文档介绍：人工智能技术在计算机辅助教学中的应用与实现
摘要 介绍了计算机辅助教学系统及其现状,分析了现代教育技术与传统教育狁模式的各自特点,探讨了IひCAI的实现原理及利用ICAI对教学的改进方案,腭并对智能计算机辅助教学系屯统进行了详细讨论,最后说砸明了将计算机技术、人工智能技术与网络技术应用于教词学过程的必然性、必要性和有效性。关键词 智能计算乓机辅助教学系统;人工智能杆;专家系统;推理机 1引鳔言  随着现代科技的飞速钙发展,多媒体计算机在教育鸣领域得到了广泛应用,并对辣教育、教学过程产生着深刻影响。为了使教学改革能与楦之相适应,需要引入先进的燧教学手段,put莎erAidedInstr榘uction,CAI)可鸫以提供理想的教学环境,容ㄥ易激发学****者的学****积极性和主动性,从而显著提高教啧学效果。多媒体技术的日益氆发展以及与其它领先技术的证结合,必然促进CAI的进骢一步发展。 人工智能(A┃rtificialInt屁elligence,AIc)是20世纪50年代中期匾兴起的一门新兴边缘科学,棣它既是计算机科学的一个分幻支,又是计算机科学、控制缩论、信息论、语言学、神经撵生理学、心理学、数学、哲瓞学等多种学科相互渗透而发炻展起来的综合性学科。人工智能又称为智能模拟,是用闫计算机系统模仿人类的感知播、思维、推理等思维活动。泽它研究和应用的领域包括模
退式识别、自然语言理解与生菘成、专家系统、自动程序设颓计、定理证明、联想与思维崾的机理、数据智能检索等。嗦例如,用计算机模拟人脑的轩部分功能进行学****推理、绛联想和决策;模拟医生给病故人诊病的医疗诊断专家系统闵;机械手与机器人的研究和麝应用等。 本文针对CAI捐的发展前景,重点论述人工达智能技术对CAI,尤其是间对智能化CAI产生的重大匪影响,并通过一个实例说明粪实现的思路与设想。 2计存算机辅助教学系统及其现状屺计算机辅助教学系统  计々算机辅助教学(CAI)即利用计算机代替教师进行教跽学,把教学内容编成各种“课件”,学****者可以根据自邗己的程度选择不同的内容进赏行学****从而使教学内容多样化、形象化,便于因材施教。如各种教学软件、试题裁库、专家系统等。CAI无眍论是在普通教育、高等教育码还是在继续教育中都扮演着雯重要的角色。  在国外,矮CAI课件已经广泛应用于厅学校和家庭中,并收到了很未好的效果。在我国,尽管C葜AI的研究起步较晚,但发站展很快,自上世纪80年代枇起,已有一批实力雄厚的高等院校把CAI的发展列为重点研究课题。计算机辅助教学的现状  CAI的实赎现需要应用AI技术及编制寮复杂的程序,如自然语言理解、知识表示、推理方法等瘭,一些AI技术的特殊应用仔成果,如代数说明、符号合成、医疗诊断及理论证明等篪均被应用于CAI系统,以构提高其智能性和实用性。 噻 早期绝大多数CAI课件褰大都使用决策理论和随机学
瓴****的模式,它极大地简化了学****过程的表达形式。例如斯早期的地质教学系统(SC谲HOCAR)等。后来,随契着人工智能技术的发展,C驽AI系统中添加了学生的学馓****行为及训练策略,同时A讠I技术被应用于建立学****顾迎问模块(存放所要教课程的怙问题和技能)。这种方法能控制训练策略并给出适合学海生的学****内容。目前为了获取对课程知识表示和控制的炕灵活性和模块性,有些CA颟I系统还用AI技术来表示训练计划和策略。例如多数铙程序设计语言的CAI均属η此例。  到目前为止,所苞使用的绝大多数传统的CA埴I都是将全部教学信息以编程方式预置于课件中,这样牦的CAI课件一旦制作完成揖,任何较大的教学改动都会哚给维护工作带来极大的不便辉。因此现有的CAI系统面猾临许多挑战,它主要存在以下几方面的问题。  缺乏拍开放性  不具有开放性是患目前CAI课件最大的缺点斥。使用者无法对课件进行任搽何修改,只能利用已有资源浸按设定的路线进行教学。其酐弊端在于:①固定内容的局先限性使课件的适用面狭窄;肷②设定的运行路线使授课缺鹏乏自主性;③授课的针对性论不强;④无法利用新出现的资源在较高起点上进行二次慷开发。缺乏人机交互能力 霹 现有CAI大多以光盘作熨为信息的载体,将教材中的崃内容以多媒体的形式展现出拉来,教学信息是按预置的教辨学流程机械式地提供给学****た者,学****者使用CAI课件学****是完全被动的。在课堂颐教学中,一般只能通过教师蝌按预定的课件流程进行操作
寮,无论学生还是教师都不能眼很好地参与教与学的过程,琰因此人机交互没有很好地实幞现。 忽视课程本身的特点  各门课程在教学上有不耥同的要求,但现有课件对于鳞这些不同要求完全不予理会牒。例如很多课程都要涉及到蹀大量的曲线或曲面,对有些目课程来说,将这些曲线或曲校面给出一个简单的展示就足够了,而有些课程这样的展长示不能