淺談智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的論文(2)
淺談智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的論文
淺談智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的論文篇二
《智能計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)在輔助教學(xué)中的應(yīng)用》
摘要：從現(xiàn)代計(jì)算機(jī)在教育中的普及和發(fā)展出發(fā)，分析了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)及其現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了計(jì)算機(jī)的技術(shù)開發(fā)在輔助教學(xué)中的所起到的作用;探討了ICAI的實(shí)現(xiàn)原理及利用ICAI對(duì)教學(xué)的改進(jìn)方案，并對(duì)智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)討論，提出要適時(shí)、適量、適當(dāng)使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 技術(shù)開發(fā)
中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2012)07-0252-02
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的普及和發(fā)展，為計(jì)算機(jī)教學(xué)走進(jìn)課堂，提供了良好的教學(xué)條件。而使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)(Computer Aided Instruction,CAI)可以提供理想的教學(xué)環(huán)境，容易激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，從而顯著提高教學(xué)效果。多媒體技術(shù)的日益發(fā)展以及與其它領(lǐng)先技術(shù)的結(jié)合，必然促進(jìn)CAI的進(jìn)一步發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用改善了教與學(xué)的過程和方式、解決了教與學(xué)過程中所存在的傳統(tǒng)手段難以解決的各種各樣困難，提高教與學(xué)的質(zhì)量和效率已是一大發(fā)展趨勢(shì)。
1、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的概念
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化的音像資料和多媒體素材的增多，特別是計(jì)算機(jī)應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐的發(fā)展，教師利用計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)查找教學(xué)資源、進(jìn)行備課活動(dòng)，在教學(xué)中部分地使用多媒體計(jì)算機(jī)及其機(jī)關(guān)設(shè)備(如投影機(jī))來展示相關(guān)的教學(xué)資料、素材、課件，學(xué)習(xí)者直接在計(jì)算機(jī)上利用電子出版物、教學(xué)輔助材料和網(wǎng)絡(luò)信息資源進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)，也成為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的重要內(nèi)容。因此，我們把計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)定義為運(yùn)用計(jì)算機(jī)及其相關(guān)設(shè)備和設(shè)施的先進(jìn)性能，并使用經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的相關(guān)教學(xué)軟件(課件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等)來幫助教學(xué)，以提高教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)水平和教學(xué)效率為目的的一項(xiàng)技術(shù)。
2、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)及其現(xiàn)狀
2.1 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)即利用計(jì)算機(jī)代替教師進(jìn)行教學(xué)，把教學(xué)內(nèi)容編成各種“課件”，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的程度選擇不同的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而使教學(xué)內(nèi)容多樣化、形象化，便于因材施教。如各種教學(xué)軟件、試題庫、專家系統(tǒng)等。CAI無論是在普通教育、高等教育還是在繼續(xù)教育中都扮演著重要的角色。
在國(guó)外，CAI課件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于學(xué)校和家庭中，并收到了很好的效果。在我國(guó)，盡管CAI的研究起步較晚，但發(fā)展很快，自上世紀(jì)80年代起，已有一批實(shí)力雄厚的高等院校把CAI的發(fā)展列為重點(diǎn)研究課題。
2.2 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的現(xiàn)狀
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(hào)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。
早期絕大多數(shù)CAI課件大都使用決策理論和隨機(jī)學(xué)習(xí)的模式，它極大地簡(jiǎn)化了學(xué)習(xí)過程的表達(dá)形式。例如早期的地質(zhì)教學(xué)系統(tǒng)(SCHOCAR)等。后來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，CAI系統(tǒng)中添加了學(xué)生的學(xué)習(xí)行為及訓(xùn)練策略，同時(shí)AI技術(shù)被應(yīng)用于建立學(xué)習(xí)顧問模塊(存放所要教課程的問題和技能)。這種方法能控制訓(xùn)練策略并給出適合學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容。目前為了獲取對(duì)課程知識(shí)表示和控制的靈活性和模塊性，有些CAI系統(tǒng)還用AI技術(shù)來表示訓(xùn)練計(jì)劃和策略。例如多數(shù)程序設(shè)計(jì)語言的CAI均屬此例。
3、計(jì)算機(jī)在輔助教學(xué)中的技術(shù)開發(fā)
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AI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(duì)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(duì)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(duì)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中引人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。在智能CAI中，教學(xué)思想、方法、學(xué)習(xí)內(nèi)容可用知識(shí)形式表示，如何解決知識(shí)的形式化表示以及知識(shí)的訪問與調(diào)用問題，是AI的核心技術(shù)之一，也是將AI引入教育技術(shù)領(lǐng)域中所要面臨的一個(gè)問題。知識(shí)庫是實(shí)現(xiàn)知識(shí)推理與專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，可以用知識(shí)庫作為智能CAI的構(gòu)建環(huán)境，在知識(shí)庫中，教學(xué)內(nèi)容等的有關(guān)知識(shí)可以用事實(shí)與規(guī)則表示，并存儲(chǔ)于知識(shí)庫內(nèi)。教學(xué)與學(xué)習(xí)過程即是對(duì)知識(shí)庫中的知識(shí)進(jìn)行推理，并最終得出所需結(jié)果的過程。由于專家系統(tǒng)主要是由知識(shí)庫與推理機(jī)組成的，因此，它也是智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的核心技術(shù)。
采用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行教學(xué)，使教師的教和學(xué)生的學(xué)更直觀、更形象、更具有交互性，這對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等都有著十分重要的意義。具體有以下幾方面的表現(xiàn)：
3.1 提高計(jì)算機(jī)教學(xué)效率
我們?cè)u(píng)價(jià)課堂教學(xué)的效率，一般很重視這節(jié)課的教學(xué)知識(shí)容量，也就是說課堂效率與課堂知識(shí)容量有著重要的關(guān)系。傳統(tǒng)教學(xué)中課堂知識(shí)的傳播主要來源于教師的口授與黑板板書，這兩者速度的局限性限制課堂信息含量，使之具有一定的局限性。利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)節(jié)省了板書時(shí)間，教師可以在有限的時(shí)間內(nèi)傳授更多的內(nèi)容。所有這些因素可以大大地提高知識(shí)信息傳遞中的效率，使得學(xué)生能在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的信息量，并能留下深的印象。
3.2 調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
計(jì)算機(jī)將文字、圖形、動(dòng)畫和聲音有使之有機(jī)的結(jié)合在一起，具有強(qiáng)大的計(jì)算功能和信息處理功能，對(duì)圖形可以進(jìn)行多樣變換，向?qū)W生提供豐富的感性材料，創(chuàng)造生動(dòng)、直觀的情境，將抽象的理論、復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)通過三維動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)等各種手段進(jìn)行處理，使內(nèi)容形象化，增現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的普及和發(fā)展，為計(jì)算機(jī)教學(xué)走進(jìn)課堂，提供了良好的教學(xué)條件。而使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)(Computer Aided Instruction,CAI)可以提供理想的教學(xué)環(huán)境，容易激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，從而顯著提高教學(xué)效果。多媒體技術(shù)的日益發(fā)展以及與其它領(lǐng)先技術(shù)的結(jié)合，必然促進(jìn)CAI的進(jìn)一步發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用改善了教與學(xué)的過程和方式、解決了教與學(xué)過程中所存在的傳統(tǒng)手段難以解決的各種各樣困難，提高教與學(xué)的質(zhì)量和效率已是一大發(fā)展趨勢(shì)。
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