人工智能技術(shù)在計算機輔助教學中的應(yīng)用研究

王旭

摘要：現(xiàn)如今，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，推動了計算機技術(shù)與信息技術(shù)的全面發(fā)展，目前人工智能技術(shù)在教育技術(shù)中的應(yīng)用范圍逐步擴大，是計算機教學發(fā)展的重要方向。本文對計算機輔助教學中人工智能技術(shù)的應(yīng)用進行探析，首先對計算機輔助教學基本含義進行概述，而后分析當前人工智能技術(shù)在計算機輔助教學中有效應(yīng)用存在的問題，最后分析具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù);計算機輔助教學;應(yīng)用

引言

隨著計算機輔助教學的發(fā)展，人工智能技術(shù)有了更加廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，也推動了計算機技術(shù)的發(fā)展。因此，在現(xiàn)階段的計算機輔助教學中，要加強人工智能技術(shù)的運用，通過把握其概念和主要研究內(nèi)容，分析技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并根據(jù)目前的計算機輔助教學情況，就其在計算機輔助教學中的實際應(yīng)用進行了解。通過分析了解，推動人工智能技術(shù)在計算機輔助教學中的應(yīng)用，最終實現(xiàn)計算機輔助教學的現(xiàn)代化發(fā)展。

1人工智能與計算機輔助教學的基本概念分析

人工智能是目前計算機科學技術(shù)的重要組成部分，是計算機模擬功能以及人腦功能的有效延伸，使得電腦系統(tǒng)具備人類知識與行為，能夠進行學習和推理，有效解決各項發(fā)展問題，更好的掌握自然與人類的基本語言。人工智能的重點內(nèi)容是人工與智能，研究的主要內(nèi)容是對自然語言的處理、機器人學科以及知識系統(tǒng)的應(yīng)用。通過有效的設(shè)計開發(fā)對人體思維結(jié)構(gòu)以及問題解答行為等多方面信息進行整合，所以當前智能是具有廣泛信息處理能力以及演示能力的綜合體。目前人工智能理論研究以及實踐工程應(yīng)用過程中仍舊存在較多問題，比如信息處理的智能化，需要對各項信息進行檢查、輸入、輸出，是積極分析信息處理的基本方法。在對各項信息進行處理時，符號的處理具有重要作用。此外，還需要對問題處理智能進行探究，分析人工智能如何解決特定問題。隨著我國計算機的快速發(fā)展，在教育領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是新時期的新型教學模式。計算機輔助教學通過媒體手段開展教學活動，使得教學內(nèi)容與教學形式更加多樣化，具有較大的適用性。與大多數(shù)教學媒體相比較，目前計算機輔助教學能夠讓學生明確學習過程中各項表現(xiàn)特征以及差異性等，使得各項教學資料能夠滿足學生發(fā)展需求。目前計算機輔助教學不僅適應(yīng)新時期學校教育，還能用于家庭教育，通過系統(tǒng)資源共享，能夠?qū)崿F(xiàn)交互式學習。計算機輔助教學將多媒體技術(shù)、文字以及圖像技術(shù)等融為一體，能夠提高學習人員理解能力，通過系統(tǒng)快速處理功能，能夠?qū)W生學習情況進行分析，從而提出最準確的判斷，做好信息反饋。

2計算機輔助教學的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1開放性不足

在目前的計算機輔助教學中，缺乏開放性是其發(fā)展的最大缺點。在學習中，學習者不能進行課件的操作修改，只能根據(jù)系統(tǒng)的固有內(nèi)容進行學習，使得學習者受到固定內(nèi)容的限制，降低了課件的適用面。而且因為受到設(shè)定學習路線的制約，教師授課的自主性受到制約，使得授課缺乏針對性，如果學習者想要繼續(xù)進行深入學習，就不能運用這一學習資源，影響深入化的研究學習。

2.2人機交互能力差

目前的計算機輔助教學的信息載體基本上都是光盤，通過多媒體的形式展現(xiàn)教材內(nèi)容，并根據(jù)預(yù)設(shè)的機械式教學流程為學生提供教學內(nèi)容，在這一教學過程中，學習者的學習是完全被動的。這樣就嚴重影響了課堂的教學效率，教師只能根據(jù)預(yù)定的課件流程進行教學操作，學生和教師的教與學參與都會受到影響，人機交互能力比較差，不能很好地實現(xiàn)教學效果。

