關于人工智能在網(wǎng)絡教育中的應用研究

馮玉婷,史君華

(合肥師范學院 計算機學院， 安徽 合肥 230061)

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關于人工智能在網(wǎng)絡教育中的應用研究

馮玉婷,史君華

(合肥師范學院 計算機學院， 安徽 合肥 230061)

[摘要]人工智能技術可廣泛地應用于網(wǎng)絡教育，展現(xiàn)多種教育模式和教學方法。主要分析了網(wǎng)絡教育的現(xiàn)狀及存在問題，介紹了人工智能在網(wǎng)絡教育中所用的相關技術，如專家系統(tǒng)、智能代理、智能決策支持系統(tǒng)等，并對其應用狀況進行了探討。

[關鍵詞]人工智能；網(wǎng)絡教育；專家系統(tǒng)；智能決策支持系統(tǒng)

1網(wǎng)絡教育的發(fā)展與現(xiàn)狀

網(wǎng)絡教育是指以計算機網(wǎng)絡衛(wèi)星通信網(wǎng)絡和電信通信網(wǎng)絡為介質(zhì)，在多媒體網(wǎng)絡課程為核心的學習資源構建的網(wǎng)絡教育環(huán)境中展開教學與學習活動進程的教育組織形式[1]。

網(wǎng)絡教育是一種全新的交互方式，讓學生學到知識，讓老師傳授知識。它是在新的科技水平下、新的社會背景下的教育體制、教育思想、教育理念和教育手段的一場變革。網(wǎng)絡教育與傳統(tǒng)教育相比，不僅僅體現(xiàn)在其創(chuàng)新的技術手段，更體現(xiàn)在它對教育觀念引起的創(chuàng)新與改變上。

近幾年來，隨著計算機網(wǎng)絡的普及應用和信息化社會的全面建設，網(wǎng)絡教育呈現(xiàn)出以下幾大趨勢:

1.1教育目的由學歷獲取向技術獲取轉(zhuǎn)移

1999年教育部開始現(xiàn)代遠程教育試點工作時，其主體限定為電大和網(wǎng)院，主要目的仍然是學歷補償教育。然而，近幾年企業(yè)行政事業(yè)單位和民辦教育機構紛紛登上舞臺，非學歷網(wǎng)絡教育的規(guī)模急劇擴大。民辦教育普遍以技術傳授為目的，直接通過市場對企業(yè)人才提出的需求，構建了靈活多變的網(wǎng)絡培訓體系，建設適用性高的學習資源，緊跟技術發(fā)展的潮流，符合當今很多求學者的需求。

1.2網(wǎng)絡教育形式呈多元化發(fā)展

與傳統(tǒng)課堂教育相較，網(wǎng)絡教育以其教學時間靈活，教學空間隨意，教育對象多元以及自主化教學等諸多特點，被越來越多的教學組織者和學習者采用，并逐漸成為眾多在職人員選擇接受繼續(xù)教育的對象。從世界范圍內(nèi)看，近年來相當熱門的網(wǎng)絡教育事例有：翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、可汗學院等等[2]。

雖然網(wǎng)絡教育開展得如火如荼，但是其存在問題仍然不容忽視。

首先，網(wǎng)絡課程相關資源不夠全面。 為了實現(xiàn)網(wǎng)絡教學，首先要提供教學用的課件。但是所提供的資料不應該僅僅是教材上內(nèi)容的生搬硬套，而應該是充分利用網(wǎng)絡資源和電腦的軟件制作功能，將與課程內(nèi)容配套的相關輔導資料配套上傳到網(wǎng)絡上，并提供下載功能。讓學員在經(jīng)過學習后，能夠全面地下載相應的輔導答疑資料進行課后復習和鞏固，對所學知識進一步消化理解和記憶。然而目前各院校的網(wǎng)絡教育教學支持功能參差不齊，有些院校的網(wǎng)絡課程內(nèi)容貧乏，只是簡單地把原來課堂上講授的內(nèi)容挪移到網(wǎng)上，并沒有真正起到知識點的滲透延伸作用，也不具備支持下載的功能。

