关于人工智能在网络教育中的应用研究

冯玉婷,史君华

(合肥师范学院 计算机学院， 安徽 合肥 230061)



关于人工智能在网络教育中的应用研究

冯玉婷,史君华

(合肥师范学院 计算机学院， 安徽 合肥 230061)

[摘要]人工智能技术可广泛地应用于网络教育，展现多种教育模式和教学方法。主要分析了网络教育的现状及存在问题，介绍了人工智能在网络教育中所用的相关技术，如专家系统、智能代理、智能决策支持系统等，并对其应用状况进行了探讨。

[关键词]人工智能；网络教育；专家系统；智能决策支持系统

1网络教育的发展与现状

网络教育是指以计算机网络卫星通信网络和电信通信网络为介质，在多媒体网络课程为核心的学习资源构建的网络教育环境中展开教学与学习活动进程的教育组织形式[1]。

网络教育是一种全新的交互方式，让学生学到知识，让老师传授知识。它是在新的科技水平下、新的社会背景下的教育体制、教育思想、教育理念和教育手段的一场变革。网络教育与传统教育相比，不仅仅体现在其创新的技术手段，更体现在它对教育观念引起的创新与改变上。

近几年来，随着计算机网络的普及应用和信息化社会的全面建设，网络教育呈现出以下几大趋势:

1.1教育目的由学历获取向技术获取转移

1999年教育部开始现代远程教育试点工作时，其主体限定为电大和网院，主要目的仍然是学历补偿教育。然而，近几年企业行政事业单位和民办教育机构纷纷登上舞台，非学历网络教育的规模急剧扩大。民办教育普遍以技术传授为目的，直接通过市场对企业人才提出的需求，构建了灵活多变的网络培训体系，建设适用性高的学习资源，紧跟技术发展的潮流，符合当今很多求学者的需求。

1.2网络教育形式呈多元化发展

与传统课堂教育相较，网络教育以其教学时间灵活，教学空间随意，教育对象多元以及自主化教学等诸多特点，被越来越多的教学组织者和学习者采用，并逐渐成为众多在职人员选择接受继续教育的对象。从世界范围内看，近年来相当热门的网络教育事例有：翻转课堂、慕课、可汗学院等等[2]。

虽然网络教育开展得如火如荼，但是其存在问题仍然不容忽视。

首先，网络课程相关资源不够全面。 为了实现网络教学，首先要提供教学用的课件。但是所提供的资料不应该仅仅是教材上内容的生搬硬套，而应该是充分利用网络资源和电脑的软件制作功能，将与课程内容配套的相关辅导资料配套上传到网络上，并提供下载功能。让学员在经过学习后，能够全面地下载相应的辅导答疑资料进行课后复习和巩固，对所学知识进一步消化理解和记忆。然而目前各院校的网络教育教学支持功能参差不齐，有些院校的网络课程内容贫乏，只是简单地把原来课堂上讲授的内容挪移到网上，并没有真正起到知识点的渗透延伸作用，也不具备支持下载的功能。

其次，教师与学生之间缺少应有的关系维护与情感交流。网络教育的最大优点就是不受时间空间的限制，可以让学习者能够充分利用这一优势，在自己可安排的的时间内去最大效率地进行学习，不仅节约了学生的时间，也给老师自由的备课时间。但是同时出现的问题是，网络教育由于空间上的远离和时间上的自由选择，会造成师生之间、同学之间的因为空间距离的增大，缺少应有的集体关系，拉大了彼此之间的心理距离，不利于情感交流和教学内容的把控或知识的理解消化，久而久之容易使人变得自我和孤立，产生对网络和电脑的依赖感，而不是对人际关系的维护能力，这种状况是违背教育根本目标的。

最后，平台操作功能设置存在局限性，无法实现人性化操作。很多网络教育平台使用相同的脚本文件，因此在实际使用中不管何种课程，不管何种学习需求都在同一种教育模式下进行，缺少各专业应有的针对性和专业特色，无法体现网络教育应有的人性化设置与操作。因此，如何在当今新型的网络教育中引入人工智能的最新技术，运用人工智能的最新成果，改革教育教学模式提高教育教学效果是一项具有创新性的研究工程。

2人工智能及其相关技术

人工智能(Artificial Intelligence)，也称机器智能，是计算机科学控制论信息论神经生理学心理学语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科[3]。近年来，在国家的大力倡导和支持下，人工智能相关产业迅猛发展。制造业、软件业、资讯工程业、生物医疗科技、零售通路业、网络业、包括汽车产业等都在陆续导入人工智能技术。从人工智能的研究本质来看，人工智能是给计算机传授知识，让计算机进行学习，从而提高计算机的学习能力的一项科学技术，自然也当仁不让地应用于教育教学领域。人工智能的研究领域包括专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、机器人学、博弈、智能决策支持系统、人工神经网络和分布式人工智能等多个领域。其中专家系统机器学习自然语言理解人工神经网络和智能代理在教育中应用较多[4]。

