導(dǎo)讀:此文是一篇人工智能教學(xué)論文范文,為你的畢業(yè)論文寫作提供有價(jià)值的參考。

劉志勇 王阿利 張偉斌

(咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西咸陽712000)

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與教育技術(shù)的發(fā)展,人工智能在教學(xué)中的應(yīng)用也逐點(diǎn)深入.本文從人工智能的概念出發(fā),涉及了其研究對象和范圍；分析了現(xiàn)代教育技術(shù)的特點(diǎn),詳細(xì)分析了人工智能技術(shù)對教學(xué)領(lǐng)域的影響,探討了ICAI的實(shí)現(xiàn)原理及利用ICAI對教學(xué)的改進(jìn)方案,最后通過實(shí)例說明了將人工智能在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用.

關(guān)鍵詞：人工智能；智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)

一、人工智能的概念

人工智能(Artificial Intelligence或簡稱Al)有時(shí)也稱作機(jī)器智能,是指由人工制造出來的系統(tǒng)所表現(xiàn)出來的智能.人工智能(學(xué)科)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器的一個(gè)分支.它的主要目標(biāo)在于研究用機(jī)器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智能功能,并開發(fā)相關(guān)理論和技術(shù).國際上人工智能研究作為一門科學(xué)的前沿和交叉學(xué)科,其確切的定義應(yīng)該是：一個(gè)電腦系統(tǒng)具有人類的知識(shí)和行為,并具有如判斷、推理、證明、識(shí)別、感知、理解、設(shè)計(jì)、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動(dòng).

人工智能的核心是“人工”和“智能”,它包含了自然語言、機(jī)器人學(xué)和知識(shí)系統(tǒng)三個(gè)方面.它是開發(fā)和設(shè)計(jì)出各種計(jì)算機(jī)程序來模擬人的思維結(jié)構(gòu)、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(shí)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(jié)合體.

二、人工智能的研究領(lǐng)域

就人工智能的研究領(lǐng)域來說,可以表示成下面這樣一個(gè)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(gè)方面的問題：

1、對數(shù)據(jù)的處理,識(shí)別過程,外界輸入的信息向概念邏輯信息轉(zhuǎn)譯,將動(dòng)態(tài)靜態(tài)圖像、聲音、語音、文字、觸覺、味覺等信息轉(zhuǎn)化為形式化(大腦中的信息存儲(chǔ)形式)的概念邏輯信息.

2.智能運(yùn)算過程,輸入信息刺激自我學(xué)習(xí)、信息檢索、邏輯判斷、決策,并產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng).．

3、控制過程,將需要輸出的反應(yīng)轉(zhuǎn)譯為肢體運(yùn)動(dòng)和媒介信息.實(shí)用機(jī)器人在第三個(gè)方面做得比較多,而識(shí)別和智能運(yùn)算是很弱的,尤其是概念知識(shí)的存儲(chǔ)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(diǎn)解決的問題.

三、人工智能對教學(xué)領(lǐng)域的影響

計(jì)算機(jī)是信息加工的裝置.知識(shí)是賦予語義的,從而成為具有嚴(yán)密結(jié)構(gòu)的信息.教學(xué)時(shí)知識(shí)的傳授,并在知識(shí)傳授的基礎(chǔ)上進(jìn)行思維能力和素質(zhì)的培養(yǎng),所以,教學(xué)活動(dòng)也可以說是信息的加工和計(jì)算.計(jì)算機(jī)技術(shù)與教學(xué)活動(dòng)有著密切的關(guān)系,用信息加I觀點(diǎn)來研究教學(xué),我們可以在兩個(gè)方面獲得啟迪：一是知識(shí)傳授的認(rèn)識(shí)；二是對知識(shí)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí).知識(shí)具有傳遞性,人類具有對知識(shí)的可接受性.個(gè)人的知識(shí)得到,主要是靠間接的傳授,由于人腦具有聯(lián)想機(jī)制,要把接受的新知識(shí)與原來的舊知識(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào),于是可能出現(xiàn)歪曲與誤解,這就需要教師進(jìn)行及時(shí)的糾正.所以教學(xué)是一個(gè)交互反饋的過程.理想的教學(xué)方式應(yīng)該是在教師的規(guī)劃安排下,學(xué)習(xí)者進(jìn)行有引導(dǎo)性的實(shí)踐,學(xué)生既不是被動(dòng)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(xué) 入門 初級 基礎(chǔ) 教學(xué) 教程 253 05

