浅谈人工智能与教育

[收稿日期]2007-09-17

[作者简介]李建锋(1977～),男,呼和浩特职业学院,助教。

浅谈人工智能与教育

李建锋

(呼和浩特职业学院,内蒙古呼和浩特010020)

[摘　要]人工智能技术的发展推动着社会生产力的提高,同时也融入到教育教学中。本文主要介绍了目前与教育有

关的人工智能的研究领域,并论述了人工智能与教育的关系和人工智能与网络教育的结合点。

[关键词]人工智能　教育　网络教育　专家系统

[中图分类号]TP 18[文献标识码]A [文章编号]1672-3473(

2008)02-0067-02一、人工智能的定义

人工智能(Artificial Intelligence ),英文缩写为AI 。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。“人工智能”一词最初是在1956年Dartmouth 学会上提出的。从那以后,研究者们发展了众多理论和原理,人工智能的概念也随之扩展。人工智能是一门极富挑战性的科学,从事这项工作的人必须懂得计算机知识,心理学和哲学。人工智能是内容十分广泛的科学,它由不同的领域组成,如机器学习、计算机视觉等等,总的说来,人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。

二、人工智能和教育的关系

1.人工智能和教育的关系。人工智能以及人工智能科学从1956年诞生起,其研究和应用领域就与教育紧密相关。人工智能就是研究让计算机接受教育、提高智能的科学技术。A I 的研究成果又反过来应用到我们日常生活的各个方面,并可以改进我们的生活。比如应用到教育过程中,促进教育的工作效率(减少教师的数量和工作时间、甚至直接提高受教育者的智能)。还可以产生新的教学模式,如网上学习共同体、合作学习等。

2.人工智能在教育中的应用。人工智能原理和技术从诞生起就应用于教育,其产品通常称作智能指导系统IT S 或者智能计算机辅助教学ICAI 。

ICA I 系统可以采用多种形式。从根本上讲,它是在保证学生和程序灵活性的方式下,应用人工智能原理和技术,组织安排教学系统的各种成分。它并不是根据预先输入的问题、预先想到的解答、预先指定的分支等进行工作,而是根据学生学习时积累的知识而工作。它的一般工作准则和标准,是依赖本身的知识结构和近期活动事件,如学生回答的历史记录。许多ICA I 系统都具有这样的重要特点,即能够实现与学生的自然语言对话。

三、人工智能与网络教育的融合

随着人工智能的理论与技术发展,其在教育中的应用日渐扩大,例如I nterne t 上的Web 站点,其网页的组织形式,就包含智能的原理。目前人工智能在教育领域特别是网络环境下的应用主要有以下几个方面。

1.ICA I 。计算机辅助教学(CA I )是由程序教学发展而来。但是以程序教学为理论基础开发的CA I 课件,在推理机制和学生模型方面存在不足,因而不能根据不同学生的实际情况进行动态调整,缺乏灵活的应变能力。

借鉴人工智能中的专家系统知识,由于专家系统中包含知识库和推理机两个基本模块,在一般专家系统中再加入一个“学生模型”模块,就构成智能计算机辅助教学(ICA I )系统的基本结构。其中推理机的作用相当于现实教学中的教师,它可以根据知识库中的内容和学生模型推断出每个学生的学习能力、认知特点和当前知识水平,根据学生的不同特点选择最适当的教学内容与教学方法,并可对学生进行有针对性的个别指导,提高教学效果。

如果再把自然语言理解技术引入ICAI 系统,构成智能接口模块,从而实现人—机自然语言对话,使计算机辅助教学系统真正能够与人类教师相媲美,这在师生分离的网络教育环境中将更具意义。

(下转第83页)

内蒙古电大学刊

J OU RN AL OF I N N ER MON G OLI A R ADI O &TV U N I VER SIT Y

No .2,2008(Sum No .102)2008年第2期(总第102期)

DOI :10.16162/j .issn .1672-3473.2008.02.037

展。如教学《春》这一课时,教师可围绕课文题目设计问题,题目是文章的眼睛。俗话说:眼睛是心灵的窗户。题目往往折射出文章的灵魂,或是文章主要内容的浓缩。从题目入手,抓住题目中关键词进行分析思考,提出疑问:1.课文写了春天的哪些景色?重点写了什么?2.抓住了春天景色的哪些特点?3.怎样的顺序写春天的?4.表达了作者对春天什么样的感情?这四个问题可以让学生分清主次,理清思路,把握内容,体会感情。

