人工智能技术在计算机辅助教学中的应用研究

王旭

摘要：现如今，随着科学技术的快速发展，推动了计算机技术与信息技术的全面发展，目前人工智能技术在教育技术中的应用范围逐步扩大，是计算机教学发展的重要方向。本文对计算机辅助教学中人工智能技术的应用进行探析，首先对计算机辅助教学基本含义进行概述，而后分析当前人工智能技术在计算机辅助教学中有效应用存在的问题，最后分析具体应用。

关键词：人工智能技术;计算机辅助教学;应用

引言

随着计算机辅助教学的发展，人工智能技术有了更加广泛的应用和发展，也推动了计算机技术的发展。因此，在现阶段的计算机辅助教学中，要加强人工智能技术的运用，通过把握其概念和主要研究内容，分析技术的发展现状，并根据目前的计算机辅助教学情况，就其在计算机辅助教学中的实际应用进行了解。通过分析了解，推动人工智能技术在计算机辅助教学中的应用，最终实现计算机辅助教学的现代化发展。

1人工智能与计算机辅助教学的基本概念分析

人工智能是目前计算机科学技术的重要组成部分，是计算机模拟功能以及人脑功能的有效延伸，使得电脑系统具备人类知识与行为，能够进行学习和推理，有效解决各项发展问题，更好的掌握自然与人类的基本语言。人工智能的重点内容是人工与智能，研究的主要内容是对自然语言的处理、机器人学科以及知识系统的应用。通过有效的设计开发对人体思维结构以及问题解答行为等多方面信息进行整合，所以当前智能是具有广泛信息处理能力以及演示能力的综合体。目前人工智能理论研究以及实践工程应用过程中仍旧存在较多问题，比如信息处理的智能化，需要对各项信息进行检查、输入、输出，是积极分析信息处理的基本方法。在对各项信息进行处理时，符号的处理具有重要作用。此外，还需要对问题处理智能进行探究，分析人工智能如何解决特定问题。随着我国计算机的快速发展，在教育领域得到广泛应用，是新时期的新型教学模式。计算机辅助教学通过媒体手段开展教学活动，使得教学内容与教学形式更加多样化，具有较大的适用性。与大多数教学媒体相比较，目前计算机辅助教学能够让学生明确学习过程中各项表现特征以及差异性等，使得各项教学资料能够满足学生发展需求。目前计算机辅助教学不仅适应新时期学校教育，还能用于家庭教育，通过系统资源共享，能够实现交互式学习。计算机辅助教学将多媒体技术、文字以及图像技术等融为一体，能够提高学习人员理解能力，通过系统快速处理功能，能够对学生学习情况进行分析，从而提出最准确的判断，做好信息反馈。

2计算机辅助教学的发展现状

2.1开放性不足

在目前的计算机辅助教学中，缺乏开放性是其发展的最大缺点。在学习中，学习者不能进行课件的操作修改，只能根据系统的固有内容进行学习，使得学习者受到固定内容的限制，降低了课件的适用面。而且因为受到设定学习路线的制约，教师授课的自主性受到制约，使得授课缺乏针对性，如果学习者想要继续进行深入学习，就不能运用这一学习资源，影响深入化的研究学习。

2.2人机交互能力差

目前的计算机辅助教学的信息载体基本上都是光盘，通过多媒体的形式展现教材内容，并根据预设的机械式教学流程为学生提供教学内容，在这一教学过程中，学习者的学习是完全被动的。这样就严重影响了课堂的教学效率，教师只能根据预定的课件流程进行教学操作，学生和教师的教与学参与都会受到影响，人机交互能力比较差，不能很好地实现教学效果。

2.3师生间难以互动

计算机辅助教学的课件是学生进行自学时进行的一种操作系统，学习的时间、地方、内容、方式风都需要学生自己安排。因此教师不了解学习者的具体情况，只能为学生提出通常需要注意的问题，在学生遇到问题时，就不能及时和教师沟通交流，影响师生间的互动，课件学习就不能真正发挥其效果。而且系统学习没有网络支持，只能在单机环境下运行，网络的信息化更新难以对系统的知识内容进行更新，学生学习的讨论空间、师生交流、远程教学等就难以有效开展，严重影响教学效果。

2.4缺乏智能性

计算机辅助教学的课件系统都是预先设定好的，不能为学生开展具有针对性的教育，学生只能被动的学习，自主选择的余地少。而且课程的教师不能积极地参与其中与学生讨论，对于系统提供的信息只能按照自己的想法去处理，学生的认知、学习情况等都不能参考进来，使得教师的教学内容的针对性降低，对于不同的学生和不同的教学模式，都不能灵活运用，系统缺乏智能性。