現(xiàn)代教學(xué)理論強(qiáng)調(diào)按照學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和規(guī)律進(jìn)行教學(xué),還要了解學(xué)習(xí)對象本身內(nèi)在的邏輯結(jié)構(gòu).根據(jù)計(jì)算機(jī)編制程序的實(shí)踐和人工智能中有關(guān)知識(shí)表示的研究成果,將知識(shí)體系結(jié)構(gòu)分為兩大類：描述性知識(shí)結(jié)構(gòu)和程序性知識(shí)結(jié)構(gòu).其中描述性知識(shí)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),它由許多關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的知識(shí)單元組成.該知識(shí)結(jié)構(gòu)用計(jì)算機(jī)來存放描述內(nèi)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(guān)系,便于獲得各種知識(shí)間的相互關(guān)系,加深對知識(shí)的理解.程序性知識(shí)結(jié)構(gòu)比描述性知識(shí)結(jié)構(gòu)要復(fù)雜的多,它既包括知識(shí)狀態(tài)還包括了一些規(guī)律.對于這種知識(shí)的掌握要做大量的練習(xí),從這個(gè)意義上來講,建立計(jì)算機(jī)的練習(xí)來輔助教學(xué)是非常重要的.

四、人工智能技術(shù)在CAI中的應(yīng)用

CAI的實(shí)現(xiàn)需要應(yīng)用AI技術(shù)及編制復(fù)雜的程序,如自然語言理解、知識(shí)表示、推理方法等,一些AI技術(shù)的特殊應(yīng)用成果,如代數(shù)說明、符號合成、醫(yī)療診斷及理論證明等均被應(yīng)用于CAI系統(tǒng),以提高其智能性和實(shí)用性.

到目前為止,所使用的絕大多數(shù)傳統(tǒng)的CAI都是將全部教學(xué)信息以編程方式預(yù)置于課件中,這樣的CAI課件一旦制作完成,任何較大的教學(xué)改動(dòng)都會(huì)給維護(hù)工作帶來極大的不便.因此現(xiàn)有的CAI系統(tǒng)面臨許多挑戰(zhàn),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(diǎn).使用者無法對課件進(jìn)行任何修改,只能利用已有資源按設(shè)定的路線進(jìn)行教學(xué).其弊端在于：①固定內(nèi)容的局限性使課件的適用面狹窄；②設(shè)定的運(yùn)行路線使授課缺乏自主性；③授課的針對性不強(qiáng)；④無法利用新出現(xiàn)的資源在較高起點(diǎn)上進(jìn)行二次開發(fā).

(2)缺乏人機(jī)交互能力

現(xiàn)有CAI大多以光盤作為信息的載體,將教材中的內(nèi)容以多媒體的形式展現(xiàn)出來,教學(xué)信息是按預(yù)置的教學(xué)流程機(jī)械式地提供給學(xué)習(xí)者,學(xué)習(xí)者使用CAI課件學(xué)習(xí)是完全被動(dòng)的.在課堂教學(xué)中,一般只能通過教師按預(yù)定的課件流程進(jìn)行操作,無論學(xué)生還是教師都不能很好地參與教與學(xué)的過程,因此人機(jī)交互沒有很好地實(shí)現(xiàn).

(3)缺乏教師與學(xué)生的互動(dòng)

現(xiàn)有CAI課件在學(xué)生自學(xué)以及進(jìn)行操作使用時(shí),如何學(xué)習(xí)都是學(xué)生自己的事.教師不能完全了解學(xué)習(xí)者的情況,學(xué)生在碰到問題時(shí)不能向教師求助,師生之間互相封閉,談不上師生互動(dòng),因此課件所起的效果大打折扣.同時(shí)由于缺乏網(wǎng)絡(luò)支持,現(xiàn)有的絕大多數(shù)CAI課件都是在單機(jī)環(huán)境下運(yùn)行的,它們無法利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢使知識(shí)內(nèi)容快速更新,當(dāng)然更無法提供便捷的學(xué)習(xí)討論空間、隨時(shí)隨地的師生交流方式以及遠(yuǎn)程教學(xué)實(shí)現(xiàn)的條件.

