智能化教學(xué)輔助訓(xùn)練系統(tǒng)的研究

谷浩彰 徐祥輝 楊舒

摘要：科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法滿足新時(shí)期素質(zhì)化、個(gè)性化、信息化的教學(xué)需要。文中以蒙學(xué)智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)為例，探討了智能化教學(xué)輔助訓(xùn)練系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與構(gòu)成，旨在提高我國(guó)的教育水平。

關(guān)鍵詞：人工智能教輔系統(tǒng);“蒙學(xué)”數(shù)學(xué)輔導(dǎo);研究

中圖分類號(hào)：TP391.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）10-0115-02

1 項(xiàng)目背景

人工智能教育模式是以多項(xiàng)人工智能理論，通過(guò)科技的方式來(lái)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)“因材施教”的目的。除此之外，新課改的教學(xué)中也強(qiáng)調(diào)了教育信息化是未來(lái)我國(guó)基礎(chǔ)教育發(fā)展的必經(jīng)之路，由此可以判斷出大數(shù)據(jù)和實(shí)際教學(xué)相互融合必然會(huì)成為未來(lái)教學(xué)的重要方式。

2 傳統(tǒng)教學(xué)模式的痛點(diǎn)與AI教育的優(yōu)勢(shì)

2.1 傳統(tǒng)教學(xué)的痛點(diǎn)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式只重視學(xué)生成績(jī)的高低，無(wú)視學(xué)生的個(gè)性發(fā)展和實(shí)際的教學(xué)需求，教師資源嚴(yán)重不平衡、以及采用‘大班制的教學(xué)模式導(dǎo)致是許多教師在教學(xué)實(shí)踐中不能夠掌握學(xué)生真實(shí)水平、統(tǒng)一化的學(xué)習(xí)進(jìn)度，這些缺陷和不足是傳統(tǒng)應(yīng)試教育無(wú)法克服的硬傷。

2.2 AI教育的優(yōu)勢(shì)

通過(guò)智能化推送保持學(xué)生專注度、同時(shí)克服老師資源不均等的問(wèn)題;個(gè)性化針對(duì)學(xué)習(xí)，精準(zhǔn)把握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和水平，按照‘AI+教育=因材施教的新型思維模式，能夠輕松地實(shí)現(xiàn)“老師+學(xué)生” 的二元有機(jī)體教學(xué)機(jī)制，為開展定制化學(xué)習(xí)方案，真正實(shí)現(xiàn)因材施教的目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的構(gòu)成與功能

3.1 蒙學(xué)智能自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的構(gòu)成

（1）獲取訓(xùn)練樣本，目的是用于構(gòu)建理想情況，在構(gòu)建訓(xùn)練模型的同時(shí)把知識(shí)轉(zhuǎn)化并輸出要素。（2）所謂的訓(xùn)練模型其實(shí)就是由學(xué)科模型、教學(xué)方法模型、學(xué)生模型轉(zhuǎn)化而成，整個(gè)模型的關(guān)鍵構(gòu)成是針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的理解能力、情感變化以及對(duì)于學(xué)習(xí)的認(rèn)知力等方面進(jìn)行了解，包括了自適應(yīng)內(nèi)容自適應(yīng)測(cè)評(píng)自適應(yīng)序列、輸出學(xué)習(xí)材料并推送給學(xué)生、對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)所需要的各種資料和信息進(jìn)行系統(tǒng)化地組織與分類。（3）在細(xì)節(jié)方面整個(gè)系統(tǒng)包括了圖論、各個(gè)學(xué)科的核心內(nèi)容、概率圖模型、貝葉斯知識(shí)跟蹤理論、項(xiàng)目反應(yīng)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面。

3.2 核心技術(shù)應(yīng)用

（1）知識(shí)圖譜。該部分的內(nèi)容是負(fù)責(zé)搭建由知識(shí)點(diǎn)、知識(shí)關(guān)系、知識(shí)特征、知識(shí)屬性等元學(xué)習(xí)所必須的多元組，通過(guò)搭建知識(shí)圖譜的方式形成以知識(shí)點(diǎn)為核心，幫助學(xué)生完成教學(xué)訓(xùn)練和完善學(xué)生的知識(shí)。（2）圖像解析課堂。利用智能視頻設(shè)備，捕捉授課過(guò)程里的學(xué)生多種姿態(tài)，包括了學(xué)生的表情、專注度、離席、舉手等一些列動(dòng)作 與狀態(tài)，輔助教師判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)與感知效果。（3）音頻解析課堂。通過(guò)智能音頻設(shè)備，捕捉授課過(guò)程中產(chǎn)生的所有音頻，準(zhǔn)確判斷課堂每個(gè)時(shí)間點(diǎn)所教授的知識(shí)點(diǎn)，精準(zhǔn)把握學(xué)習(xí)進(jìn)度、內(nèi)容精度、學(xué)生回答準(zhǔn)確性等學(xué)生狀態(tài)信息。

3.3 產(chǎn)品的核心理念

（1）通過(guò)不同的視角來(lái)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。與新時(shí)期的教學(xué)模式相比，在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的高低是一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)能力高低的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而且把學(xué)習(xí)成績(jī)與學(xué)生的智能相掛鉤;但是在智能學(xué)習(xí)平臺(tái)中學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的高低并不能說(shuō)明什么，成績(jī)只是學(xué)生學(xué)習(xí)能力的一小部分。（2）個(gè)性化學(xué)習(xí)方案。通過(guò)每位學(xué)生在平臺(tái)中的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)生成學(xué)習(xí)效果評(píng)估報(bào)告，根據(jù)評(píng)估登記，為學(xué)生推薦與其水平相適應(yīng)的學(xué)習(xí)方案。（3）底層架構(gòu)設(shè)計(jì)?；谏疃葘W(xué)習(xí)理論，設(shè)計(jì)蒙學(xué)系統(tǒng)核心架構(gòu);完成APP核心功能點(diǎn)的梳理系統(tǒng)平臺(tái)需求分析;結(jié)合線下實(shí)際調(diào)研，完成學(xué)生、教師、家長(zhǎng)各方對(duì)于智能平臺(tái)的需求分析。

