探讨人工智能在计算机辅助教学及学生学业评价中的应用

庄鑫

摘要：当今社会已经跨入信息时代，随着经济的发展，计算机科学和技术随之快速发展。近年来，在我国计算机教学中引入人工智能技术，将现代计算机网络教育快速推动。通过采用人工智能技术，计算机辅助教学及学生学业评价有了非常大的改变，突破了现有的空间限制，逐渐将计算机辅助教学的领域扩大，随之在学生进行学业评价时领域拓宽。当前，随着计算机辅助教学与学业评价中人工智能的逐渐深入研究，会促使计算机更加智能，有效推进教育的发展。

关键词：人工智能  计算机  辅助教学  发展  应用研究

中图分类号：G64    文献标识码：A

Discussion on the Application of Artificial Intelligence in Computer-Aided Teaching and Students' Academic Evaluation

ZHUANG Xin

（Heilongjiang Jiaotong Polytechnic， Harbin， Heilongjiang Province， 151000 China）

Abstract： Today's society has entered into the information age， and with the development of economy， computer science and technology are also developing rapidly. In recent years， the introduction of artificial intelligence technology into  computer teaching in China has rapidly promoted modern computer network education. By the adoption of artificial intelligence technology， computer-assisted teaching and students academic evaluation have been greatly changed， breaking through existing space limitations， gradually expanding the fields of computer-assisted teaching， and then expanding the fields of conducting students academic evaluation. At present， with the gradual in-depth study of artificial intelligence in computer-aided teaching and academic evaluation， it will promote the computer to be more intelligent and effectively promote the development of education.

Key Words；Artificial intelligence; Computer; Aided teaching; Development; Application research

随着经济的发展，科学技术随之快速进步，越来越多的多媒体被应用在各行各业中。因此，這些行业将面临着更大的挑战，正因如此，也给这些行业带来更多的机遇。当前社会中，快速发展科技产业已经是社会经济发展的主要方向。就教育行业而言，其担任着育人、培养优秀人才的责任[1]。当前，随着计算机辅助教学的快速发展，人工智能在计算机教学中学生学业评价得到广泛应用，大力推进计算机技术的发展。所以，当前计算机的辅助学生学业评价中，应该加强人工智能的应用。通过掌握人工智能的概念，了解研究的方向，探析人工智能技术的发展限制，结合当前计算机辅助教学及学生学业评价的现状，分析人工智能在计算机辅助教学及学生学业评价中的应用效果，促使人工智能技术在计算机辅助教学及学生学业评价中的应用，进而实现计算机辅助教学及学生学业评价的快速发展。

1 计算机辅助教学

自20世纪80年代来，我国逐渐将计算机技术应用在教育行业中，我们将其称为计算机辅助教学，该种教学模式是一种新兴教育模式[2]。计算机辅助教学就是使用多媒体进行教学，有着交互性和个别化，其教学内容丰富，表现形式多样，具有广泛的适用性。与其他教学模式相比，计算机辅助教学可以结合学生对于教学内容的掌握程度，编程出分支式教学，促使呈现的内容和形式可以适合各个学生的思维特征，并可以对学生的学习情况进行有效判断，并根据结果给出特定反应，因此可以对学生的学业情况进行评价。计算机辅助教学应用多媒体技术，可以将图、声集于一体，针对同一个教学信息以多种形式展现出来，同时作用于多个人体感官，增加学生的理解能力。计算机辅助教学应用计算机的高效、快速处理能力，对学生的作业、回答进行分析，对学生的知识掌握情况进行准确判断，并显示反馈信息，使学生学业评价更合理。但是，当前使用的大部分计算机辅助教学是将全部的教学信息与应用编程的方式预置在教学课件中，一旦该种教学课件制作完成，对其做出改变都将给维护工作带来较大的不便。所以，当前的计算机辅助系统面临着较大的挑战，主要包括以下几个方面[3]。

1.1 缺少包容性

当前，计算机辅助教学及学生学业评价的研究和应用已经取得非常好的成果，但是因为我国计算机技术和有关领域的研究开始较晚，在计算机教学中仍有着非常多的不足和缺陷。其中值得一提的就是开放包容性的缺失，该种缺失的主要原因源于两个方面：一是思想上的限制，大众对于计算机辅助教学及学生学业评价的思想具有负面和抵触情绪，出现该种思想的原因在于害怕计算机的应用使得课堂和教学秩序失控，因此，没有积极地开发和展示出计算机在教学中的优势[4]；二是技术方面的限制，我国对于计算机辅助教学的教学方式、学生学业评价方式，以及软件技术均是依照最为传统和安全的方式进行，缺乏探索精神和冒险精神，缺少开放和包容的态度。

