浅谈人工智能在教学中的运用

郑伟

摘 要：人工智能是兴起于上世纪五十年代中期的一门边缘科学，它即是计算机应用的一个分支学科。又是集计算机科学、语言学科、控制理论、信息论、人体神经科学和心理学等多种学科的综合性学科。人工智能即是智能模拟，以计算机系统来模拟人类各种感知与思维的活动。随着现代科技的突飞猛进以及人均生活水平的提高，多媒体技术在教育领域得到了广泛的利用。本文浅要分析多媒体计算机在教学中的应用现状以及应用弊端分析，并提出人工智能的应用对相关问题的优化处理。

关键词：多媒体技术；人工智能；教学运用

前言

多媒体计算机技术在教学中的运用极大地突破了传统教学模式的弊端，但在实际运用中还存在着一些根源上的问题，比如信息优化不足，使用局限等。而人工智能科学的突破，在解决相关的问题的时候也把现代的教学模式拉升了较高的台阶。人体智能即是我们的感觉器官感受到外界信息的刺激以后，通过大脑的记忆与分析得出对信息处理的一种决策，具体的流程为感觉-分析-判断-决策-行动。人工智能就是模拟人体智能，通过一系列的科学手段，使得机器有人体智能功能，并能代替人体去做人体局限的活动。人工智能在教学上的运用包括用人工智能来学习、教师运用人工智能作为教学辅助手段来教学等。

一、传统多媒体教学的现状及问题分析

传统多媒体计算机教学是一种非智能的或是低智能的计算机教学应用。即是利用计算机技术把课本内容编写成为课件，代替或者辅助教师教学的计算机应用。相比较于传统教育，多媒体教学方式使得教学多样化与形象化。在当前的教学中，无论是高等教育还是普通教育，它都扮演着重要的角色，并在实践的效果中，其作用也是非常大的，但到目前为止，这样的多媒体教学运用方式都是直接将课程信息编写到计算机中，一次编写也只能完成一次教学，针对性狭窄，而且使用不便，在较为复杂的教学活动中，传统的多媒体教学方式并不能很好地为教学服务。其弊端主要有以下几个方面：

首先是缺乏人机交互功能，传统的多媒体教学具体使用流程为：刻录信息-放映信息，在教与学上具有很大的被动性，完全没有人机交互的功能。

其次缺乏开放性与灵活性。

第三是缺乏教学策略，传统的多媒体教学也就是PPT的展示，它可以表现得精美，但是却缺少了与学生进行互动的方式，它只是以展示的方式向学生们展示知识点，缺乏了学生们在学习知识点的需要的帮助。也就是说知识一种新型的记笔记的方式，缺乏了教学策略。

第四是由于技术的不足容易忽视课程本身的特点。

第五便是缺乏智能，传统的多媒体教学运用不能对不同程度的学生进行针对性的教育，很是笼统，学生被动，教师也被动，不能给于不同教学模式和方法，因此缺乏智能性。

二、人工智能在教學方面的运用分析

教学过程是一个复杂的教与学的思维过程。需要教师运用自身的专业知识和相关经验为基础和依据，经过吸收、讲解和综合等多个步骤才能较好地完成。一个教学系统所需要完成的任务是根据具体学生的特点、弱点或是其他基本情况，创造最为适当的教学方案和教学方法进行教学和辅导。

因此，计算机辅助教学实际上是一个通过计算机系统来辅助教师教学，促进与帮助学生学习的顾问系统。因而，利用人工智能的方式，能很好地满足学与教的需求，避免传统多媒体教育的弊端。其主要特点是具有诊断和调试修改功能、具有良好的人机界面。

在人工智能在教学上的运用中，教学思想、方法、学习内容可用知识形式表示，如何解决知识的形式化表示以及知识的访问与调用问题，是人工智能的核心技术之一，也是将人工智能引入教育技术领域中所要面临的一个问题。教与学过程即是对所需知识库中的知识进行推理，并最终得出所需结果的过程。由于专家系统主要是由知识库与推理机组成的，因此，它也是智能计算机辅助教学系统的核心技术。

运用在教学方面的人工智能一般为教育机器人。教育机器人是指运用应用于教育领域的机器人，它有着以下几个特点，首先是用一定的教学适用性，符合教学的相关需求；其次是性价比较高；第三是具有一定的开发性和可扩展性，第四是具有人机交互功能界面。

机器人教育是指学习与利用机器人，优化教学效果及师生劳动方式的理论以及实践。主要有以下几种类型：

类型一：机器人辅助教学。即是师生以机器人为主要的教学媒介或是工具来进行教与学的活动。相比较于传统多媒体，它有着可移动、智能性、自动化、人性处理化和可控性等特点。机器人辅助教学的过程分为三个阶段：准备阶段、实施阶段和总结阶段，教师，学生，机器人在三个阶段中都有着各自的责任与职能。机器人辅助教学的模式为利用机器人模拟各类学科中的某些规律，产生与现实世界类似的现象和组成轨迹，提供给学生观察，帮助学生生动形象地理解相关规律的本质和内核。另外机器人还有个别辅导的功能，一般都是微小便于携带的微型机器人，可以通过机器人创设有趣的教学活动或是游戏教学，满足新教育模式的要求，挖掘学生的学习动机，提高学生的学习兴趣。机器人在整个教学活动中扮演着教师，学习伙伴，学习助手等多个角色，满足于学生在学习中的任一需要。

类型二：机器人管理教学。是指机器人在课堂教学管理、教务管理、学校管理、教学设备管理中发挥有计划、有组织，能协调、能指挥并有较强的控制作用的功能。如在课堂教学管理中的应用，可以实时采集与分析课堂教学信息，及时、迅速地为教师的教学决策以及学生的学习方法的选择与需要提供重要信息的帮助。并能够在教学活动管理中涉及到的考勤、评估、测试、教学目标的制定等发挥良好的辅助作用。

类型三：机器人主持教学。对于机器人主持教学，也就是完全代替教师实行完整的教学活动，很多人对此有所担忧，他们表示，机器人完全代替教师以后，教师会有下岗的可能，但这无需担忧，往往一种新型技术的运用都会伴随着很多的就业机会。对于机器人主持教学的应用，目前还处在研发的阶段，并未得到实践利用。这也是机器人人工智能在教学上的应用的最高层次，在这一层次中，机器人不再是配角，而是主人，在教学中，所涉及到的方方面面，完全由机器人独立自主完成。目前这一应用还有相关技术性的问题亟待突破，不过相信不久的将来，会能够运用在实践中。

总结

随着科学技术的进一步发展，未来人工智能在教学上的应用将得到大范围的普及。目前国内只有在较为发达的城市使用人工智能参与教学，但实际的应用都达不到理想，首先是人工智能的应用应有一定的资金的支持，其次在应用上，相关的技术问题也亟待解决。不过随着科技发展的日新月异，相信在不久的将来，就像当时的多媒体教学方式的普及一样，也能够普及到全国各个城市，为教师的教学提供良好的帮助，为学生的学习起到促进性的作用。本文首先分析传统多媒体教育的难以突破与解决的问题，并随着引入人工智能在教学上的运用，对多媒体教学的弊端能够有效避免的情况下，也能使教学教育提升很大的台阶。

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