其次，教師與學生之間缺少應有的關系維護與情感交流。網(wǎng)絡教育的最大優(yōu)點就是不受時間空間的限制，可以讓學習者能夠充分利用這一優(yōu)勢，在自己可安排的的時間內(nèi)去最大效率地進行學習，不僅節(jié)約了學生的時間，也給老師自由的備課時間。但是同時出現(xiàn)的問題是，網(wǎng)絡教育由于空間上的遠離和時間上的自由選擇，會造成師生之間、同學之間的因為空間距離的增大，缺少應有的集體關系，拉大了彼此之間的心理距離，不利于情感交流和教學內(nèi)容的把控或知識的理解消化，久而久之容易使人變得自我和孤立，產(chǎn)生對網(wǎng)絡和電腦的依賴感，而不是對人際關系的維護能力，這種狀況是違背教育根本目標的。

最后，平臺操作功能設置存在局限性，無法實現(xiàn)人性化操作。很多網(wǎng)絡教育平臺使用相同的腳本文件，因此在實際使用中不管何種課程，不管何種學習需求都在同一種教育模式下進行，缺少各專業(yè)應有的針對性和專業(yè)特色，無法體現(xiàn)網(wǎng)絡教育應有的人性化設置與操作。因此，如何在當今新型的網(wǎng)絡教育中引入人工智能的最新技術，運用人工智能的最新成果，改革教育教學模式提高教育教學效果是一項具有創(chuàng)新性的研究工程。

2人工智能及其相關技術

人工智能(Artificial Intelligence)，也稱機器智能，是計算機科學控制論信息論神經(jīng)生理學心理學語言學等多種學科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學科[3]。近年來，在國家的大力倡導和支持下，人工智能相關產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。制造業(yè)、軟件業(yè)、資訊工程業(yè)、生物醫(yī)療科技、零售通路業(yè)、網(wǎng)絡業(yè)、包括汽車產(chǎn)業(yè)等都在陸續(xù)導入人工智能技術。從人工智能的研究本質(zhì)來看，人工智能是給計算機傳授知識，讓計算機進行學習，從而提高計算機的學習能力的一項科學技術，自然也當仁不讓地應用于教育教學領域。人工智能的研究領域包括專家系統(tǒng)、機器學習、模式識別、自然語言理解、自動定理證明、自動程序設計、機器人學、博弈、智能決策支持系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡和分布式人工智能等多個領域。其中專家系統(tǒng)機器學習自然語言理解人工神經(jīng)網(wǎng)絡和智能代理在教育中應用較多[4]。

2.1智能代理

智能代理技術又被稱為智能體，是分布式人工智能研究的一個新領域，它實際上是一種軟件單元，具有高度智能性和自主學習性，可以根據(jù)用戶定義的準則，主動地通過智能化代理服務器為用戶搜集最感興趣的信息，然后利用代理通信協(xié)議把加工過的信息按時推送給用戶，并能推測出用戶的意圖，自主制訂、調(diào)整和執(zhí)行工作計劃[5]。

2.2專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng),也可以說是一種計算機程序, 它給機器賦予特定領域人類專家的特殊知識, 用計算機模擬專家的思維活動、推理判斷, 使對問題的求解達到專家的水平。專家系統(tǒng)同人類專家一樣, 也是針對某一問題域的, 和基于問題域的知識來解決問題的。專家系統(tǒng)主要組成部分為：知識庫，用于存儲某領域?qū)＜蚁到y(tǒng)的專門知識；綜合數(shù)據(jù)庫，用于存儲領域或問題的初始數(shù)據(jù)和推理過程中得到的中間數(shù)據(jù)或信息；推理機，用于記憶所采用的規(guī)則和控制策略的程序，使整個專家系統(tǒng)能夠以邏輯方式協(xié)調(diào)的工作；解釋機制，向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為[3]。

近年來，在專家系統(tǒng)或知識工程的研究中已出現(xiàn)了成功和有效應用人工智能技術的趨勢。 人類專家由于具有豐富的知識，所以才能高效地解決問題。專家系統(tǒng)不僅能完成人類專家的工作，而且能幫助人類專家發(fā)現(xiàn)推理過程中出現(xiàn)的差錯。目前專家系統(tǒng)在教育中的應用最為廣泛與活躍， 教學專家系統(tǒng)的任務是根據(jù)學生的特點以最合適的教案和教學方法對學生進行教學輔導， 其特點為同時具有診斷和調(diào)試等功能具有良好的人機界面。

