辅助教学方面有关论文范例 跟计算机辅助教学中人工智能技术的运用有关毕业论文题目范文

计算机辅助教学中人工智能技术的运用，本文是辅助教学方面有关论文范本跟人工智能和人工智能技术和辅助教学有关函授毕业论文范文.

姚丽

（辽宁师范大学计算机与信息技术学院,辽宁大连116000）

摘 要：基于对计算机辅助教学应用现状的分析,介绍了智能计算机辅助教学系统的构成,以《人工智能原理及其应用》教学为例,阐述了计算机辅助教学中人工智能技术的应用方式,并预测了智能计算机辅助教学系统的发展方向.

关键词：计算机辅助教学；人工智能；智能计算机

中图分类号：G436文献标识码：A文章编号：16727800（2018）06006802

收稿日期：20180429

基金项目：

作者简介：姚丽（1995）,女,辽宁师范大学计算机与信息技术学院学生,研究方向为人工智能、智能信息处理.

0引言

人工智能（Artificial Intelligence,AI）在1956 年提出［1］,是研究怎样用人工的方法来模拟和实现人类智能的学科.作为引领性的科学技术,已经浸透到各个领域,引领现代计算机技术的不断发展,AI技术在教学中有着广泛的应用,并对教学过程产生了深远的影响.

1计算机辅助教学

1.1计算机辅助教学的定义

计算机辅助教学（Computer Aided Instruction, CAI）是在计算机帮助下进行的一系列教学活动,以对话形式与学生进行教学内容的讨论、教学进程的安排［2］. CAI无论是在基础教育还是在高等教育以及继续教育中都发挥着重要作用.简单来说,CAI就是指把教学内容制作成“课件”,受教育者可以根据自己的情况有选择性的学习,从而使教学内容不再单一、片面,有利于学生产生学习兴趣.并且,它所给的外部刺激有利于知识的获取.所以,CAI能明显的减少学习时间、提高教学质量和效率,使教学目标得到最好的实现.

1.2计算机辅助教学的现状

虽然CAI要比传统的讲授模式先进,但并非最完美的,现在用的大多数传统的CAI都是将教学内容提前做成课件,这样课件一旦完成,任何较大的改动都会给维护带来不便,因而它还面临很多挑战以及存在很多不足,主要表现在以下几方面.

1.2.1开放性不足

CAI课件的最大缺点就是缺乏开放性,使用者对课件无法进行改变,在教学时,只能用这些已有的资源,但是固定内容的局限性限制了课件内容的适用面,从而导致授课的针对性不强,也无法利用新的资源进行再开发.

1.2.2人机交互能力不够

在讲授中,CAI课件的讲授内容是按预置的教学流程机械式地提供给学习者,学习者不能主动的利用CAI课件.在课堂教学中,通常只能按照划定流程进行操作,教师和学生都不能自由的参与教与学的过程,缺乏人机交互.

1.2.3师生互动不充分

现有的CAI课件在学生自学及运用中,怎样学是学生自己的事,老师无法知道其学习状况,学生有问题时不能及时求助老师,相互隔离,缺乏互动,同时由于大多CAI课件是在单机环境下运行的,不能快速更新知识,也不能提供方便的学习讨论空间.

1.2.4智能性不足

现有CAI课件无法进行有针对性的教育,学生的学习是非主动的,不能由系统主动提供信息而使学生按照情况对学习状况进行调改.对教师来说,没有较高的讲授介入度,不能依照系统提供的信息按照学生的认知模型去取得最恰当的学习内容,也不能提供不同方式的讲授模式与方法,缺少智能性.

1.2.5教学策略缺失

教学策略的设计对CAI课件的开发至关重要,但这一点通常被制作者忽略.缺乏教学策略,导致教学效率低,教学质量下降,不能实现教学的最优化.

2AI

2.1AI概念

AI,可以说它是一个集数门学科精髓的尖端学科,但是目前没有统一的定义,不同学科对它有不同的理解和不同的观点,狭义来说：是一个具备人类知识和行为,并有学习、揣度、判断来解决问题、知识记忆和对人类自然语言的理解能力机器系统.

2.2AI研究内容

AI作为一门综合性学科［3］,其中与现实教学关系较为密切的是以下四个方面：

2.2.1问题求解

问题求解的目的是找出问题的解,一般步骤是表示问题、搜索解的集合、寻找最优解,现在的人工智能已经能够去思考如何解决问题,从而得到最终解.在教育中,钻研问题求解的意义在于,把人类问题解决的大概过程赋予计算机,使其可以按照人类的想法去解决问题,让学生进行有用的学习.

2.2.2模式识别

模式识别即使计算机拥有模拟人类用感官接受世界信息、识别和理解四周环境的感知能力.模式识别主要是对声音、文字、图像、地震波、心电图、脑电图、图片、相片、文字、标记、生物传感器等对象的具体模式进行辨别和分类.有研究说,80%的信息接受源于视觉,10%是听觉,目前,在指纹,语音,车牌等领域识别已取得一定的成就,未来的发展将会难以想象.模式识别应用于教育时可分为教育模式识别和学习模式识别.

2.2.3自然语言理解

自然语言理解（NLP）就像编译技术中的文字识别、句法分析、语义识别等,语言的生成以及理解就是编码与解码的问题,但这是非常复杂的,其复杂在于由计算机去理解语言,需要它像人一样上下文知识推理.在教学中,计算机对自然语言的理解有助于人机交互的实现,可以提高计算机与学生之间的交互能力,使原有的计算机辅助教学条件下的计算机主动成为智能计算机辅助教学条件下的人机交互主动.

