智能教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)方法

陳興貴

[摘要]:智能系統(tǒng)應(yīng)用于教育領(lǐng)域不僅給人們提供了大量便捷的學(xué)習(xí)機(jī)會、豐富的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)資源，而且使學(xué)習(xí)活動更加自主化、個(gè)性化。文章基于此，主要分析了智能化教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)方法。

[關(guān)鍵詞]:智能教學(xué) 多媒體 特點(diǎn) 設(shè)計(jì)方法

在當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展引起的智能化普遍應(yīng)用的情況下，深入探索智能教學(xué)環(huán)境下的教育理念、教學(xué)模式和教學(xué)方法，充分利用現(xiàn)有信息技術(shù)成果，研究更加先進(jìn)的智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模型，不僅可行，而且也是智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)研究、開發(fā)和應(yīng)用中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。文章擬主要分析當(dāng)前智能化教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)方法。

一、智能化教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能教學(xué)系統(tǒng)是以認(rèn)知科學(xué)為理論基礎(chǔ)，綜合利用人工智能技術(shù)、教育心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多門學(xué)科的成果而形成的一種對學(xué)生實(shí)施有效教學(xué)的技術(shù)。系統(tǒng)的智能性主要表現(xiàn)為能夠?qū)崿F(xiàn)“一對一”的教學(xué)，這種教學(xué)模式被譽(yù)為是最有效果的教學(xué)方式?！耙粚σ弧钡慕虒W(xué)方式可以歸結(jié)為以下三點(diǎn)：（1）指導(dǎo)教師可以采用測試和問題的方式來探測學(xué)生實(shí)時(shí)的知識狀態(tài)。（2）在學(xué)生開始學(xué)習(xí)某個(gè)知識之前，指導(dǎo)教師能夠?yàn)樗O(shè)計(jì)一條從最基礎(chǔ)知識到某一個(gè)具體知識的學(xué)習(xí)路徑。（3）在教師和學(xué)生的交互過程中，教師能夠了解潛在的探測此學(xué)生所具有的學(xué)習(xí)風(fēng)格，并且提供風(fēng)格匹配的教學(xué)材料給學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。

基于以上的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及人工智能技術(shù)，設(shè)計(jì)和開發(fā)一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的智能教學(xué)系統(tǒng)來模擬人類教師的教學(xué)方式和行為已經(jīng)成為可能，并且很有前景。使用具有智能性的智能教學(xué)系統(tǒng)，將可以有效地彌補(bǔ)其教育教學(xué)上的缺陷和不足，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提高教學(xué)效率，對教育具有極大的推動作用。

二、智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

1.智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

進(jìn)行科學(xué)的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須從了解學(xué)習(xí)的發(fā)生機(jī)制和學(xué)習(xí)的本質(zhì)問題入手。教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是架設(shè)于學(xué)習(xí)理論與教育教學(xué)實(shí)踐之間的一座橋梁?？v觀教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展軌跡，可以清晰地看到學(xué)習(xí)理論對教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響最為深刻。每一次學(xué)習(xí)理論的發(fā)展，都必然為教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來巨大的觸動和沖擊。學(xué)習(xí)理論的發(fā)展大致可以分為行為主義學(xué)習(xí)理論、認(rèn)知廣義學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和人本主義學(xué)習(xí)理論等，所以相應(yīng)地出現(xiàn)了基于行為主義的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論、基于認(rèn)知主義的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論、基于建構(gòu)主義的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和基于人本主義的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論。

2.智能教學(xué)系統(tǒng)的的主要功能

智能教學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵在于能夠?qū)W(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢驗(yàn)并能夠給出相應(yīng)的學(xué)習(xí)建議，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的智能化。主要功能包括：

(l)建立教學(xué)內(nèi)容的智能知識庫。根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，按知識體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行知識點(diǎn)的劃分，并建立學(xué)習(xí)要素的數(shù)據(jù)庫。

(2)對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評價(jià)。學(xué)習(xí)效果是學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要標(biāo)志，學(xué)習(xí)過程包括在線學(xué)習(xí)、在線練習(xí)、在線測試、實(shí)踐教學(xué)，收集學(xué)習(xí)過程信息，進(jìn)而對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行合理評價(jià)。

(3)學(xué)習(xí)指導(dǎo)和建議。根據(jù)學(xué)習(xí)情況給出學(xué)習(xí)效果評價(jià)，然后根據(jù)學(xué)習(xí)效果給出學(xué)習(xí)指導(dǎo)和學(xué)習(xí)建議，從而使學(xué)習(xí)過程具有更強(qiáng)的針對性，以達(dá)到提高學(xué)習(xí)質(zhì)量的目的。

(4)學(xué)習(xí)導(dǎo)航。及時(shí)收集學(xué)生的應(yīng)答信息，并加以分析處理，評判學(xué)生的成績；為不同的學(xué)生選擇不同的教學(xué)內(nèi)容，將學(xué)生不具備學(xué)習(xí)條件的知識過濾掉；幫助學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，判斷并標(biāo)示出學(xué)生當(dāng)前最需要學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)，提供針對性的個(gè)別輔導(dǎo)和適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充材料。

（5）教學(xué)方法。允許學(xué)生用自然語言與計(jì)算機(jī)導(dǎo)師進(jìn)行交流，這樣就突破了傳統(tǒng)的學(xué)法指導(dǎo)和教法，并且教法還可以針對特定學(xué)生進(jìn)行，即“一對一”教學(xué)模式。

