導讀:此文是一篇人工智能教學論文范文,為你的畢業論文寫作提供有價值的參考。

劉志勇 王阿利 張偉斌

(咸陽職業技術學院陜西咸陽712000)

摘 要：隨著計算機技術與教育技術的發展,人工智能在教學中的應用也逐點深入.本文從人工智能的概念出發,涉及了其研究對象和范圍；分析了現代教育技術的特點,詳細分析了人工智能技術對教學領域的影響,探討了ICAI的實現原理及利用ICAI對教學的改進方案,最后通過實例說明了將人工智能在計算機教學中的應用.

關鍵詞：人工智能；智能計算機輔助教學系統

一、人工智能的概念

人工智能(Artificial Intelligence或簡稱Al)有時也稱作機器智能,是指由人工制造出來的系統所表現出來的智能.人工智能(學科)是計算機科學中涉及研究、設計和應用智能機器的一個分支.它的主要目標在于研究用機器來模仿和執行人腦的某些智能功能,并開發相關理論和技術.國際上人工智能研究作為一門科學的前沿和交叉學科,其確切的定義應該是：一個電腦系統具有人類的知識和行為,并具有如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設計、思考、規劃、學習和問題求解等思維活動.

人工智能的核心是“人工”和“智能”,它包含了自然語言、機器人學和知識系統三個方面.它是開發和設計出各種計算機程序來模擬人的思維結構、求解過程和求解問題的行為.因而人工智能包括對信息和知識的處理、符號處理好問題求解等.因此說智能是具有一定處理信息的能力和演示信息能力的結合體.

二、人工智能的研究領域

就人工智能的研究領域來說,可以表示成下面這樣一個圖示：

無論是人工智能的理論研究和工程研究都必須解決以下三個方面的問題：

1、對數據的處理,識別過程,外界輸入的信息向概念邏輯信息轉譯,將動態靜態圖像、聲音、語音、文字、觸覺、味覺等信息轉化為形式化(大腦中的信息存儲形式)的概念邏輯信息.

2.智能運算過程,輸入信息刺激自我學習、信息檢索、邏輯判斷、決策,并產生相應反應.．

3、控制過程,將需要輸出的反應轉譯為肢體運動和媒介信息.實用機器人在第三個方面做得比較多,而識別和智能運算是很弱的,尤其是概念知識的存儲形式、邏輯判斷和決策這些方面更是鮮有成果,這正是人工智能要重點解決的問題.

三、人工智能對教學領域的影響

計算機是信息加工的裝置.知識是賦予語義的,從而成為具有嚴密結構的信息.教學時知識的傳授,并在知識傳授的基礎上進行思維能力和素質的培養,所以,教學活動也可以說是信息的加工和計算.計算機技術與教學活動有著密切的關系,用信息加I觀點來研究教學,我們可以在兩個方面獲得啟迪：一是知識傳授的認識；二是對知識結構的認識.知識具有傳遞性,人類具有對知識的可接受性.個人的知識得到,主要是靠間接的傳授,由于人腦具有聯想機制,要把接受的新知識與原來的舊知識進行協調,于是可能出現歪曲與誤解,這就需要教師進行及時的糾正.所以教學是一個交互反饋的過程.理想的教學方式應該是在教師的規劃安排下,學習者進行有引導性的實踐,學生既不是被動的灌輸,又不流于盲目的探索.

人工智能:高級人工智能引論 自學 入門 初級 基礎 教學 教程 253 05

現代教學理論強調按照學生認知特點和規律進行教學,還要了解學習對象本身內在的邏輯結構.根據計算機編制程序的實踐和人工智能中有關知識表示的研究成果,將知識體系結構分為兩大類：描述性知識結構和程序性知識結構.其中描述性知識結構表現為網絡狀態,它由許多關聯性強的知識單元組成.該知識結構用計算機來存放描述內容就方便多了,可以用圖象,聲音或者文字等多種元素編輯組成來描述多種關系,便于獲得各種知識間的相互關系,加深對知識的理解.程序性知識結構比描述性知識結構要復雜的多,它既包括知識狀態還包括了一些規律.對于這種知識的掌握要做大量的練習,從這個意義上來講,建立計算機的練習來輔助教學是非常重要的.

四、人工智能技術在CAI中的應用

CAI的實現需要應用AI技術及編制復雜的程序,如自然語言理解、知識表示、推理方法等,一些AI技術的特殊應用成果,如代數說明、符號合成、醫療診斷及理論證明等均被應用于CAI系統,以提高其智能性和實用性.

到目前為止,所使用的絕大多數傳統的CAI都是將全部教學信息以編程方式預置于課件中,這樣的CAI課件一旦制作完成,任何較大的教學改動都會給維護工作帶來極大的不便.因此現有的CAI系統面臨許多挑戰,它主要存在以下幾方面的問題.

