人工智能之智能教学系统.ppt

智能教学系统综述

周晓军博士
北京语言大学网络教育学院

关于AI问题
定义:研究用机器模拟和执行人脑的某些智能、相关理论和技术的计算机科学
Dartmouth研究会议:1956,2个月,第一次提出
研究内容:知识表示方法、一般搜索原理、问题求解技术、专家系统、机器学****机器人规划、机器视觉、NLP、智能控制、AI程序设计
基本问题:
知识表示
知识获取
知识运用
ITS基本概念
ITS(Intelligent Tutoring System)是一个综合性研究课题,是 AI的重要研究内容。ITS作为一个概念,形成于70年代。
ITS通过教育、计算机、AI、认知科学、行为科学等多种学科的集成,通过对人类最优秀教师的计算机模拟,实现个别化的最佳教学过程。
个别化的教学:教师根据每个学生的不同特点来组织教学内容,给学生安排相应的学****任务,并根据学生的完成情况提供适当的反馈信息;如果在教学过程中,学生没有取得预期的进展,教师要根据目前学生的学****情况,及时进行教学策略的改变
智能:知识和行为的表示理解能力、解释说明能力、分析诊断能力、收集生成能力、行为评价能力、教学规划能力、组织适应能力等。要求计算机系统具备所教授领域的丰富知识,知道使用最有效的教学方式向学生传授知识,清晰了解学生的学****状况,能够及时诊断学生错误并加以更正等多种功能。
在AI中的位置
专家系统技术作为AI的重要分支,是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。
专家系统优点:高效、准确、周到、迅速、不知疲倦、时空环境不限、便于推广等
ITS∈教学专家系统(Expert System for Instruction, ESI)
与其他学科的关系:教育、计算机、AI、认知科学、行为科学
基于计算机的教育:作为一种现代化教学手段和工具,应用于教育领域开始于20世纪50年代。->教育手段/教学方法/教材形式/教学内容和结构/教学思想和教学理论变革
从50年代出现的早期线性程序
60年代开始出现的分支程序
70年代开始出现的生成系统和 CAI和ITS
AI:ITS的研究由于涉及几乎AI研究中的所有主要问题包括专家系统、NLP、机器学****机器视觉、知识表示、知识工程、问题求解、规划问题等,从而对AI相关技术提出要求。
认知科学:研究人类认识的心理学、AI、逻辑和知识论等综合形成的交叉科学,以认知心理学、认知生理学、认知工程学等相关学科为基本内容并被认为是ITS的主要理论基础。
ITS的研究开发运用了相关学科的最新研究成果并对相关学科的学科发展提出特殊要求,并通过ITS的研究与开发及其运用反过来推动相关学科的发展。
研究背景
CAI:
定义:以计算机替代或帮助教师完成全部或部分教学任务,模拟教师的教学行为,向学生传授知识,训练其技能,达到激发学生的学****积极性和主动性,增强教学效果的目的。典型的CAI系统是在学生和计算机之间的一系列CAI系统控制的交互活动中展开教学活动的。计算机主要以文字、图形等方式呈现各种知识信息,学生则通过显示设备与计算机会话,用键盘、鼠标或其他设备输入信息,适时控制计算机的讲解速度。
历史:
50’s:线性程序
60’s:分支程序
70’s:生成系统
90’s:MCAI:视、听、触等多种感官获取知识信息,直观感、立体感、动态感强,大大改善教学环境,激发学生学****的积极性和主动性,显著提高了教学效率和学****效果,促进了学生各方面能力的培养
CAI的缺点与现状
缺点:
采用固定的软件设计,提供全篇一律的教学内容;
缺乏推理机制和学生模型的支持,不能确定学生的知识水平和认知特点,不能根据学生自己的意愿和理解能力提供相应的学****材料,并进行有针对性的指导。在开展适应个性化特点的教育,贯彻因材施教的教育思想和方法上存在很大不足。
现状:
一些CAI系统在很大程度上仍然学生只能通过按钮进行翻页而完全被动学****的电子图书大同小异。
近似概念:
puter Assisted Learning, CAL)
puter Based Training, CBT)
puter Based Education, CBI)、
puter Based Instruction,
puter Based Education)
ITS
ITS∽ICAI
70年~82年:早期研究阶段:理论研究/模型设计/系统开发奠基
82年~87年:GUI
88年~:MITS:视、听、触等多种感官获取知识信息,直观感、立体感、动态感强,大大改善教学环境,激发学生学****的积极性和主动性,显著提高了教学效率和学****效果,促进了学生各方面能力的培养
90年~:Web-based ITS
智能教育网站
自从1840年,,标志着远程教育开始。