1.2 人机交互能力不足

在计算机辅助教学及进行学生学业评价的过程中，计算机不单单应该是一种工具，更应该将其作为课堂的“一员”，可以充分地参与进课堂的活动与教学的工作中。但是，大部分智慧课堂只是应用多媒体教学，教学的主体仍旧是教师，仅是将课本中的内容转移至多媒体的课件中，其教学的内容依旧是简单、枯燥，课堂中学生依旧是“被迫听讲”。该种教学方式缺少人机之间的互动，机器不能获取到学生学习的真实状态与对于知识的掌握情况，学生也不能通过计算机获得解答，使得人机之间只是流程化的交流和配合。在该种古板的方式下学习，有可能会促使学生丧失学习的乐趣，更无法对学生进行合理的评价[5]。

1.3 缺少师生互动的乐趣

教师是课堂中主要的角色之一，不但要把知识通过一种通俗外化的方式传递给学生，更需要做学生心灵的开发者、错误学习习惯的纠正者与帮助者。教师的引导和教育会对学生起到积极的作用，但是应用计算机辅助教学及学生学业评价后，教师仅依据学生提交的答案对学生进行评价，往往忽视了和学生之间的沟通和交流，失去师生之间的互动乐趣[6]。

2 人工智能的概念

人工智能属于计算机技术中的一种，它是一种研究使用计算机模拟与延伸人脑概念的综合学科。将其定义为：计算机具有人类大脑控制行为和知识，并且具有人类学习、判断的能力，还具有人类的记忆，最主要是有着人类自然语言的能力。人工智能的产生过程是针对人类由于事物和问题导致的刺激和反应，还有因此引发的推理，以及解决问题、学习、判断的过程，将这些过程分化成基本步骤，再通过程序设计，将人类解决问题的方式进行公式化，促使电脑可以有一种结构方法的设计，或者解决复杂问题的能力。该种解决问题的系统，将其称之为人工智能系统。人工智能的主要核心包括人工、智能。因为人工智能的研究范围包括自然语言处理、知识系统、机器人学3个方面。有部分研究学者将这3个方面的研究统称为人工智能。此种定义显然是不准确的，更加准确的定义应该是研究和开出多种计算机程序，该程序能够模拟人类的思维，以及具有推理能力和求解问题的行为[8]。所以，人工智能应该包括信息以及知识的处理、问题的解决等。据此点而言，人工智能也可被称为具有信息处理能力与演示信息的能力综合体。从研究对象而言，人工智能包括3个独立的领域：（1）设计能读、会说的计算机程序，也就是平时称为的自然语言处理领域；（2）研制出灵敏的机器，设计出有着视觉和听觉的智能化机器人，在机器人活动时可以识别周围变化的环境；（3）设计出使用符号模拟专家行为的程序，将其称为专家系统。但是，根据研究性质而言，人工智能通常分为两个方面，即理论研究和工程研究。理论研究是指设计理解和机器智能方面进行研究。工程研究是指设计和开发人工智能工具和专家系统。但是这不能说明理论和工程研究是两个独立的领域，反之，两者之间是密不可分的。随着人工智能的理论和技术逐渐被应用，并研究出实际产品，理论和工程之间的界限将逐渐缩小，直至最终消失。为了区分这两者之间的不同性质，国外将进行理论研究的人员称为“人工智能研究人员”，并将进行工程研究的人员称为“知识工程师”。实际中，不管是理论研究还是工程研究，主要应该解决以下几大问题：（1）信息处理智能，包括对于信息的检查、信息的输入与输出、探索信息、存储信息，最主要的内部信息处理方式；（2）符号处理智能，即符号在信息处理中的作用，计算机存在输入、输出、存储，以及复制、比较符号的能力；（3）问题求解智能，即对人类和计算机智能进行研究，能够弄清人类求解问题的方式。

3 人工智能在计算机辅助教学及学生学业评价中的应用

3.1 智能决策支持系统

智能决策系统是人工智能和决策系统的结合，当前在网络教育中使用較为广泛。其中智能决策系统能够应用在数字图书馆中，为其提供决策目标，并可以识别问题，设计出完整的决策模型。在系统运行时，能够为教师提供多种方案，以供其选择，在对学生学业评价结果进行比较和分析时能够自己进行选择，提升有效性和准确性。

