基于人工智能的傳感器技術(shù)教學(xué)探索

車 玲,王 滟

(南通職業(yè)大學(xué),江蘇 南通226007)

基于人工智能的傳感器技術(shù)教學(xué)探索

車 玲,王 滟

(南通職業(yè)大學(xué),江蘇 南通226007)

信息技術(shù)的發(fā)展深化了人工智能技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。通過傳感器智能教學(xué)平臺融合專家系統(tǒng)、規(guī)劃,以解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題為出發(fā)點,探索了人工智能技術(shù)在傳感器技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程記錄,動態(tài)地調(diào)整教學(xué),取得了優(yōu)化教學(xué)的效果。

人工智能;傳感器;智能教學(xué)平臺;智能化學(xué)習(xí)模式

信息采集依靠的是各種傳感器來直接感知被測對象的變化,并將采集到的信息轉(zhuǎn)換成可用信號,供進一步分析、使用。即傳感器技術(shù)是信息化、智能化領(lǐng)域的技術(shù)源頭。高校在自動化、電氣電子、計算機、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等專業(yè)課程設(shè)置中,均開設(shè)了傳感器技術(shù)課程;如何提高該課程的教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,是當(dāng)下高校均在研究的課題之一。隨著計算機技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛,作用越來越大,智能教學(xué)系統(tǒng)也逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位,并改變著傳統(tǒng)的教學(xué)方式[1]。以此為基礎(chǔ),如何將人工智能有效地應(yīng)用于教學(xué)系統(tǒng)中,以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,也是目前較多學(xué)科課程教學(xué)正在研究的課題。本課題就此方面做了有益探索。

1 人工智能與教學(xué)系統(tǒng)

人工智能(Artificial Intelligence)從上世紀(jì)50年代提出至今,已經(jīng)有了飛速發(fā)展,取得了豐碩的成果。人工智能是計算機學(xué)科的一個分枝,被普遍認(rèn)為是世界三大尖端技術(shù)之一,可用來模擬人的某些意識、思維過程,使機器能像人一樣思考、學(xué)習(xí)。目前人工智能的研究涉及語言識別、圖像識別、機器人技術(shù)、專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘、智能接口技術(shù)、智能信息處理等領(lǐng)域,隨著技術(shù)的日臻成熟,其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴大。

近年來隨著云計算、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等軟件技術(shù)及硬件設(shè)備性能的不斷提高,使得人工智能技術(shù)取得了迅猛的發(fā)展,在安防、醫(yī)療、智能家居、教育等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,市場發(fā)展前景廣闊。在教育領(lǐng)域各高校都在積極探索、創(chuàng)新教育教學(xué)模式,力求為學(xué)生提供更加精準(zhǔn)有效的學(xué)習(xí)方法。人工智能與教學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合,主要應(yīng)用在以下幾個方面:

(1)機器學(xué)習(xí) 機器學(xué)習(xí)主要是研究人類的學(xué)習(xí)機制、人腦的思維過程,建立針對具體任務(wù)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)[2]。機器學(xué)習(xí)技術(shù)是所有智能教學(xué)系統(tǒng)都要使用到的技術(shù),如利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)可以通過學(xué)生對一定數(shù)量問題的回答,總結(jié)出該學(xué)生對課程的掌握程度。機器學(xué)習(xí)的許多技術(shù)如基于統(tǒng)計的學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、歸納邏輯編程、數(shù)據(jù)挖掘等都可以應(yīng)用于教學(xué)中,使教學(xué)更具針對性,更能實現(xiàn)“因材施教”理念。

(2)專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)是利用人類專家的知識與經(jīng)驗,應(yīng)用人工智能技術(shù)進行推理、判斷,模擬決策過程的計算機程序系統(tǒng)。

(3)規(guī)劃 在教學(xué)活動中通常將教學(xué)目標(biāo)劃分為多個目標(biāo)及子目標(biāo),規(guī)劃就是根據(jù)學(xué)生在不同時間的狀態(tài),動態(tài)地改變教學(xué)目標(biāo)并及時調(diào)整教學(xué)過程要實現(xiàn)的教學(xué)任務(wù),這是一個動態(tài)規(guī)劃的過程。

2 人工智能技術(shù)在傳感器課程教學(xué)中的應(yīng)用

把人工智能技術(shù)應(yīng)用于傳感器技術(shù)課程,在策略上主要是掌握學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)的程度及遇到的問題,并建立學(xué)生的學(xué)習(xí)文檔,然后根據(jù)學(xué)生的不同學(xué)習(xí)情況相應(yīng)地調(diào)整教學(xué)任務(wù)與教學(xué)安排。

2.1 系統(tǒng)設(shè)計

相對于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué),傳感器智能教學(xué)系統(tǒng)要求具有更加復(fù)雜的運行機制,這表現(xiàn)在如下幾個方面:

