智能体育教学系统的设计与实现

赵明

（陕西交通职业技术学院 体育部，陕西 西安 710018）

体育教学本身属于意象实践性很强的教学模式，传统的教学方式采用教师示范性的教学，学生往往很难以理解，虽然传统的CAI系统将全部的教学内容预置在课件中，但是缺乏必要的智能特性，师生之间无法进行交流，随着计算机网络、人工智能及认知观的不断发展，目前针对教学体系的研究集中在了智能教学体系中，将学生放在教学的中心位置，利用计算机改变传统的CAI教学模式，便于知识的掌握和理解，本文主要研究一种基于知识的智能化体育教学系统的设计，希望能为相关人员带来一些帮助。

1 智能体育教学系统的作用

智能化体育教学体系主要是利用多媒体等实现教学的一种教学方式，与传统的教学模式相比，这种教学模式能够更加有针对性的进行教学，可由依照学习能力的不同机型教学，不需要固定的教学时间或者是教学地点。由于体育课本身具有很强的实践性，因此智能化体育教学体系更加具有适用性，另外学生在学习体育中心思维方式很活跃，需要师生之间的大量交流，智能化教学系统能够满足这个需求。

智能化体育教学体系的设计已研究了一段时间，在以往的教学体系设计中，功能较弱，将教学设计的重点内容集中在了教学资料的展现方面，在教学中存在严重的灌输式教学，教学系统的导学功能较差，且在教学中也难以做到因材施教，无法协调教学。因此，教学效果并不理想，且难以得到监督和反馈。针对以上问题，文中提出采用智能体育教学系统。

智能化体育教学系统的设计主要是实现了师生之间的交流，学生能通过教学系统的访问查询相关资料，并能与教师进行沟通交流。教学系统在设计中可实现学生在线学习，从而提高教学效果，本设计的智能化体育教学系统能激发学生主动学习，并对学生的学习近况进行管理。

2 智能教学系统的设计准则与设计目标

任何一个项目的设计均需要有明确的设计准则，来限制和规范操作，传统的体育教学系统设计中能体现人体个性方面的要素较少，主要是教育技术的应用，因此在本设计中关键部分在于人体个性与教育技术的融合，实现高水平的系统研究。

2.1 智能体育教学系统的设计准则

智能化体育教学系统的设计不仅是为了满足教学的需求，还需为了日后的设计考虑，即教学系统的设计需具有可扩展性。在设计中系统软硬件的设计需具有连续性，程序设计需能够修改，便于后期的维护工作。

智能化体育教学系统的设计要具有实用性，要求设计功能全面，方便学校教育工作的改革，不能一味强调新颖，重在实用性及全面性。此外，还需注意系统的设计要方便理解和控制，避免出现资源浪费的现象。而在智能化体育教学系统的设计中还需注意安全性和稳定性，这是最基本的原则，只有保证安全可靠才能确保每个功能区域的正常运行，在选择相应的产品以及技术时，要全面考虑到可能遇到的各种问题，从而最大程度上的提高智能化体育教学系统的稳定性。

2.2 智能体育教学系统的设计目标

本设计的智能化体育教学系统以校园网为背景，应用多媒体等进行设计，能实现用户自主完成学习，可选择合适的内容进行，方便学生的学习需要。另外，在设计中还要求确保教学过程的灵活性，不受时间和地点的限制，系统无需通过认证得到用户对CAI课件的使用，能自动处理教学中可能存在的歧义。

3 系统结构的设计与实现

3.1 系统能够的结构设计

在本智能化体育教学系统的设计中采用B/S体系结构，如图1所示。师生可通过浏览器进行操作，数据库服务器存放教学所需的数据库及相关的管理软件等，学生可在机房实现学习过程，Web服务器能通过学生的不同需求调整教学策略，并为不同学生提供相适应的教学信息。而教师则可通过浏览器实现教学内容的更新、维护、组织资料及试题库的信息修改等，也能通过此设计的智能体育教学系统来检查学生的学习进度和考试成绩。

图1 智能化体育教学系统机构设计Fig.1 Design of intelligent physical education systems agency

3.2 数据库服务器端的设计与实现

服务器端的数据分为教学信息库和学生库，教学信息库的设计又包括了知识库、标准动作模型库和学生库等设计。知识库的设计作用是保证系统的设计具有体育学科的知识，这是最基本的设计内容，能有效的反应出学科的知识体系，在设计中能实现不同学生教学资料的选择。本文设计的知识库主要由知识体系、教学策略以及CAI课件组成，形式为<前提一＞<前提二＞<结论一＞<结论二＞等；知识体系包括了知识点之间的练习，是课程的最小单元，在建立中依照体育学科的特点，赋予属性、编号、重要程度等特点，如表1所示；CAI课件库内容与知识点的设计相对应，课件的选择在教学实践中难以理解，因此是设计重点，要以教学实践为中心展开课件内容的设计。在教学策略库主要是存在使用的各种教学方法等，依照学习的目标及效果分为不同层次。