2.3師生間難以互動

計算機輔助教學的課件是學生進行自學時進行的一種操作系統(tǒng)，學習的時間、地方、內(nèi)容、方式風都需要學生自己安排。因此教師不了解學習者的具體情況，只能為學生提出通常需要注意的問題，在學生遇到問題時，就不能及時和教師溝通交流，影響師生間的互動，課件學習就不能真正發(fā)揮其效果。而且系統(tǒng)學習沒有網(wǎng)絡(luò)支持，只能在單機環(huán)境下運行，網(wǎng)絡(luò)的信息化更新難以對系統(tǒng)的知識內(nèi)容進行更新，學生學習的討論空間、師生交流、遠程教學等就難以有效開展，嚴重影響教學效果。

2.4缺乏智能性

計算機輔助教學的課件系統(tǒng)都是預(yù)先設(shè)定好的，不能為學生開展具有針對性的教育，學生只能被動的學習，自主選擇的余地少。而且課程的教師不能積極地參與其中與學生討論，對于系統(tǒng)提供的信息只能按照自己的想法去處理，學生的認知、學習情況等都不能參考進來，使得教師的教學內(nèi)容的針對性降低，對于不同的學生和不同的教學模式，都不能靈活運用，系統(tǒng)缺乏智能性。

3人工智能在計算機輔助教學中的應(yīng)用

3.1建立知識庫

人工智能在計算機輔助教學中應(yīng)用的主要原則，就是將深度學習與認知學的理論知識作為整個程序模塊設(shè)計開發(fā)的基礎(chǔ)，通過建立一個知識庫，將收集到的知識案例進行分類，訓練機器進行自動識別，從而提取和分析出不同學生在不同的知識中所表現(xiàn)出來的學習能力與掌握熟練程度，進而可以有針對性和有選擇性地進行復(fù)習與鞏固，達到機器代替部分人工教學、緩解教師壓力的目的。第一步就需要進行知識庫的建立，主要包括了專家決策的核心系統(tǒng)對所輸入的知識進行判斷與篩選調(diào)取。同時知識庫還可以實現(xiàn)共享的功能，對知識進行簡化與提煉，做到精益求精。知識庫的搭建應(yīng)該要盡量簡單和易修改。

3.2打造專家模塊

在建立了知識庫之后，就需要圍繞人工智能教學的主要目的進行專家模塊的打造，專家模塊存在的意義在于能夠?qū)⑵浔扔鳛檎麄€學習系統(tǒng)中的推理機。在需要和使用的情況下，由專家模塊自動隨機地生成問題，并且可以通過知識庫的相關(guān)內(nèi)容調(diào)取形成答案并充分解釋。其次，專家模塊的另一個作用就在于能夠幫助評價和考核學生的學習情況，實現(xiàn)一種更加公正透明的評價過程。在進行專家模塊打造時，通常使用的是兩種方法，一種是固定算法，即根據(jù)題庫的問題模板，循規(guī)蹈矩、規(guī)規(guī)范范地進行問題的設(shè)立和解答的編寫。而另一種就是啟發(fā)策略，這種專家模塊更多的是引導(dǎo)學生通過簡單和有限的提示信息，自己推理摸索找尋正確的答案和解決方案。除此之外，專家模塊還可以自動匹配，依據(jù)學生能力分配問題。

3.3建立學生模塊

與專家模塊相互配合相互輔助的就是學生模塊。學生模塊的本質(zhì)其實也屬于專家系統(tǒng)，模塊內(nèi)部所存儲和容納的是學生的不同學習習慣和學習行為特征。這個模塊建立的目的主要是兩個，一個是為了讓學生在學習的過程中可能出現(xiàn)的錯誤習慣和方法被快速識別，并且能夠通過機器語言進行記憶與編譯，從而建立一個比較完整和全面的錯誤類型數(shù)據(jù)庫，進而深層分析找到錯誤的原因。第二個目的就是為了幫助學生對錯誤學習行為和習慣進行解釋，從更加深層次的角度挖掘?qū)W生由于知識理論掌握不充分而導(dǎo)致錯誤的原因。學生模式的建立一般依靠的就是人工智能的自我學習和接受訓練讓系統(tǒng)能夠建立起模型對學生的學習習慣進行模擬。這樣在上一步打造的專家模型就可以為學生模型提供一個對比的樣本，專家模型的兩種運算和教學方式可以分別評估學生的學習能力和學習錯誤。