3.3.1 產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)-學(xué)生平臺(tái)

（1）順利地?cái)[脫學(xué)習(xí)上的‘盲點(diǎn)。學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的盲點(diǎn)是就是軟件平臺(tái)為學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行信息采集與統(tǒng)計(jì)。（2）按照學(xué)生的具體情況會(huì)制定出一些針對(duì)性強(qiáng)的練習(xí)。當(dāng)系統(tǒng)判斷學(xué)生在成功解決了學(xué)習(xí)中的盲點(diǎn)之后會(huì)按照顧學(xué)生的答題時(shí)長(zhǎng)、錯(cuò)誤的概率向?qū)W生再推送出幾道數(shù)學(xué)題，以此來(lái)了解學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握情況。（3）提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)。學(xué)生在完成系統(tǒng)中規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)目標(biāo)后，如果學(xué)生有需要針對(duì)自己較差的方面進(jìn)行提高，可以利用系統(tǒng)里的自主測(cè)試功能來(lái)自行選擇內(nèi)容。

3.3.2 學(xué)生端功能

（1）數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)中的“數(shù)據(jù)信息”功能可以讓學(xué)生按照自身的學(xué)習(xí)方式來(lái)確認(rèn)目前自己對(duì)于知識(shí)的掌握情況，然后按照具體的結(jié)果來(lái)設(shè)置相應(yīng)的練習(xí)來(lái)提高自己、完善自己，強(qiáng)化自身的學(xué)習(xí)水平。（2）個(gè)人學(xué)習(xí)狀態(tài)報(bào)告。通過(guò)在教室部署攝像頭或者帶鏡頭終端，對(duì)學(xué)生課堂狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并將學(xué)生的狀態(tài)進(jìn)行記錄、提取、分類整合成周度、月度、學(xué)期的狀態(tài)報(bào)告。

3.3.3 產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)-教師平臺(tái)

（1）查看跟蹤：利用平臺(tái)中的該項(xiàng)功能教師能夠輕松、即時(shí)地掌握班級(jí)中每一個(gè)學(xué)生最新的學(xué)習(xí)情況，甚至可以精確到哪一章、哪一節(jié)。（2）進(jìn)度指導(dǎo)：該項(xiàng)功能可以讓教師對(duì)班級(jí)里的整體進(jìn)度有一個(gè)系統(tǒng)化、全面化的了解，并且按照學(xué)生的性格特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方式設(shè)置相應(yīng)的自主學(xué)習(xí)模式，蒙學(xué)系統(tǒng)會(huì)自行按照設(shè)置的內(nèi)容推送出相對(duì)應(yīng)的練習(xí)內(nèi)容。

3.3.4 教師端功能

（1）教師微信端，顧名思義也就是說(shuō)教師可以通過(guò)本人的微信號(hào)或者利用微信端登陸到蒙學(xué)教師端，該端口可以幫助教師了解當(dāng)前作業(yè)布置的情況以及學(xué)生的對(duì)于教材中各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的熟練成度。（2）學(xué)生狀態(tài)查詢：輔助教師了解學(xué)生課堂表現(xiàn)、學(xué)生學(xué)習(xí)自主性、學(xué)生在校身體狀況等，使原本難以評(píng)估的課堂效果，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和數(shù)字化評(píng)估，有效促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升。

4 實(shí)踐運(yùn)用

蒙學(xué)能夠自動(dòng)生成個(gè)性化學(xué)業(yè)分析報(bào)告，老師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)專注度和知識(shí)點(diǎn)掌握情況快速調(diào)整教學(xué)方案從而精準(zhǔn)指導(dǎo)教學(xué)，因材施教不再困難。而且家長(zhǎng)和學(xué)生個(gè)人也可以從個(gè)性化數(shù)據(jù)報(bào)告指引 下找到自己的薄弱知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，從而更加有針 對(duì)性的針對(duì)薄弱項(xiàng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)配置，精準(zhǔn)學(xué)習(xí)讓課堂效率事半功倍。（1）針對(duì)學(xué)生薄弱項(xiàng)定制課后復(fù)習(xí)課程。知識(shí)元大數(shù)據(jù)通過(guò)人工智能和大數(shù)據(jù)算法， 即時(shí)統(tǒng)計(jì)出每個(gè)課時(shí)完成的時(shí)間、練習(xí)的知識(shí)點(diǎn)掌握情況，針對(duì)學(xué)生薄弱項(xiàng)定制課后復(fù)習(xí)課程并自動(dòng)推送給學(xué)生，從此擺脫標(biāo)準(zhǔn)教輔的束縛。（2）個(gè)性化知識(shí)點(diǎn)推送：優(yōu)秀學(xué)生吃不飽，差生缺失太多。知識(shí)元大數(shù)據(jù)根據(jù)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握情況自動(dòng)生成個(gè)性化知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)課連同相應(yīng)的練習(xí)推送，學(xué)習(xí)再也不是吃大鍋飯。（3）評(píng)測(cè)分析：學(xué)習(xí)綜合評(píng)測(cè)即時(shí)推送。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，蒙學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)用不但可以擺脫傳統(tǒng)固定化、單一化教學(xué)模式的束縛，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極，強(qiáng)化學(xué)生的信息素養(yǎng)具有重要的作用，因此值得大力推廣。

參考文獻(xiàn)

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