表1 知识体系库Tab.1 Knowledge base

标准动作模型库主要的设计内容包括：体育规范性动作、类似性、名称及图像文件等。学生库的设计主要内容包括学生的个人信息、学习目标以及掌握情况等。在设计中学生库又可分为，资料库和记录库。资料库记录的内容包括学生的姓名、班级和及学号等基本信息；学习记录库则主要掌握的是学生的学习进展及掌握程度，这两方面的信息；而答题档案库主要记录了学生的成绩资料。

3.3 Web服务器端的设计实现

Web服务器端的设计主要是提高教学策略方便教学，设计主要内容包括：用户管理模块及教学策略模块。用户管理模块的设计主要是实现学生的登录和管理功能，并可存储学生的登录信息；课件内容展示模块在设计时，需依照学生的学习过程，包括浏览顺序及时间等。

教学策略调整模块是设计的关键部分，由于学生在身体素质及体育基础上存在较大差别，因此在学习中需有针对性的教学。在此设计学习记录库中设置了学习策略，能保证学生根据自身的需求进行学习，提高教学效果。教学策略调整模块的设计由教学策略发展而来，基于知识推理的计算机实现，采用的教学策略包括正向推理和反向推理两种：

1）正向推理策略主要是教师起主导作用，过程为先从知识库和学生库获得学生以及所学知识的特点，找到满足两种参数的教学方法，形成各种教学动作，这是在教学中教师常用的一种教学手段；

2）反向推理控制策略针对的问题主要是某个知识点的教学，即这种教学模式更加具有针对性，能够根据学生自身的需求来调整教学内容。在具体的推理中，假设学生提出某个知识点的教学，进而从知识库中查询该知识点其的前序点集合，再检查学习状况。若是学生的学习情况符合要求，便属于正向推理控制策略，若发现学生的知识掌握情况并不满足要求，则以该知识点为目标，再次检查前序知识点的集合。

标准动作分析和学习模块能提供查询及统计信息等功能，师生可通过系统查询体育项目的类别与名称，并可通过浏览器的指定动作实现打印。复习测试反馈模块的设计可及时发现学生学习过程中所存在的错误及原因，进而调整教学策略，测试中可根据学生的能力与认知心理来调整相应的体育技术，从而大幅提高学生的学习兴趣。此外，在本设计中还增加了在线讨论库，不受时间和地点的限制，最大限度的体现了学习的自由性。

3.4 关键技术的实现

在智能体育教学系统的设计与实现中，关键技术主要包括实现环境和Web与数据库之间的连接问题。客户端在设计中可采用微软的Internet Explore，Web平台采用IIS3.0。系统中的Web与数据库之间的连接可通过ASP实现，该环境下Web应用性能更高。

4 结束语

综上所述，本文主要针对目前体育教学以及CAI系统存在的各种不足，设计了一种基于体育教学动态性特点的智能化体育教学系统，该系统可使教学更为灵活，且教学过程中不受时间和地点的限制，并能满足不同情况学生的需求。此外，系统还可实现教师对学生信息、教学信息的在线管理等功能，使学生能进行不同程度的学习。因此，本设计与其他系统相比更具有针对性。

[1]吴清芳.基于ASP.NET的网页设计精品课程网络教学系统的设计与实现[D].青岛:中国海洋大学，2011.

[2]胡志洪.基于视频会议的网络远程教学系统的设计与实现[D].上海:华东师范大学，2012.

[3]陈美锭.源清中学无线智能教学系统的设计与实现[D].大连:大连理工大学，2013.

[4]蔡树敏，郑洪英，陈剑勇.远程教学系统课程在线编辑的设计与实现[J].计算机工程与设计，2014，7（6）:2230-2233，2249.CAI Shu-min，ZHENG Hong-ying，CHEN Jian-yong.Design and implementation of distance learning courses online editing system[J].Computer Engineering and Design，2014，7（6）:2230-2233，2249.

[5]石少静.利用多媒体系统改善公共课教学环境[J].电子科技，2011，24（10）:138-139.SHI Shao-jing.Public use of multimedia teaching environment improvement[J].Electronic Science and Technology，2011，24（10）:138-139.

[6]马骏驰.基于API函数实现应用程序的隐藏[J].电子科技，2009，22（4）:82-84.MA Junchi.API functions based applications hide[J].Electronic Science and Technology，2009，22（4）:82-84.

[7]卫小伟.个性化教学系统中认知学生模型的建立[J].电子设计工程，2009（12）:112-114.WEI Xiao-wei.Personalized teaching students build the cognitive system model[J].Electronic Design Engineering，2009，17（12）:112-114.

[8]殷锋社.个性化计算机辅助教学系统研究与实现[J].电子设计工程，2010，18（9）:30-32.YIN Feng-she.Personalized computer aided teaching system and implementation[J].Electronic Design Engineering，2010，18（9）:30-32.