2.1智能代理

智能代理技术又被称为智能体，是分布式人工智能研究的一个新领域，它实际上是一种软件单元，具有高度智能性和自主学习性，可以根据用户定义的准则，主动地通过智能化代理服务器为用户搜集最感兴趣的信息，然后利用代理通信协议把加工过的信息按时推送给用户，并能推测出用户的意图，自主制订、调整和执行工作计划[5]。

2.2专家系统

专家系统,也可以说是一种计算机程序, 它给机器赋予特定领域人类专家的特殊知识, 用计算机模拟专家的思维活动、推理判断, 使对问题的求解达到专家的水平。专家系统同人类专家一样, 也是针对某一问题域的, 和基于问题域的知识来解决问题的。专家系统主要组成部分为：知识库，用于存储某领域专家系统的专门知识；综合数据库，用于存储领域或问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据或信息；推理机，用于记忆所采用的规则和控制策略的程序，使整个专家系统能够以逻辑方式协调的工作；解释机制，向用户解释专家系统的行为[3]。

近年来，在专家系统或知识工程的研究中已出现了成功和有效应用人工智能技术的趋势。 人类专家由于具有丰富的知识，所以才能高效地解决问题。专家系统不仅能完成人类专家的工作，而且能帮助人类专家发现推理过程中出现的差错。目前专家系统在教育中的应用最为广泛与活跃， 教学专家系统的任务是根据学生的特点以最合适的教案和教学方法对学生进行教学辅导， 其特点为同时具有诊断和调试等功能具有良好的人机界面。

2.3智能决策支持系统

智能决策支持系统(Intelligent Decision Support System)是利用人工智能，特别是专家系统的原理和技术所建立的辅助决策的计算机软件系统, 支持半结构化和非结构化问题的决策。依靠计算机辅助决策系统才能使管理更加科学化，并取得更好的效果[7]。

较完整与典型的DSS结构是在传统三库DSS的基础上增设知识库与推理机，在人机对话子系统加入自然语言处理系统 (LS)，与四库之间插人问题处理系统(PSS)而构成的四库系统结构。

3人工智能在网络教育中的应用

将人工智能应用于网络教育，最主要是因为人工智能的研究针对的是计算机，而在网络教育中，人与人之间的交流，人与知识的交流都是靠计算机来进行的。只有使计算机拥有像人一样的智商和能力，才可以在保持网络教育在空间和时间上优势的基础上，最大地发挥网络教育中计算机的作用，使计算机可以智能地参与教学，对学生进行评测，让学生之间自由交流，同时进一步优化人机交互能力。

人工智能在网络教育中的应用主要体现在以下两大方面：

3.1专家系统的应用

人工智能在网络教育当中用得最多的就是专家系统。这其中包含了智能教学系统、智能决策系统、智能导学系统以及智能化硬件网络设备。所谓智能化教学系统指的是在网络中为学生提供的一种智能教授空间，在这整个教学过程当中，都通过智能的方式进行模拟授课，利用先进的多媒体技术和智能系统来进行可沟通形式的教育教学系统。在这种智能系统当中，学生获取知识采用的不再是被动的接受知识方式，而是主动地进行知识获取。在使用智能教学系统之前，首先使用智能决策系统通过对学生的认知水平的智力开发进行测试，通过智能决策系统中的问题处理系统，知识库子系统和推理机将每个人不同的测试结果作为参考依据，设计科学合理的教学方案，从而将教学效果达到最佳理想程度。智能导学系统，又叫智能个别指导系统，由专家模块，学生模块，界面模块和教学模块组成。它能够根据学生的学习行为，动态地在学生的学习过程中产生一种导学过程，不仅给学生讲授知识，同时也能评价学生学习的结果。这是在计算机网络教育环境下一种重要的交互能力，这种智能导学系统有利于为学生建立一个良好的学习环境，让学生通过一定的诊断方法找出自己的学习特征，建立学习模型，从而进行知识点的吸收。有利于提高学生学习效率，减少不必要的时间浪费。这几种系统的组合可以充分保证各项教学任务的有效进行，不仅解决人与计算机之间原有的问题，并且通过智能系统使其关系变得更加稳固和可靠。智能化硬件网络设备指的是在网络设备中加入智能系统，使网络连接设备具有更智能的传输和连接作用。常用的智能网络传输设备有路由器，交换机等等，智能网络终端设备有摄像头，打印机等等。在网络信息日益普及的今日，越来越多的智能化硬件网络设备被投入使用，这进一步提高了智能化软硬件的综合处理能力，使网络中的各个使用者能更高效地使用网络进行学习与讲授。专家系统综合了以上所说的智能教学系统、智能决策系统、智能导学系统以及智能化硬件网络设备，在不同的网络教育环境中分布有不同程度的结合与应用。

