīng)用。相比較于傳統(tǒng)教育，多媒體教學(xué)方式使得教學(xué)多樣化與形象化。在當(dāng)前的教學(xué)中，無論是高等教育還是普通教育，它都扮演著重要的角色，并在實踐的效果中，其作用也是非常大的，但到目前為止，這樣的多媒體教學(xué)運用方式都是直接將課程信息編寫到計算機中，一次編寫也只能完成一次教學(xué)，針對性狹窄，而且使用不便，在較為復(fù)雜的教學(xué)活動中，傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)方式并不能很好地為教學(xué)服務(wù)。其弊端主要有以下幾個方面：

首先是缺乏人機交互功能，傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)具體使用流程為：刻錄信息-放映信息，在教與學(xué)上具有很大的被動性，完全沒有人機交互的功能。

其次缺乏開放性與靈活性。

第三是缺乏教學(xué)策略，傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)也就是PPT的展示，它可以表現(xiàn)得精美，但是卻缺少了與學(xué)生進(jìn)行互動的方式，它只是以展示的方式向?qū)W生們展示知識點，缺乏了學(xué)生們在學(xué)習(xí)知識點的需要的幫助。也就是說知識一種新型的記筆記的方式，缺乏了教學(xué)策略。

第四是由于技術(shù)的不足容易忽視課程本身的特點。

第五便是缺乏智能，傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)運用不能對不同程度的學(xué)生進(jìn)行針對性的教育，很是籠統(tǒng)，學(xué)生被動，教師也被動，不能給于不同教學(xué)模式和方法，因此缺乏智能性。

二、人工智能在教學(xué)方面的運用分析

教學(xué)過程是一個復(fù)雜的教與學(xué)的思維過程。需要教師運用自身的專業(yè)知識和相關(guān)經(jīng)驗為基礎(chǔ)和依據(jù)，經(jīng)過吸收、講解和綜合等多個步驟才能較好地完成。一個教學(xué)系統(tǒng)所需要完成的任務(wù)是根據(jù)具體學(xué)生的特點、弱點或是其他基本情況，創(chuàng)造最為適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方案和教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)和輔導(dǎo)。

因此，計算機輔助教學(xué)實際上是一個通過計算機系統(tǒng)來輔助教師教學(xué)，促進(jìn)與幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的顧問系統(tǒng)。因而，利用人工智能的方式，能很好地滿足學(xué)與教的需求，避免傳統(tǒng)多媒體教育的弊端。其主要特點是具有診斷和調(diào)試修改功能、具有良好的人機界面。

在人工智能在教學(xué)上的運用中，教學(xué)思想、方法、學(xué)習(xí)內(nèi)容可用知識形式表示，如何解決知識的形式化表示以及知識的訪問與調(diào)用問題，是人工智能的核心技術(shù)之一，也是將人工智能引入教育技術(shù)領(lǐng)域中所要面臨的一個問題。教與學(xué)過程即是對所需知識庫中的知識進(jìn)行推理，并最終得出所需結(jié)果的過程。由于專家系統(tǒng)主要是由知識庫與推理機組成的，因此，它也是智能計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)的核心技術(shù)。

運用在教學(xué)方面的人工智能一般為教育機器人。教育機器人是指運用應(yīng)用于教育領(lǐng)域的機器人，它有著以下幾個特點，首先是用一定的教學(xué)適用性，符合教學(xué)的相關(guān)需求；其次是性價比較高；第三是具有一定的開發(fā)性和可擴(kuò)展性，第四是具有人機交互功能界面。

機器人教育是指學(xué)習(xí)與利用機器人，優(yōu)化教學(xué)效果及師生勞動方式的理論以及實踐。主要有以下幾種類型：

類型一：機器人輔助教學(xué)。即是師生以機器人為主要的教學(xué)媒介或是工具來進(jìn)行教與學(xué)的活動。相比較于傳統(tǒng)多媒體，它有著可移動、智能性、自動化、人性處理化和可控性等特點。機器人輔助教學(xué)的過程分為三個階段：準(zhǔn)備階段、實施階段和總結(jié)階段，教師，學(xué)生，機器人在三個階段中都有著各自的責(zé)任與職能。機器人輔助教學(xué)的模式為利用機器人模擬各類學(xué)科中的某些規(guī)律，產(chǎn)生與現(xiàn)實世界類似的現(xiàn)象和組成軌跡，提供給學(xué)生觀察，幫助學(xué)生生動形象地理解相關(guān)規(guī)律的本質(zhì)和內(nèi)核。另外機器人還有個別輔導(dǎo)的功能，一般都是微小便于攜帶的微型機器人，可以通過機器人創(chuàng)設(shè)有趣的教學(xué)活動或是游戲教學(xué)，滿足新教育模式的要求，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)動機，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。機器人在整個教學(xué)活動中扮演著教師，學(xué)習(xí)伙伴，學(xué)習(xí)助手等多個角色，滿足于學(xué)生在學(xué)習(xí)中的任一需要。

類型二：機器人管理教學(xué)。是指機器人在課堂教學(xué)管理、教務(wù)管理、學(xué)校管理、教學(xué)設(shè)備管理中發(fā)揮有計劃、有組織，能協(xié)調(diào)、能指揮并有較強的控制作用的功能。如在課堂教學(xué)管理中的應(yīng)用，可以實時采集與分析課堂教學(xué)信息，及時、迅速地為教師的教學(xué)決策以及學(xué)生的學(xué)習(xí)方法的選擇與需要提供重要信息的幫助。并能夠在教學(xué)活動管理中涉及到的考勤、評估、測試、教學(xué)目標(biāo)的制定等發(fā)揮良好的輔助作用。

類型三：機器人主持教學(xué)。對于機器人主持教學(xué)，也就是完全代替教師實行完整的教學(xué)活動，很多人對此有所擔(dān)憂，他們表示，機器人完全代替教師以后，教師會有下崗的可能，但這無需擔(dān)憂，往往一種新型技術(shù)的運用都會伴隨著很多的就業(yè)機會。對于機器人主持教學(xué)的應(yīng)用，目前還處在研發(fā)的階段，并未得到實踐利用。這也是機器人人工智能在教學(xué)上的應(yīng)用的最高層次，在這一層次中，機器人不再是配角，而是主人，在教學(xué)中，所涉及到的方方面面，完全由機器人獨立自主完成。目前這一應(yīng)用還有相關(guān)技術(shù)性的問題亟待突破，不過相信不久的將來，會能夠運用在實踐中。

總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來人工智能在教學(xué)上的應(yīng)用將得到大范圍的普及。目前國內(nèi)只有在較為發(fā)達(dá)的城市使用人工智能參與教學(xué)，但實際的應(yīng)用都達(dá)不到理想，首先是人工智能的應(yīng)用應(yīng)有一定的資金的支持，其次在應(yīng)用上，相關(guān)的技術(shù)問題也亟待解決。不過隨著科技發(fā)展的日新月異，相信在不久的將來，就像當(dāng)時的多媒體教學(xué)方式的普及一樣，也能夠普及到全國各個城市，為教師的教學(xué)提供良好的幫助，為學(xué)生的學(xué)習(xí)起到促進(jìn)性的作用。本文首先分析傳統(tǒng)多媒體教育的難以突破與解決的問題，并隨著引入人工智能在教學(xué)上的運用，對多媒體教學(xué)的弊端能夠有效避免的情況下，也能使教學(xué)教育提升很大的臺階。

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