3.智能教學(xué)系統(tǒng)的組成

(1)領(lǐng)域模型。存放傳授給學(xué)生的課程專業(yè)知識，還能生成問題，提供對問題的正確解答以及求解問題的過程。領(lǐng)域模型一般包含兩方面的知識：一是有關(guān)課程的內(nèi)容，二是有關(guān)應(yīng)用這些知識來求解問題的知識，即過程知識。知識表示方法有語義網(wǎng)絡(luò)、規(guī)則等。

(2)診斷模型。利用診斷規(guī)則來分析學(xué)生的響應(yīng)，判斷學(xué)生己經(jīng)懂得的知識或?qū)W生產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念，并傳遞到學(xué)生模型的當(dāng)前狀態(tài)中去。

(3)學(xué)生模型。準(zhǔn)確反映學(xué)生的知識水平、學(xué)習(xí)能力等，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)個(gè)別化教學(xué)提供依據(jù)。

(4)教師模型。結(jié)合教學(xué)策略和課程結(jié)構(gòu)方面的知識，為學(xué)生選擇問題供他們解答，監(jiān)督和評價(jià)他們的行為，當(dāng)學(xué)生需要時(shí)為他們選擇適當(dāng)?shù)难a(bǔ)習(xí)材料。教師模型中，交叉和解釋模式以及學(xué)生模型是實(shí)現(xiàn)“面向個(gè)人以交互方式進(jìn)行教學(xué)”的具體手段。教師模型中采用的教學(xué)策略主要有診斷或排錯(cuò)法、蘇格拉底法、教練法等。

(5)人機(jī)接口。人機(jī)接口作為學(xué)生與系統(tǒng)之間交流信息的媒介，它所提供的表達(dá)知識和信息的手段必須是學(xué)生熟悉并便于使用的。

4.智能教學(xué)系統(tǒng)的使用

學(xué)生使用教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)活動時(shí)，可以自己選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，也可以在教師模型的作用下由系統(tǒng)引導(dǎo)進(jìn)入某一教學(xué)單元。教師利用測試結(jié)果，通過診斷模塊和診斷規(guī)則來判斷學(xué)生當(dāng)前的認(rèn)知能力，通過學(xué)生的總體認(rèn)知能力來決定學(xué)生下一步的行為。

（1）教學(xué)診斷模塊。主要負(fù)責(zé)判斷學(xué)生對某一知識點(diǎn)的掌握情況，進(jìn)而能判斷學(xué)生的當(dāng)前知識水平，為判斷學(xué)生的認(rèn)知能力提供依據(jù)。

（2）能力測定模塊。主要負(fù)責(zé)評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。在教學(xué)之前、教學(xué)期間和教學(xué)之后都要進(jìn)行。通過評價(jià)取得反饋信息以修正、完善教學(xué)計(jì)劃，為教師模型制定正確的教學(xué)策略提供條件，保證教學(xué)的順利完成。它是本系統(tǒng)的重要部分。

（3）學(xué)生行為評定。對學(xué)生行為的評價(jià)，依據(jù)評價(jià)的目的不同，分絕對評價(jià)和相對評價(jià)兩種方法，系統(tǒng)中以教學(xué)目標(biāo)為基準(zhǔn)進(jìn)行絕對評價(jià)，以掌握學(xué)生達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的程度和診斷學(xué)生知識、能力結(jié)構(gòu)中的缺欠，即根據(jù)專家知識庫中的測試題目信息及學(xué)生的回答情況，給出分析結(jié)果及相應(yīng)各認(rèn)知能力不同層次的分?jǐn)?shù)比重，為制定相應(yīng)的教學(xué)策略提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

（4）試題評定。主要是對試卷的要求進(jìn)行綜合評價(jià)，包括學(xué)生測試的內(nèi)容是否是學(xué)習(xí)過的，是否符合教學(xué)大綱的要求，試題分?jǐn)?shù)的比例是否符合難度比例、認(rèn)知層次比例和各章節(jié)的分配比例。

（5）教學(xué)內(nèi)容生成。系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知能力、當(dāng)前的知識水平和學(xué)習(xí)歷史，利用教學(xué)策略生成個(gè)性化教學(xué)內(nèi)容。

三、結(jié)語

智能教學(xué)系統(tǒng)能監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，實(shí)現(xiàn)教學(xué)各環(huán)節(jié)的知識共享與交互，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的按需學(xué)習(xí)和教師的因材施教，體現(xiàn)“以學(xué)習(xí)者為中心”的教學(xué)思想。但是，目前的智能教學(xué)系統(tǒng)的研究可以說仍然處于基礎(chǔ)理論的研究階段，其主要的研究方法就是將遠(yuǎn)程教學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)的智能教學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合，運(yùn)用人工智能技術(shù)來更加有效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)的個(gè)性化和智能化。

參考文獻(xiàn):

[1]謝忠新，王林泉，葛元.智能教學(xué)系統(tǒng)中認(rèn)知型學(xué)生模型的建立[J].算機(jī)工程與應(yīng)用，2005，(3)：229-232.

[2]張榮梅，李福亮.基于Agent的網(wǎng)絡(luò)智能教學(xué)系統(tǒng)的研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007，(6)：83-85.

[3]陳燕娟.基于Web的智能教學(xué)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2008，(5)：217-218.

[4]楊卉，王陸.智能教學(xué)系統(tǒng)中兩層動態(tài)學(xué)生模型的研究[J].電化教育研究，2005，(1)：72-75.