如学习《变色龙》时,可以采用这种分层设问的方式进行教学。教师先提出问题:奥楚蔑洛夫斯基的基本性格是什么?这个问题学生较容易回答出来———“善变”;然后再问:他“善变”的特征有哪些?学生答“变得快”、“反复无常”、“蠢”、“好笑”等;在此基础上,教师继续问:他虽变来变去,但有一点是没变的,那是什么?学生由于有了前面的问题作铺设,可以不费劲地回答:“看风使舵”。最后,教师就顺势利导,提出下面有一定深度的问题:是什么原因使他一变又变?作者为什么要塑造这个形象?这样一组环环相扣的设问,使学生对本文重点难点的学习容易把握。

五、善于运用发散型思维的提问。“发散”则是选择一个发散点,让学生用不同的方法和思路去解决同类型的问题,即多角度地思考、分析问题。课堂中的提问,目的是使学生在掌握知识的同时,训练和提高思维能力,因而教师应善于从不同的角度启发学生,可以使学生掌握解决同一问题的多种解答方法。例如对一篇课文的段落划分,有时是不只一种划分的,那么就可以引导学生思考:假如按其它标准,又该如何划分呢?学生通过这些训练,就会明确原来解决问题的方法有时不是单一的。他们在以后的学习生活中,自然会举一反三,灵活变通。

学生在掌握了课本知识后,我们如果引导学生把这些知识与课外相关知识联系起来思考,就能扩大知识的利用价值。如在学习了《科学家与春蚕》一文后,引导学生思考春蚕的精神品质可以与社会上哪些人联系起来呢?又如在学习了《爱莲说》一文后,可以引导学生思考:“莲”的精神品质可以与社会上哪些人联系起来呢?再如学习了“随风潜入夜,润物细无声”这一诗句后,可以问学生:在实际运用中,它还包含着什么耐人寻味的哲理?在原有知识的基础上,通过“问”,让学生想得“深”,想得“广”,并把“问”与阅读、写作、做人联系起来,促进学生思维能力纵向、横向的发展。

课堂提问是一门艺术,也是技术性很强的学问,教师要使自己的课上得富有生气,并达到良好的教学效果,既要注意灵活运用课堂提问的技巧,又要不断改革创新。

[参考文献]

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[2]许高厚.课堂教学技巧[M].北京:北京师范大学出版社,1997.

[责任编辑:李春辉]

(上接第67页)2.智能代理。在我们传统的教学过程中,最经典的教学模式是以教师为主,教师讲、学生听,它是一种单向沟通模式。这种教学模式的优点是有利于教师主导作用的发挥,便于教师组织、监控整个教学活动进程,便于师生之间的情感交流,因而有利于系统的科学知识的传授,并能充分考虑情感因素在学习过程中的重要作用。其主要缺点是:完全以教师为中心,忽视学生的学习主体作用,不利于发挥学生的积极主动性,也不利于创造型人材的培养。

上世纪九十年代以来,随着多媒体和网络技术的迅速发展,强调以学生为中心的建构主义学习理论日益流行。这种理论强调在教师主导下以学生为中心的学习,即一种“主导———主体”教学结构。在这种教学并重的结构中,教师是教学过程的组织者、学生良好情操的培养者;学生是信息加工与情感体验的主体,是知识意义的主动建构者;教学媒体既是辅助教师教的演示工具,又是促进学生自主学习的工具。

在网络远程教学中,为实现上述教学模式,把人工智能中的智能体(Agent)技术应用到网络远程教学中,并逐渐成为在教学领域实现智能化的一种主流技术。

实现智能化信息服务。A gent技术应用于信息服务领域可以充分发挥其主动性、智能性和协作性,为用户提供方便简单的信息搜索、处理手段,提高学习者的信息获取、处理能力。将A gent技术应用于网络信息搜索,其最主要的特征是具有学习功能,能够在信息交互中获得用户的信息,包括用户的兴趣、爱好和思维方式,在此前提下,系统可以主动、定期地为用户查找信息,并根据用户搜索信息的变化调整“知识库”中的通用字和关键字,使之能够有效地适应专门领域的信息搜索。

3.智能数据库。随着网络教学资源的增加,对其进行组织管理的难度明显加大。同时,进行信息检索的工作量也相应地加大。运用人工智能中关于知识库系统的理论和技术,可以提高对网上信息的管理和检索能力。近年来关于数据库研究方面的热点问题之一数据仓库系统,其中的数据挖掘也离不开人工智能技术。

[参考文献]

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[责任编辑:陈维廉]

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