3.4優(yōu)化教學模塊

教學模塊是人工智能在計算機輔助教學模式中必不可少的一個環(huán)節(jié)，教學模塊的內(nèi)容是基于傳統(tǒng)教學設(shè)計和規(guī)劃之上的。在計算機與人進行交互的過程中，教學策略主要是由教學的不同分支來體現(xiàn)，能夠達到較好的發(fā)散性和綜合性的效果。但是其不足的地方也比較明顯，那就是只能按照某一類型或者某一個的教學方法進行，系統(tǒng)不能快速地根據(jù)不同內(nèi)容識別和選擇最適合最有效率的教學模式。具體的應(yīng)用和實現(xiàn)過程就是將專家模塊和學生模塊的內(nèi)容進行連接和合并，將專家模塊生成的問題及答案與學生模塊中上傳和學習到的進行對比，選擇覆蓋或者是分析提取，能夠比較客觀地發(fā)現(xiàn)學生學習中存在的理解性偏差和實踐性錯誤。之后再將結(jié)果傳回到知識庫中，調(diào)用相關(guān)的知識內(nèi)容，形成一個完整的反饋鏈，幫助教師做出教學決策，調(diào)整教學進度和教學規(guī)劃。但是這個模塊的設(shè)計也應(yīng)該充分考慮到諸多情況和因素，因此在條件判斷時應(yīng)加入更多的循環(huán)。

3.5智能導(dǎo)學系統(tǒng)

這一系統(tǒng)是組成現(xiàn)代計算機輔助教學系統(tǒng)的重要內(nèi)容，可以保障計算機網(wǎng)絡(luò)教育的目的實現(xiàn)。而且智能導(dǎo)學系統(tǒng)可以為學生提供學習的良好環(huán)境，并快速提供學生可能需要的各種資源，保證教學服務(wù)的全方位，實現(xiàn)計算機輔助教學的目的。這一智能導(dǎo)學系統(tǒng)可以結(jié)合學生的具體學習情況，保證導(dǎo)學策略與學生的學習情況相適應(yīng)，提供更具個性化和針對性的教學服務(wù)。通過這樣的運行，系統(tǒng)就可以自動生成問題和解決方案，進行教學方案、內(nèi)容和進度的合理規(guī)劃和調(diào)整，保證可以及時反饋信息內(nèi)容，并進行修正導(dǎo)學，推動導(dǎo)學策略的合理科學。在計算機輔助教學中，還有很多人工智能技術(shù)的應(yīng)用，比如智能仿真技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)組卷系統(tǒng)INES、智能信息檢索引擎等，將這些系統(tǒng)運用在計算機網(wǎng)絡(luò)教學中，完成了目前計算機輔助教學的智能化，推動了計算機輔助教學的新發(fā)展。在計算機輔助教學系統(tǒng)中已經(jīng)開始引入人的思想，提高系統(tǒng)的邏輯推理能力，實現(xiàn)教師和學生之間的互動，并解答學生提出的問題。在計算機輔助教學中，人工智能技術(shù)可以根據(jù)學生的學習特點提供適合的學習內(nèi)容，并結(jié)合學生的學習情況和教學情況進行合評價。如果在學習過程中學生有錯誤出現(xiàn)，系統(tǒng)可以進行指正，并進行分析，自動生成課后練習，解決課程知識咨詢中遇到的問題等。

結(jié)語

綜上所述，人工智能技術(shù)運用到計算機輔助教學中有著非常重要的作用，而人工智能的發(fā)展也必將會推動計算機輔助教學系統(tǒng)的發(fā)展。近年來，人工智能研究工作人員嘗試著讓學生們脫離“輔導(dǎo)學習”的過程來獲取新知識，提高課堂教學效率。從教學的其他層面看，人工智能技術(shù)還能構(gòu)建人類推理模型為學生更好的學習帶來便利。隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的廣泛運用，計算機輔助教學也更加完善。

參考文獻

[1]張鎰麟.關(guān)于計算機輔助教學中人工智能技術(shù)的應(yīng)用研究[J].當代旅游，2019（1）：239.

[2]劉蔭.人工智能在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的應(yīng)用研究[J].科學與信息化，2019（2）：20-21.

[3]張園.人工智能技術(shù)在計算機輔助教學中的應(yīng)用研究[J].科技資訊，2018（34）：108-109.