3.2 智能教学专家系统

在以往的计算机教学中，智能教学专家系统是主要的设计，该系统设计属于一种开放式的交互教学。主要是应用智能专家系统，模拟专家教授的教学思维，进而实现智能化计算机教学。智能专家系统的应用，不仅能够为学生提供知识，并且可以根据学生的学业评价结果实施教学，如评价学生的知识掌握程度、学生的能力、学习的方式等均能将其考虑进来，从而能够提升教学效果。智能教学专家系统在运行中，主要使用的教学工具为智能计算机，智能程度较高。在学生学习时，智能专家系统能够自行生成问题和练习题，在学生学习后，系统还能够为学生提供解决方案。与此同时，在智能专家系统掌握学习的学生情况后，学生还可以结合自己的学习内容、学生学业评价结果与学习进度进行合理调整。智能专家系统还能判断学生在学习时的错误，对其学习行为进行评价，并予以纠正，较大程度地实现了教学策略的智能化和科学化[11]。例如：在使用计算机辅助教学区分“盗窃罪”“诈骗罪”时，智能专家系统作为计算机智能系统，可以应用相关领域专家的知识和经验，处理该种问题，并为其提供有关知识点。这就是人工智能在计算机技术中的应用，经过对刑法领域中专家提供的知识和经验进行分析，有效判断“盗窃罪”“诈骗罪”，模拟刑法领域中专家的思维，对学习人员的疑惑进行解答，智能专家系统能够模拟不同领域的专家解决问题的思维，并通过计算机的系统呈现出来。智能专家系统是人工智能中应用最为广泛的系统，将人工智能从理论研究推向实际应用，实现了推理向知识运用的重大突破。智能专家系统是集合知识和经验的计算机智能系统，一般情况下会应用人工智能技术对专家的知识进行推理，经过模拟不同领域的专家思想，为其提供解决方案[7]。

3.3 智能导学系统

智能导学系统的设计完成是目前计算机辅助教学与学业评价系统的重要内容，能够确保计算机实现网络教育的目的，并且智能导学系统能够为学生提供优良的学习环境，并可以快速、有效地为学生提供需要的学习资源，保证为学生提供全面的服务，真正实现计算机辅助教学及学生学业评价的目的。智能导学系统能够根据学生的实际学习情况，确保导学策略和学生的实际情况相一致，为学生提供针对性的教学服务。经过智能导学系统的运行，能够自动生成问題和解决问题的方案，结合学业评价结果对教学方式，以及教学内容进行整改和规划，确保能够快速地反馈信息，并改正导学，促使导学策略合理化。在计算机的辅助教学与学生学业评价中，具有较多的人工智能技术的使用，如智能仿真技术、智能信息检索引擎等。将系统使用在计算机辅助教学和学业评价中，能够促使目前计算机辅助教学更加智能化，进而使得计算机辅助教学与学业评级快速发展。目前，在计算机辅助教学和学业评价当中，已经逐渐引入人的思维，提升系统逻辑的推理能力，使得教学和学生之间能够有效互动，并准确地解决学生提出的疑难问题。在计算机辅助教学中，人工智能技术能够结合每个学生的特点，并根据学生的学习情况及学业评价的结果与教学情况进行综合评价。如果在学生的学习过程中，出现错误后及时指正，并对错误进行分析，并在学习结束后，自动生成课后练习题目，为其解决课程咨询时遇到的不懂问题。

4 人工智能在计算机辅助教学及学生学业评价中的局限性

4.1 缺少人际交流

目前，人工智能技术只是机器智能，其思维也是机械化思维，人工智能的设计只是一种仿真设计。人工智能在辅助教学中，在向学生展示学生学业评价的结果时，缺少最基本的人际交流，例如：在英语课堂中，教师在使用计算机对学生进行单词测试时，目前的人工智能计算机仅仅是对结果应用大屏幕将其展现出来，并没有人际交流。如果学生提出一个单词可以衍生其他什么单词时，能够列出哪些词语？计算机就不能完全评价学生的答案是否正确，计算机不能自主回答学生的问题，教师的解答也只是其中一部分。

