浅谈基于专家系统的人工智能在教育领域中的应用

2018-04-22 01:31:58 科教导刊·电子版 2018年34期
关键词:教育领域研究

姜东海

摘 要 随着现代科学技术的飞速发展,先进的技术在教育领域得到了广泛的应用,教育手段正在从传统的教育技术向教育信息技术时代发展。其中,人工智能技术对教育、教学过程产生的影响最为深刻。它将先进的教学手段引入教育,在为学生营造理想的学习环境,激发学生的学习兴趣以及提高教学效率等方面获得了显著效果。

关键词 基于专家系统的人工智能 教育领域 研究

中图分类号:TP18文献标识码:A

1基于专家系统的人工智能概述

专家系统是目前人工智能中最活跃、最有成效的一个研究领域,它是一种具有特定领域内大量知识与经验的程序系统。它具有大量专门知识与经验的程序系统,它使人工智能技术,根据某个领域中一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,以解决那些需要专家决定的复杂问题。人工智能是一门交叉学科,目前已在知识处理、模式识别、自然语言处理博弈、自动定理证明、自动程序设计、专家系统、知识库、智能机器人等多个领域取得举世瞩目的成果,并形成了多元化的发展方向。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。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;具有良好的人机交互界面。

2基于专家系统的人工智能在教育领域应用分析

2.1智能教学系统

智能教学系统是一项涉及人工智能、计算机科学、认知科学、教育学、心理学和行为科学的综合性课题,借助人工智能技术,让计算机扮演教师的角色实施个别化教学、向不同需求、不同特征的学习者传授知识、提供指导的适应性教学系统。该系统正是针对传统CAI和CBT的不足而提出的能够基于领域知识和学生模型进行决策和指导的智能软件系统。该系统具备根据学生的认知特点、当前的知识水平等特征表示教学材料的灵活性以及对不同学生需求的响应能力,通过提供“怎样按学生的信息进行教学”的教学策略来实现系统的“智能”。可见,智能教学系统研究的最终目的是由计算机系统担当学习者的引导者和帮助者,即赋予计算机系统以智能,由计算机系统在一定程度上代替人类教师实现最佳教学。智能教学系统的应用改变了傳统的教学模式,使学生的学习积极性和主动性得到了充分发挥,提高了教学效率,有助于学生智力的开发和能力的培养。

2.2智能教学系统的结构

智能教学系统是一个复杂的软件系统,是由专家模块(知识库)、学生模块、教学模块和智能接口四部分组成。专家模块是用于表示教学领域的相关知识,以及作为专家能够基于这些知识解决有关问题的问题求解知识,用来评价学生当前的知识水平,主要用来为教师进行下一步的教学提供信息和依据;学生模块是通过比较学生行为与专家行为,对学生进行智能模拟,包括学生的知识状态、认知特点和个性特点等,表示学生对知识的理解程度,用来反馈学生的学习情况;教学模块是根据一定的教学原理,在适当的教学策略指导下选择适当的教学内容并以适当的表达形式在适当的时候呈现给学生;智能接口模块是学生和系统之间交流信息的桥梁,为学生提供了表达知识和信息的手段,该部分作为系统与用户的交互界面,为其它各个模块提供智能化的多媒体知识输入、用户信息和行为获取、知识输出的途径。

3人工智能的未来发展

科学技术的发展将会推动人工智能技术在教育中应用的广度和深度。从人工智能的应用趋势来看,人工智能在教育中应用的扩展可以通过以下三个方面进行:一是人工智能与其他先进信息技术结合。人工智能已经与多媒体技术、网络技术、数据库技术等有效的融合,为提高学习效率提供了有力的技术支持,而引起教育技术界广泛关注。二是人工智能应用研究领域间的集成。人工智能应用研究领域之间并不是彼此独立,而是相互促进,相互完善,它们可以通过集成扩展彼此的功能和应用能力。三是人工智能的研究和应用出现了许多新的领域,它们是传统人工智能的延伸与扩展,这些新领域有分布式人工智能与Agent、计算智能与进化计算、数据挖掘与知识发现以及人工生命。

4结束语

人工智能的推理功能已获突破,学习及联想功能正在研究之中,下一步就是模仿人类右脑的模糊处理功能和整个大脑的并行化处理功能。人工神经网络是未来人工智能应用的新领域。未来智能计算机的构成,可能就是作为主机的冯·诺依曼型机与作为智能外围的人工神经网络的结合。研究表明:情感是智能的一部分,而不是与智能相分离的,因此人工智能领域的下一个突破可能在于赋予计算机情感能力。情感能力对于计算机与人的自然交往至关重要。

参考文献

[1] 亓慧.议当代人工智能的应用领域和发展状况[J].福建电脑,2008(05).

[2] 李静,周竹荣.智能教学系统新进展[J].计算机应用研究,2005(12).

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