2.3智能決策支持系統(tǒng)

智能決策支持系統(tǒng)(Intelligent Decision Support System)是利用人工智能，特別是專家系統(tǒng)的原理和技術所建立的輔助決策的計算機軟件系統(tǒng), 支持半結(jié)構化和非結(jié)構化問題的決策。依靠計算機輔助決策系統(tǒng)才能使管理更加科學化，并取得更好的效果[7]。

較完整與典型的DSS結(jié)構是在傳統(tǒng)三庫DSS的基礎上增設知識庫與推理機，在人機對話子系統(tǒng)加入自然語言處理系統(tǒng) (LS)，與四庫之間插人問題處理系統(tǒng)(PSS)而構成的四庫系統(tǒng)結(jié)構。

3人工智能在網(wǎng)絡教育中的應用

將人工智能應用于網(wǎng)絡教育，最主要是因為人工智能的研究針對的是計算機，而在網(wǎng)絡教育中，人與人之間的交流，人與知識的交流都是靠計算機來進行的。只有使計算機擁有像人一樣的智商和能力，才可以在保持網(wǎng)絡教育在空間和時間上優(yōu)勢的基礎上，最大地發(fā)揮網(wǎng)絡教育中計算機的作用，使計算機可以智能地參與教學，對學生進行評測，讓學生之間自由交流，同時進一步優(yōu)化人機交互能力。

人工智能在網(wǎng)絡教育中的應用主要體現(xiàn)在以下兩大方面：

3.1專家系統(tǒng)的應用

人工智能在網(wǎng)絡教育當中用得最多的就是專家系統(tǒng)。這其中包含了智能教學系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)、智能導學系統(tǒng)以及智能化硬件網(wǎng)絡設備。所謂智能化教學系統(tǒng)指的是在網(wǎng)絡中為學生提供的一種智能教授空間，在這整個教學過程當中，都通過智能的方式進行模擬授課，利用先進的多媒體技術和智能系統(tǒng)來進行可溝通形式的教育教學系統(tǒng)。在這種智能系統(tǒng)當中，學生獲取知識采用的不再是被動的接受知識方式，而是主動地進行知識獲取。在使用智能教學系統(tǒng)之前，首先使用智能決策系統(tǒng)通過對學生的認知水平的智力開發(fā)進行測試，通過智能決策系統(tǒng)中的問題處理系統(tǒng)，知識庫子系統(tǒng)和推理機將每個人不同的測試結(jié)果作為參考依據(jù)，設計科學合理的教學方案，從而將教學效果達到最佳理想程度。智能導學系統(tǒng)，又叫智能個別指導系統(tǒng)，由專家模塊，學生模塊，界面模塊和教學模塊組成。它能夠根據(jù)學生的學習行為，動態(tài)地在學生的學習過程中產(chǎn)生一種導學過程，不僅給學生講授知識，同時也能評價學生學習的結(jié)果。這是在計算機網(wǎng)絡教育環(huán)境下一種重要的交互能力，這種智能導學系統(tǒng)有利于為學生建立一個良好的學習環(huán)境，讓學生通過一定的診斷方法找出自己的學習特征，建立學習模型，從而進行知識點的吸收。有利于提高學生學習效率，減少不必要的時間浪費。這幾種系統(tǒng)的組合可以充分保證各項教學任務的有效進行，不僅解決人與計算機之間原有的問題，并且通過智能系統(tǒng)使其關系變得更加穩(wěn)固和可靠。智能化硬件網(wǎng)絡設備指的是在網(wǎng)絡設備中加入智能系統(tǒng)，使網(wǎng)絡連接設備具有更智能的傳輸和連接作用。常用的智能網(wǎng)絡傳輸設備有路由器，交換機等等，智能網(wǎng)絡終端設備有攝像頭，打印機等等。在網(wǎng)絡信息日益普及的今日，越來越多的智能化硬件網(wǎng)絡設備被投入使用，這進一步提高了智能化軟硬件的綜合處理能力，使網(wǎng)絡中的各個使用者能更高效地使用網(wǎng)絡進行學習與講授。專家系統(tǒng)綜合了以上所說的智能教學系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)、智能導學系統(tǒng)以及智能化硬件網(wǎng)絡設備，在不同的網(wǎng)絡教育環(huán)境中分布有不同程度的結(jié)合與應用。