(4)缺乏智能性

現(xiàn)有的CAI課件系統(tǒng)不能對不同程度的學(xué)生進(jìn)行有針對性的教育,學(xué)生的學(xué)習(xí)是被動(dòng)的,不能由系統(tǒng)自動(dòng)提供助學(xué)信息而使學(xué)生有選擇地學(xué)習(xí).對教師而言,其教學(xué)不能積極地參與其中,不能根據(jù)系統(tǒng)提供的信息按照學(xué)生的認(rèn)知模型為其準(zhǔn)備最適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容,更不能給予不同方式的教學(xué)模式與方法,因此不具有智能性.

五、智能化計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)(ICAI)

智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Computer Aided Instruction,ICAI)以認(rèn)知學(xué)為理論基礎(chǔ),將Al技術(shù)應(yīng)用于CAI,是智能化的CAI.在ICAI系統(tǒng)中,學(xué)生的學(xué)習(xí)可以借助于智能化計(jì)算機(jī)對大量知識(shí)進(jìn)行選擇、判斷、處理,使學(xué)習(xí)內(nèi)容更有針對性,從而提高學(xué)習(xí)效果.

教學(xué)過程是一個(gè)復(fù)雜的教與學(xué)的思維過程.它需要教師以其專門知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為依據(jù),經(jīng)過吸收、講解、推理、示例、綜合等多個(gè)步驟才能較好地完成.一個(gè)教學(xué)型專家系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)、弱點(diǎn)和基礎(chǔ)知識(shí),以最適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方案和教學(xué)方法對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)和輔導(dǎo).因此,從AI的角度看,計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)實(shí)際上是一個(gè)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助教師進(jìn)行教學(xué)及學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)并得以實(shí)現(xiàn)的“專家系統(tǒng)”.因而,在CAI中引入AI思想,即使用專家系統(tǒng)的方法、工具,構(gòu)建智能CAI(即ICAI).這樣構(gòu)建成的專家系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是具有診斷和調(diào)試修改功能、具有良好的人機(jī)界面.大多數(shù)ICAI系統(tǒng)一般由專家模塊．學(xué)生模塊、教學(xué)模塊、界面模塊和智能接口模塊組成.

六、人工智能技術(shù)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的實(shí)例

作者從事《C語言程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)多年,在大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為方便教學(xué)我們按如下設(shè)計(jì)思想制作教學(xué)輔助多媒體課件.該課件可實(shí)現(xiàn)從《C語言程序設(shè)計(jì)》課程第一章到第五章搜索技術(shù)部分的放映,其中經(jīng)典推理、不確定推理、搜索技術(shù)中的經(jīng)典算法均用動(dòng)畫實(shí)現(xiàn).在整個(gè)課件中插入教師的講解,既可以根據(jù)每節(jié)的重點(diǎn)、難點(diǎn)和當(dāng)前學(xué)生的反映重復(fù)放映,又可以利用關(guān)鍵字檢索放映相關(guān)內(nèi)容的章節(jié).這個(gè)課件實(shí)現(xiàn)了人工智能中的智能引擎及智能數(shù)據(jù)檢索技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的結(jié)合.其實(shí)現(xiàn)過程如下：根據(jù)第i節(jié)的重點(diǎn)、難點(diǎn)和學(xué)生的課堂反映分別設(shè)定參數(shù)Wi,Ci,Hi,其中Wi表示教學(xué)重點(diǎn)的權(quán)值,Cj表示教學(xué)難點(diǎn)的權(quán)值,Hi表示學(xué)生課堂反映的權(quán)值,這里i等于l,2,等,．n,而n表示總的節(jié)數(shù).

參數(shù).又假設(shè)實(shí)現(xiàn)不同章節(jié)的多媒體文件分別編譯成的可執(zhí)行文件名分別為file_l.exe,file_2.exe,等,file_n.exe,根據(jù)設(shè)定可得如下的產(chǎn)生式規(guī)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(shí)現(xiàn)智能引擎的功能,而且可以根據(jù)學(xué)生的課堂反映靈活調(diào)整教學(xué)進(jìn)度,達(dá)到比較好的教學(xué)效果.該課件的智能數(shù)據(jù)檢索功能可按照同樣原理來實(shí)現(xiàn).

七、結(jié)束語

隨著Internet技術(shù)的發(fā)展,虛擬顯示技術(shù)的廣泛應(yīng)用,ICAI也將得到進(jìn)一步的完善.以后的教學(xué)將是以智能化的CAI為主,多學(xué)科,全方位發(fā)展的新技術(shù)的體現(xiàn).

參考文獻(xiàn)

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人工智能教學(xué)范文

人工智能參考文獻(xiàn)總結(jié):

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總結(jié)

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