3.2其他人工智能技术的应用

除了专家系统，人工智能技术在网络教育当中还有很多技术有十分广泛的应用范围，常见的有：自然语言理解、专家系统、机器学习、知识库管理等等。在进行教学的过程中，通过这些新型智能技术对教学内容进行自主设计并对教学成果进行精准测评。

(1)语言处理系统

所谓语言处理系统，指的就是一项通过计算机理解并生成的语言系统，这种智能技术主要集中于对书面文字语言的理解，就目前的现状而言，已经可以对口语、书面语以及简单的较为标准的手写文字进行识别，这种自然语言理解的方式有助于学生在英语方面的学习，特别是学生在学习基础英语时对于语法和词汇的掌握。

(2)人工智能分布系统

一般情况下，人工智能分布系统由多个Agent构成，所谓Agent指的是一种新兴产业技术，虽然人工智能分布系统已经不是个新的概念了，但它是计算机领域和人工智能领域方面的最新技术，这种人工智能分布系统可以一改以往传统教育的薄弱环节，抓着教材中的重点有正对性的进行知识梳理，可以将学生所好奇的问题和教材中要求掌握的重点进行有机结合，从而达到更好的教学效果。

(3)知识库系统

知识库系统也被叫做智能数据库，是一种广泛应用于网络中的新智能系统，知识库通过将知识进行整合处理以后，将所有内容有选择性的存储，自动分辨出关键词，然后通过智能检索的方式推出新的知识，这种知识库系统由于技术极为先进，可以对教育资源的管理和检索功能进行改善。

(4) 人工神经网和机器学习

所谓人工神经网指的是一种模仿大脑建造的信息处理系统，这种人工神经网运用与网络教育可以处理数据、信息、字符、图像、语言等等，有针对性的进行智能的识别。而机器学习则是一门学科，用于研究计算机模拟出的人类学习活动，在心理和生理上通过电子模拟分析出学生的逻辑、心理、接受知识的程度等等，所以说机器学习与各项学科都有着相当密切的联系。

4结束语

综上所述，人工智能是一项应用范围非常广，可研究型非常强的计算机前沿技术。虽然它应用于网络教育领域的时间不长，但已经对目前我国的教育产生了较大的影响。通过人工智能所涉及的相关技术的研究与开发，会解决网络教育中存在的诸多问题，从更大程度上提高学生的学习质量和学习效率，方便老师的教学和管理，对教育教学的模式教育教学的过程教学设计教学内容和教育评价产生深刻的变革，从而推动教育的不断发展。

[参考文献]

[1]唐子雯.人以多元智能理论视角探析网络教育发展之路[J].当代继续教育,2014,32(180):43-46.

[2]孙旭,王莲.网络教育发展趋势分析及开放大学的应对之策[J]. 江苏开放大学学报,2014，25(5)：52-57.

[3]徐陶冶,姜学军. 浅谈基于专家系统的人工智能在教育领域中的应用[J]. SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION, 2011(11):55-56, 31.

[4]钟 琦，胡水星.人工智能在教育中的整合应用研究[J]. 赣南师范学院学报,2011(6):65-69.

[5]梁启娟,张雪飞.浅谈智能代理技术[J].科学咨询,2009(26):92.

[6]徐陶冶,姜学军.浅谈基于专家系统的人工智能在教育领域中的应用[J].合肥工业大学,2004.

[7]张铭泉，董超. 智能决策支持系统探究[J].中国校外教育.2009(6):42.

The Application of Artificial Intelligence in the Network Education

FENG Yuting, SHI Junhua

(SchoolofComputerScience,HefeiNormalUniversity,Hefei230061,China)

Abstract：Artificial intelligence technology can be widely used in network education, showing a variety of educational mode and teaching methods. This paper mainly analyzes the present situation and problems of network education, and introduces some related technologies, such as expert system, intelligent agent, intelligent decision support system and so on.

Key words：artificial intelligence; network education; expert system; intelligent decision support system

[中图分类号]TP319.7

[文献标识码]B

[文章编号]1674-2273(2015)06-0089-03

作者简介][第一 冯玉婷(1981-)，女，江苏南通市，助教，硕士，研究方向为计算机网络及应用。

[基金项目]安徽省省级教研项目(项目编号：2014jyxm282)

[收稿日期]2015-07-20