专家系统在高校成人人工智能教育的应用初探

邓先瑞

【摘要】本文以专家系统为研究对象，对专家系统的发展历程、基本原理、設计思路进行了详细的分析，结合高校成人教学热点，探讨了针对成人高等教育的专家系统的设计思路、运用范围和发展方向。

【关键词】成人高等教育；人工智能；专家系统；ITS

一、成人高等教育与基于专家系统的人工智能

成人教育与传统教育有所区别。成人教育既需要在老师的组织和引导下系统地掌学习高等学科知识技能，而由于成人的学习能力和动机都很强，他们又大部分时间主要依靠自己的自学和自我教育来完成整个教育。成人高等教育是以问题为中心展开教育的，教育具有很强的实用性和即用性。在高等教育中，成人由于长期处于生产实践环境中，因此自发地对实用的知识和技能有很强烈的学习动机，以提高自己的知识素养，而且成人由于思维相对成熟，逻辑思维、判断推理和分析综合等学习能力非常强，其学习主动性也非常高。为了推动成人高等教育的发展，基于专家系统的人工智能教育成为了新的教育手段。人工智能是基于计算机科学、信息论和控制论等多学科交叉综合而兴起的一门学科，人工智能的初衷是实现机器智能化，其智能系统的研究在多个领域取得了丰富的成果。而在教育领域，人工智能研究出来的基于知识模块化的知识库的专家系统就是代表之一，专家系统在高密度的知识数据库上模拟人类的信息决策过程，因此智能化的专家系统具备一般的咨询功能、学习功能和教育功能。而目前专家系统的教育功能在高校成人教育用途潜力十分大。它能通过解释系统自身的决策过程和回答有关领域知识的询问来达到相关教育目的，可谓人类的第二教师。

二、专家系统的设计思想

与传统的程序设计有所不同，专家系统的设计属于基于知识的程序设计（Knowledge一basedProgamming）。即专家系统的运行需要有一个知识库作为支撑，该知识库主要存储着解决某领域的专门知识。如美国高校的GUIDON系统它可利用修正和诱导的方式来回答高校学生的医学问题，SCHOLAR系统则可以智能回答美洲地理知识的问题。专家系统的模拟人的决策过程主要是通过知识获取模块从知识库中抽取叙述性知识数据，机器通过推理模块和解释模块对获取的数据进行内部推理，从而完成人类的模拟决策。从它的运行基本原理决定了其基本由知识库、推理机、综合数据库和解释机制四个部分构成。知识库负责专门领域的知识饭储存和调取；综合数据库负责中间数据的存储和调取；推理机负责通过某种记忆规则和逻辑对数据进行加工、分析和决策；解释机制最终面向客户端解释决策行为。当前专家系统已经发展为拥有良好的人机界面和较强的调试功能的智能系统，在成人高等教育中逐步推广，它能根据成人学习的特点，制定出最优的教学方法和教案，从而辅导成人在高校中的学习。

三、针对成人高等教育的智能教学系统设计

智能教学系统是一个构成先对复杂的智能软件系统，主要由专家模块、智能接口、学生模块和教学模块四个板块构成。因此针对成人高等教育的ITS设计主要注意一下机电。第一，专家模块主要负责储存与成人教学领域有关的基础知识，以及系统能基于储存的基础知识作出模拟决策的求解知识，专家模块同时还要能评估一般成人的相应的知识储备和认知水平，主要用来为成人高校教师实施具体的成人教学提供决策依据；学生模块的设计要注意通过比较成人行为和专家行为，智能模拟成人的学习状态，包括成人的知识储备状态、认知规律特点和成人个性特征等，评估成人对知识的认知状况，用来反馈成人的学习状态；教学模块的设计主要依据相关成人高等教育教学原理，在科学的教学理论指导下确定合适的成人教学内容并以合理的教学形式在最适宜的时候展现给成人；智能接口模块的设计要确保成人同系统间能进行充分的信息交流，保障成人能通过计算机可理解的形式同智能系统进行信息互动，同时ITS交互界面也为系统的决策结果呈现、用户对决策信息的获取提供途径。

四、针对成人教育的智能教学系统的设计

目前针对成人高等教育的智能教学系统的开发的设计理念主要有行为主义理念、认知主义理念、人本主义理念、后现代主义理念以及建构主义理念，而目前能适用于成人教育的智能教学系统的开发理念主要是建构主义理念，建构主义理念认为人的知识形成的机制是在不断吸取外来知识的基础上调整、完善最后建构已有内化的知识体系，而成人一般都已经拥有相对完整的内化的知识体系，因此他们更愿意有选择性地将外来知识进行内化，从而建构自己知识体系；在智能教学系统的功能开发上，较为侧重成人的模型和成人与系统的接口的开发，一方面，成人本身具有内化的观点和丰富的知识需求，因此系统要侧重对成人的情感因素的开发，突出成人模型的开放性与动态性；在人机交互界面的开发上，智能教学系统要依据成人的认知特点，更注重界面的形象化和简便化的设计。随着智能教学系统的研究的发展，在一把的高校成人教育中，ITS的运用形式不再是传统的以文本和图形等相对单的形式，目前人工智能教学系统也逐渐朝着支持开放式教学方法的方向发展，如发现式学习法和探究式教学法等教与学的方式。

五、未来针对成人高等教育的人工智能系统的发展方向

从人工智能技术的发展趋势来看，针对成人高等教育的智能教学系统会朝着以下几个方向发展。

第一，智能教学系统与信息技术的结合。智能教学系统将与网络技术、信息技术和数据库技术等技术继续高度融合，为提高高校成人教学效率提供技术支撑。

第二，人工智能系统的在教育研究领域间的集成，智能教学系统的应用还可以同其他人工智能应用领域相互结合，如智能教学系统与电气工程智能系统的结合，它们相互兼容使用，可以在高校成人教育中继进行更多的实践教学。

第三，人工智能技术的潜力，人工智能的发展将会拓展更广的领域，如计算智能与进化计算、人工生命技术、人工神经网络技术等，人工智能技术的新的发展必将进一步促进智能教学的发展。

六、结束语

专家系统是人工智能技术和教育发展的结合的产物。当前高校成人教育中，以专家系统为代表的智能教学系统的运用是大势所趋，智能教学系统主要担任辅助教师进行智能教学的角色，而针对成人高等教育的智能教学系统的运用前景十分广阔，智能教学系统的发展潜力也将十分大。

参考文献

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