3人工智能在计算机辅助教学中的应用

3.1建立知识库

人工智能在计算机辅助教学中应用的主要原则，就是将深度学习与认知学的理论知识作为整个程序模块设计开发的基础，通过建立一个知识库，将收集到的知识案例进行分类，训练机器进行自动识别，从而提取和分析出不同学生在不同的知识中所表现出来的学习能力与掌握熟练程度，进而可以有针对性和有选择性地进行复习与巩固，达到机器代替部分人工教学、缓解教師压力的目的。第一步就需要进行知识库的建立，主要包括了专家决策的核心系统对所输入的知识进行判断与筛选调取。同时知识库还可以实现共享的功能，对知识进行简化与提炼，做到精益求精。知识库的搭建应该要尽量简单和易修改。

3.2打造专家模块

在建立了知识库之后，就需要围绕人工智能教学的主要目的进行专家模块的打造，专家模块存在的意义在于能够将其比喻为整个学习系统中的推理机。在需要和使用的情况下，由专家模块自动随机地生成问题，并且可以通过知识库的相关内容调取形成答案并充分解释。其次，专家模块的另一个作用就在于能够帮助评价和考核学生的学习情况，实现一种更加公正透明的评价过程。在进行专家模块打造时，通常使用的是两种方法，一种是固定算法，即根据题库的问题模板，循规蹈矩、规规范范地进行问题的设立和解答的编写。而另一种就是启发策略，这种专家模块更多的是引导学生通过简单和有限的提示信息，自己推理摸索找寻正确的答案和解决方案。除此之外，专家模块还可以自动匹配，依据学生能力分配问题。

3.3建立学生模块

与专家模块相互配合相互辅助的就是学生模块。学生模块的本质其实也属于专家系统，模块内部所存储和容纳的是学生的不同学习习惯和学习行为特征。这个模块建立的目的主要是两个，一个是为了让学生在学习的过程中可能出现的错误习惯和方法被快速识别，并且能够通过机器语言进行记忆与编译，从而建立一个比较完整和全面的错误类型数据库，进而深层分析找到错误的原因。第二个目的就是为了帮助学生对错误学习行为和习惯进行解释，从更加深层次的角度挖掘学生由于知识理论掌握不充分而导致错误的原因。学生模式的建立一般依靠的就是人工智能的自我学习和接受训练让系统能够建立起模型对学生的学习习惯进行模拟。这样在上一步打造的专家模型就可以为学生模型提供一个对比的样本，专家模型的两种运算和教学方式可以分别评估学生的学习能力和学习错误。

3.4优化教学模块

教学模块是人工智能在计算机辅助教学模式中必不可少的一个环节，教学模块的内容是基于传统教学设计和规划之上的。在计算机与人进行交互的过程中，教学策略主要是由教学的不同分支来体现，能够达到较好的发散性和综合性的效果。但是其不足的地方也比较明显，那就是只能按照某一类型或者某一个的教学方法进行，系统不能快速地根据不同内容识别和选择最适合最有效率的教学模式。具体的应用和实现过程就是将专家模块和学生模块的内容进行连接和合并，将专家模块生成的问题及答案与学生模块中上传和学习到的进行对比，选择覆盖或者是分析提取，能够比较客观地发现学生学习中存在的理解性偏差和实践性错误。之后再将结果传回到知识库中，调用相关的知识内容，形成一个完整的反馈链，帮助教师做出教学决策，调整教学进度和教学规划。但是这个模块的设计也应该充分考虑到诸多情况和因素，因此在条件判断时应加入更多的循环。

3.5智能导学系统

這一系统是组成现代计算机辅助教学系统的重要内容，可以保障计算机网络教育的目的实现。而且智能导学系统可以为学生提供学习的良好环境，并快速提供学生可能需要的各种资源，保证教学服务的全方位，实现计算机辅助教学的目的。这一智能导学系统可以结合学生的具体学习情况，保证导学策略与学生的学习情况相适应，提供更具个性化和针对性的教学服务。通过这样的运行，系统就可以自动生成问题和解决方案，进行教学方案、内容和进度的合理规划和调整，保证可以及时反馈信息内容，并进行修正导学，推动导学策略的合理科学。在计算机辅助教学中，还有很多人工智能技术的应用，比如智能仿真技术、智能网络组卷系统INES、智能信息检索引擎等，将这些系统运用在计算机网络教学中，完成了目前计算机辅助教学的智能化，推动了计算机辅助教学的新发展。在计算机辅助教学系统中已经开始引入人的思想，提高系统的逻辑推理能力，实现教师和学生之间的互动，并解答学生提出的问题。在计算机辅助教学中，人工智能技术可以根据学生的学习特点提供适合的学习内容，并结合学生的学习情况和教学情况进行合评价。如果在学习过程中学生有错误出现，系统可以进行指正，并进行分析，自动生成课后练习，解决课程知识咨询中遇到的问题等。

结语

综上所述，人工智能技术运用到计算机辅助教学中有着非常重要的作用，而人工智能的发展也必将会推动计算机辅助教学系统的发展。近年来，人工智能研究工作人员尝试着让学生们脱离“辅导学习”的过程来获取新知识，提高课堂教学效率。从教学的其他层面看，人工智能技术还能构建人类推理模型为学生更好的学习带来便利。随着现代网络信息技术的快速发展，虚拟现实技术的广泛运用，计算机辅助教学也更加完善。

参考文献

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