3.2其他人工智能技術的應用

除了專家系統(tǒng)，人工智能技術在網(wǎng)絡教育當中還有很多技術有十分廣泛的應用范圍，常見的有：自然語言理解、專家系統(tǒng)、機器學習、知識庫管理等等。在進行教學的過程中，通過這些新型智能技術對教學內(nèi)容進行自主設計并對教學成果進行精準測評。

(1)語言處理系統(tǒng)

所謂語言處理系統(tǒng)，指的就是一項通過計算機理解并生成的語言系統(tǒng)，這種智能技術主要集中于對書面文字語言的理解，就目前的現(xiàn)狀而言，已經(jīng)可以對口語、書面語以及簡單的較為標準的手寫文字進行識別，這種自然語言理解的方式有助于學生在英語方面的學習，特別是學生在學習基礎英語時對于語法和詞匯的掌握。

(2)人工智能分布系統(tǒng)

一般情況下，人工智能分布系統(tǒng)由多個Agent構成，所謂Agent指的是一種新興產(chǎn)業(yè)技術，雖然人工智能分布系統(tǒng)已經(jīng)不是個新的概念了，但它是計算機領域和人工智能領域方面的最新技術，這種人工智能分布系統(tǒng)可以一改以往傳統(tǒng)教育的薄弱環(huán)節(jié)，抓著教材中的重點有正對性的進行知識梳理，可以將學生所好奇的問題和教材中要求掌握的重點進行有機結(jié)合，從而達到更好的教學效果。

(3)知識庫系統(tǒng)

知識庫系統(tǒng)也被叫做智能數(shù)據(jù)庫，是一種廣泛應用于網(wǎng)絡中的新智能系統(tǒng)，知識庫通過將知識進行整合處理以后，將所有內(nèi)容有選擇性的存儲，自動分辨出關鍵詞，然后通過智能檢索的方式推出新的知識，這種知識庫系統(tǒng)由于技術極為先進，可以對教育資源的管理和檢索功能進行改善。

(4) 人工神經(jīng)網(wǎng)和機器學習

所謂人工神經(jīng)網(wǎng)指的是一種模仿大腦建造的信息處理系統(tǒng)，這種人工神經(jīng)網(wǎng)運用與網(wǎng)絡教育可以處理數(shù)據(jù)、信息、字符、圖像、語言等等，有針對性的進行智能的識別。而機器學習則是一門學科，用于研究計算機模擬出的人類學習活動，在心理和生理上通過電子模擬分析出學生的邏輯、心理、接受知識的程度等等，所以說機器學習與各項學科都有著相當密切的聯(lián)系。

4結(jié)束語

綜上所述，人工智能是一項應用范圍非常廣，可研究型非常強的計算機前沿技術。雖然它應用于網(wǎng)絡教育領域的時間不長，但已經(jīng)對目前我國的教育產(chǎn)生了較大的影響。通過人工智能所涉及的相關技術的研究與開發(fā)，會解決網(wǎng)絡教育中存在的諸多問題，從更大程度上提高學生的學習質(zhì)量和學習效率，方便老師的教學和管理，對教育教學的模式教育教學的過程教學設計教學內(nèi)容和教育評價產(chǎn)生深刻的變革，從而推動教育的不斷發(fā)展。

[參考文獻]

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[7]張銘泉，董超. 智能決策支持系統(tǒng)探究[J].中國校外教育.2009(6):42.

The Application of Artificial Intelligence in the Network Education

FENG Yuting, SHI Junhua

(SchoolofComputerScience,HefeiNormalUniversity,Hefei230061,China)

Abstract：Artificial intelligence technology can be widely used in network education, showing a variety of educational mode and teaching methods. This paper mainly analyzes the present situation and problems of network education, and introduces some related technologies, such as expert system, intelligent agent, intelligent decision support system and so on.

Key words：artificial intelligence; network education; expert system; intelligent decision support system

[中圖分類號]TP319.7

[文獻標識碼]B

[文章編號]1674-2273(2015)06-0089-03

作者簡介][第一 馮玉婷(1981-)，女，江蘇南通市，助教，碩士，研究方向為計算機網(wǎng)絡及應用。

[基金項目]安徽省省級教研項目(項目編號：2014jyxm282)

[收稿日期]2015-07-20