(1)針對不同學(xué)生的特點設(shè)計學(xué)習(xí)情境,建立知識庫,對每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做出相應(yīng)的決策。

(2)教師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、培養(yǎng)方案等預(yù)設(shè)教學(xué)策略,再結(jié)合學(xué)習(xí)情境的數(shù)據(jù)資源決定學(xué)生的學(xué)習(xí)步驟,并提供學(xué)習(xí)建議、案例、網(wǎng)絡(luò)資源等,記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

(3)在智能教學(xué)系統(tǒng)中學(xué)生的主要交互對象是系統(tǒng),學(xué)生通過各種設(shè)備智能教學(xué)系統(tǒng)輸入信息,智能教學(xué)系統(tǒng)經(jīng)決策后向?qū)W生輸出評判、建議、提示等內(nèi)容,通過信息交互,系統(tǒng)完成智能教學(xué)的過程。

在圖1所示的框圖中,表示了7個模塊與學(xué)習(xí)平臺的關(guān)系,體現(xiàn)了人工智能教學(xué)中的緊密結(jié)合。

圖1 智能交互學(xué)習(xí)平臺框圖

2.2 教學(xué)設(shè)計

2.2.1 交互式學(xué)習(xí)

課堂教學(xué)是一對多的教學(xué)模式,老師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)進行教學(xué),并根據(jù)大多數(shù)學(xué)生的反響來進行微調(diào),學(xué)生由于接受能力的區(qū)別會產(chǎn)生差異。而智能交互平臺將課程中的每個知識內(nèi)容制作成短視頻,例如霍爾傳感器包括霍爾效應(yīng)、工作原理、結(jié)構(gòu)類型、檢測電路、應(yīng)用案例等幾個知識點,學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況,選擇不同的知識點鞏固學(xué)習(xí)。對學(xué)習(xí)中的難點可在互動討論區(qū)與同學(xué)或老師討論,也可留言給老師得到解答。

2.2.2 動態(tài)規(guī)劃

教學(xué)活動被分成若干小的教學(xué)目標(biāo),教師根據(jù)學(xué)生的課堂及平臺的學(xué)習(xí)情況隨時調(diào)整教學(xué)過程,以達到期望的教學(xué)目標(biāo)。智能交互平臺為各知識點設(shè)置了習(xí)題及測試,系統(tǒng)直接給出測試評分及學(xué)習(xí)建議,如圖2所示。系統(tǒng)依據(jù)學(xué)生的測試結(jié)構(gòu)作出決策,教師參照系統(tǒng)決策進一步解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的共性問題,以達到事半工倍的效果。

圖2 測試評分及學(xué)習(xí)建議

2.2.3 智能決策

學(xué)生在智能平臺上的學(xué)習(xí)過程,將被系統(tǒng)一一記錄,并由決策模塊進行分析,在綜合復(fù)習(xí)時給出適當(dāng)?shù)膹?fù)習(xí)建議。學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況,參考系統(tǒng)建議進行綜合復(fù)習(xí),優(yōu)化學(xué)習(xí)過程,達到最優(yōu)學(xué)習(xí)效果。

3 結(jié)語

基于人工智能技術(shù)的教學(xué)探索是為學(xué)生在“學(xué)”的過程中,遇到問題時會得到有啟發(fā)性的合適幫助;為學(xué)生提供豐富的教學(xué)環(huán)境使學(xué)生成為學(xué)習(xí)系統(tǒng)的一個組成部分,從而極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,達到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。

[1] 焦加麟,徐良賢,戴克昌.人工智能在智能教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計算機仿真,2003,20(8):49-51.

[2] 張 妮,徐文尚,王文文.人工智能技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用研究綜述[J].煤礦機械,2009,30(2):4-6.

Teaching Exploration of Sensor Technology based on Artificial Intelligence

CHE Ling,WANG Yan
(Nantong Vocational University,Nantong 226007,China)

The development of information technology has deepened the application of artificial intelligence technology in the teaching.Through the integration of intelligent teaching platform of sensor technology with expert system and planning,the problems that students encountered in learning were solved.The application of artificial intelligence technology in the teaching of sensor technology was explored.According to the students'learning process records,the teaching was adjusted dynamically,to get the effect of optimizing teaching.

artificial intelligece;sensor;intelligent teaching platform;intelligent learning model

G642.0

B

1673-0356(2017)12-0054-02

2017-10-30;

2017-11-01

江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究課題:基于AI的高職課程智能化學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建(2016-R-48732)

車 玲(1974-),女,講師,碩士,主要研究方向:傳感器應(yīng)用技術(shù)、電氣控制技術(shù),E-mail:cldd621@sina.com。