(1)缺乏開放性

不具有開放性是目前CAI課件最大的缺點.使用者無法對課件進行任何修改,只能利用已有資源按設定的路線進行教學.其弊端在于：①固定內容的局限性使課件的適用面狹窄；②設定的運行路線使授課缺乏自主性；③授課的針對性不強；④無法利用新出現的資源在較高起點上進行二次開發.

(2)缺乏人機交互能力

現有CAI大多以光盤作為信息的載體,將教材中的內容以多媒體的形式展現出來,教學信息是按預置的教學流程機械式地提供給學習者,學習者使用CAI課件學習是完全被動的.在課堂教學中,一般只能通過教師按預定的課件流程進行操作,無論學生還是教師都不能很好地參與教與學的過程,因此人機交互沒有很好地實現.

(3)缺乏教師與學生的互動

現有CAI課件在學生自學以及進行操作使用時,如何學習都是學生自己的事.教師不能完全了解學習者的情況,學生在碰到問題時不能向教師求助,師生之間互相封閉,談不上師生互動,因此課件所起的效果大打折扣.同時由于缺乏網絡支持,現有的絕大多數CAI課件都是在單機環境下運行的,它們無法利用網絡的優勢使知識內容快速更新,當然更無法提供便捷的學習討論空間、隨時隨地的師生交流方式以及遠程教學實現的條件.

(4)缺乏智能性

現有的CAI課件系統不能對不同程度的學生進行有針對性的教育,學生的學習是被動的,不能由系統自動提供助學信息而使學生有選擇地學習.對教師而言,其教學不能積極地參與其中,不能根據系統提供的信息按照學生的認知模型為其準備最適合的學習內容,更不能給予不同方式的教學模式與方法,因此不具有智能性.

五、智能化計算機輔助教學系統(ICAI)

智能計算機輔助教學系統(Intelligent Computer Aided Instruction,ICAI)以認知學為理論基礎,將Al技術應用于CAI,是智能化的CAI.在ICAI系統中,學生的學習可以借助于智能化計算機對大量知識進行選擇、判斷、處理,使學習內容更有針對性,從而提高學習效果.

教學過程是一個復雜的教與學的思維過程.它需要教師以其專門知識和經驗為依據,經過吸收、講解、推理、示例、綜合等多個步驟才能較好地完成.一個教學型專家系統的任務是根據學生的特點、弱點和基礎知識,以最適當的教學方案和教學方法對學生進行教學和輔導.因此,從AI的角度看,計算機輔助教學實際上是一個由計算機系統輔助教師進行教學及學生進行學習并得以實現的“專家系統”.因而,在CAI中引入AI思想,即使用專家系統的方法、工具,構建智能CAI(即ICAI).這樣構建成的專家系統的主要特點是具有診斷和調試修改功能、具有良好的人機界面.大多數ICAI系統一般由專家模塊．學生模塊、教學模塊、界面模塊和智能接口模塊組成.

六、人工智能技術用于計算機輔助教學的實例

作者從事《C語言程序設計》課程教學多年,在大量實踐經驗的基礎上,為方便教學我們按如下設計思想制作教學輔助多媒體課件.該課件可實現從《C語言程序設計》課程第一章到第五章搜索技術部分的放映,其中經典推理、不確定推理、搜索技術中的經典算法均用動畫實現.在整個課件中插入教師的講解,既可以根據每節的重點、難點和當前學生的反映重復放映,又可以利用關鍵字檢索放映相關內容的章節.這個課件實現了人工智能中的智能引擎及智能數據檢索技術與計算機輔助教學的結合.其實現過程如下：根據第i節的重點、難點和學生的課堂反映分別設定參數Wi,Ci,Hi,其中Wi表示教學重點的權值,Cj表示教學難點的權值,Hi表示學生課堂反映的權值,這里i等于l,2,等,．n,而n表示總的節數.

參數.又假設實現不同章節的多媒體文件分別編譯成的可執行文件名分別為file_l.exe,file_2.exe,等,file_n.exe,根據設定可得如下的產生式規則：

if (O&lt,Pi&amp,&amp, Pi≤1)then do file_l.exe

else if (1&lt,Pi≤2) then do file_2.exe

else等

依照上述步驟不僅可以實現智能引擎的功能,而且可以根據學生的課堂反映靈活調整教學進度,達到比較好的教學效果.該課件的智能數據檢索功能可按照同樣原理來實現.

七、結束語

隨著Internet技術的發展,虛擬顯示技術的廣泛應用,ICAI也將得到進一步的完善.以后的教學將是以智能化的CAI為主,多學科,全方位發展的新技術的體現.

參考文獻

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[4]孫沛,計算機輔助教學[M]．呼和浩特：內蒙古大學出版社．2000．

[5]王建華．計算機輔助教學實用教程[M],北京：高等教育出版杜．2000.

人工智能教學范文

人工智能參考文獻總結:

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總結

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