4.2 忽略评价的本身

每节课具有每节课的特点，并且每一节课中都有不同的重点需要讲解，每节课对学生学业评价的重点也不一样。如若采用一成不变的评价方法，就缺少对于学生自身的关注，一成不变的评价模式会使得课堂变得没有活跃性，使得课堂“死气沉沉”。教师在教学中最主要的责任和目的就是要让学生在课堂中能够掌握学习内容。知识具有很强的可传递性，同时也具有可接受性。在进行专业训练时，例如：在应用一些技巧性设问时，提高学生对于知识的掌握情况，人工智能就应该具有人类思维模式。针对教师回答不了的问题，人工智能可以为学生进行合理回答，有效利用人工智能在时间、空间上的优势。

4.3 缺少师生之间的互动

在当前的教学中，提前将班级学生分成学习小组，进行课前学习内容预习，之后对课堂中学生提出的问题进行解答，对学生的回答做出评价，这是当前主要的教学方式。此种教学模式可以一定程度地提高学生学习的积极性，但是也会给学生产生一定的困扰。例如：若学生由于某种特殊情况未在课前预习该节课学习内容，就会使得学生不能很好地掌握该节课内容，评价的结果会很受到影响。长时间下去将会使学生失去预习的动力。当前的人工智能计算机辅助教学方式，主要以学生自主学习为主，这导致教师不能够完全掌握学生的情况，学生也不能及时向教师提出自己的疑问。当前人工智能缺少互动环节，人工智能是单向的，不能够远程对指示进行实际操作。

4.4 发展不完善

人工智能在当前辅助教学及学生学业评价中发展还不够完善，因为对于人工智能的研究起步较晚，使得人工智能在当前主要是单项输出，无法对学生的具体情况进行合理、评价，这就需要全面完善信息处理、符号处理、问题处理。强化人工智能计算机信息的输入和输出，符号处理指的是计算机系统自身的设计，以及编程问题，求解指的是学生和教师之间的互动，需要明确计算机应该辅助对学生进行哪些方面的评价[8]。

5 人工智能在计算机辅助教学及学生学业评价中改善

5.1 人工智能计算机方面

随着经济的发展，科学技术随之快速进步，使得人工智能计算机系统不断更新。调整人工智能在计算机辅助教学及学生学业评价中的局限性，优化页面布局，促使人工智能在平时教学中可以充分地发挥其辅助评价的功能。通过当前实际教学中的多种学习、学生学业评价方式丰富自身的知识系统，能够有效促进自身和学生之间的信息交流。在教学决策录入后，相关内容能够及时输出。在智能模块中应用大量的数据信息和语言识别，促使自然语言能够快速发展，特别强调以学生为主体。

5.2 日常教学及学生学业评价方面

在平时的教学中，应该平等地对待学生，经过合理地分析学生的兴趣、专业，预估学生的知识掌握情况，从而使用不同的形式，将知识库的知识有效地传递给学生，并且制订有关的练习题，及时对学生学业进行评价，在错误中改正，从不足中克之。根据学生的学习情况，及时录入学习情况，进而得到智能化的学习反馈，经过对人工智能系统的分析，得出学生的主要发展方向，进而可以因材施教。通过有效改正，针对学生提出的问题，改正自身不正确的学习方式。

6 人工智能的发展前景

人工智能在我国的发展需要保证以积极、乐观的心态进行，由于我国人口数量较多，人才济济。应该注重人才的挖掘和潜力的开发。人工智能已经运用在计算机辅助教学及学生学业评价中，与当前现代化教学及学生学业评价关系密不可分。随着科技的发展，人工智能辅助教学及学生学业评价在各个方面的发展都将更加快速。人工智能在计算机辅助教学及学生学业评价中可以帮助国家培养出更多的人才，为人才储备提供帮助。总而言之，未来的人工智能在进行辅助教学和学业评价时，应该着重关注学生的身心发展，以及学习的时效性、针对性、有效性。遵守特定的教学、学业评价策略，完善教学、学业评价方案，做到全面统一。计算机辅助教学在我国有着广泛的发展前景，虽然人工智能技术还不成熟，但我们相信通过快速的发展，以及人们对于人工智能认知的深入，一定能够取得满意的成果，推进人工智能的快速、健康发展，最终应用在各个领域。

参考文献[1] 周兴华，王传英.人工智能技术在计算机辅助翻译软件中的应用与评价[J].中国翻译，2020，41（5）：121-129.

[2] 周卫红，蒋作，江涛，等. 以人工智能及编程能力为核心的计算机专业新工科教学改革研究[J].云南民族大学学报（自然科学版），2020，29（2）：105-109.

[3] 王曦.人工智能技术在计算机辅助教学中的应用[J].科技视界，2021（30）：80-81.