2.2.4专家系统

专家系统是一个智能的系统,目的是让计算机在一个领域内以专家级的水平解决问题.简单来说就是依据人类专家的知识和经验去推理判断,这属于人工智能的一个发展方向,其关键在于表达和运用专家的知识.目前专家系统运用非常广泛,比如地址数据分析、建筑工程、医疗等,一般是将专家的知识和经验,用一种知识表达方式输入到计算机.系统对输入的事例进行推理、做出判断.专家系统是AI中最为重要的研究,在教育中的使用也最为普遍.教学专家系统的任务是根据学生的不同,以最合适的教法对学生进行教学帮助.

3智能计算机辅助教学系统

CAI实际上是一个由计算机系统帮助教师进行教学及学生进行学习并得以实现的系统.智能计算机辅助教学系统以AI技术和认知理论为基础,形成的智能计算机辅助教学系统(ICAI)［4］.在ICAI系统中,学生可以利用智能化计算机对大量知识进行选择、判断、处理,使学习更加有针对性,从而使学习效率变高.ICAI系统一般包括以下几个模块.

3.1专家模块

专家模块就是将领域内专家的知识进行表示,建立知识、教学等知识库,有如下功能：①可以根据学生模块提供的学生学习状况,通过智能系统的搜索与推断,得出智能化的教法；②能较科学的评估学生的水平；③能分析学生学习兴趣与习惯,预测学生的知识需求和常犯错误,提出合理的建议以及改进方法.但是专家模块必须考虑学员的能力与状况.

3.2学员模块

学生模块用来表示学生的学习历史、当前知识水平、解题行为等方面的知识.其功能是：①能对学生学习的信息进行汇集,找出当前学生学习特点,便于因材施教；②能够跟踪学生的学习,给出学生犯错的原因；③能记录学生的学习状态,便于专家系统对学生学习情况进行自动打分.

3.3教员模块

教员模块对于教学过程具备指导作用,在ICAI中,教学策略与教学内容是分隔的.该模块的主要功能有：①为学生提供学习环境；②指导学生活动；③解释现象、过程和原因；④掌握学员学习水平并进行反馈.

4CAI中AI技术运用的实例

以《人工智能原理及其应用》课程教学为例,对计算机辅助教学中人工智能技术的应用进行说明.为方便教学,可按以下思路设计制作多媒体课件,此课件可实现从《人工智能原理及其应用》课程第1-5章不确定性推理部分的播放,其中确定性知识推理、不确定性推理、搜索策略中的算法的实现均采用动画的形式.在全部课件中插入教师的教与授,既可以依据重点、难点和当前学生的反映重复播放,又可以利用关键字检索播放相关内容.该课件实现了AI中的智能引擎以及智能数据搜索技术与CAI之间的联系.实现如下：根据第k节的重点、难点和学生的反映分别设值,其中表示重点的权值,表示难点的权值,表示学生的反映的权值,这里的k等于1,2,3,…,n而表示节的数量.依照上述步骤不但可以实现智能引擎的作用,并且可以依照学生的反映灵活的改变教学,达到最佳的教学效果,课件的智能数据检索也可以依照同理来实现.

5ICAI系统的发展方向

随着计算机技术以及AI在多种领域应用的不断发展,ICAI的发展方向［6］表现为以下方面：

5.1结合网络技术

随着多媒体教育与Internet网进一步融合,ICAI 不仅在智能上发展,它还要向多维度的网络空间发展.基于Internet网的多媒体教育系统借助网络的优势,完成线上学习、及时讨论、线上测试等多种教学情况,实现远程教育.

5.2虚拟现实中的人机交互

虚拟现实也称作人工现实,是由多媒体技术、仿真技术以及计算机技术融合而生成的一种交互式人工世界.它的目标就是达到身临其境的体验和基于自然技术手段的人机交互.在教学时,创建虚拟环境并使用它,在一般人所不能体验的境况中,达到示范、操作的目的.

5.3自学问题的解决

人具备感知能力,能经由感觉器官感知世界从而得到所需要的有关信息,但是ICAI系统不具备这种能力,它必须要人们经由输入设备把已经表示出来的信息交付,它才能进行处理.尽管目前人们已经设计了软件通过一系列手写文字以及图像、物象等与ICAI交互,但是这还是限制了ICAI的应用.

6结语

AI技术已经逐步应用于CAI中,与教学现代化有着紧密的干系.随着AI技术的发展,ICAI的发挥的作用将更加明显.新时代的教学将是以ICAI为主,是多学科、多方位、多层次发展的技术的表现.这种方式产生了人机交互、人机共生等概念,促进了教育事业的进一步发展.在现今教育改革的大背景下,ICAI的建设与发展应得到更多教育工作者的关注与努力.

参考文献：

［1］王万森.人工智能原理及其应用［M］.北京：电子工业出版社,2012.

［2］赵凡.计算机辅助教学的现状及发展［J］.科技信息,2011(23):206.

［3］胡祖奎,张渝江.人工智能在教育中的应用［J］.中国信息技术教育,2017(7):9496.

［4］万玛宁,关永.人工智能技术在计算机辅助教学中的应用研究［J］.微计算机信息,2006(5):257260.

［5］王小辉,童頫.智能计算机辅助教学系统的设计［J］.软件学报,1996(4):217222.

［6］郭志超.ICAI——智能计算机辅助教育研究［J］.世纪桥,2009(13):127128.

（编辑：叶璐）

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参考文献：

1、 计算机辅助教学和学生能力培养 钟祥市柴湖镇罗城小学,湖北 钟祥 431900摘要 网络化是计算机辅助教学的重要发展趋势 经调查,网络不但拥有从幼儿教育到当前科学最前沿的所有知识资源,还提供了在校学生和教师通过网络在计算机屏幕上.

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