发布时间：2023-10-11 15:56:14
绪论：一篇引人入胜的人工智能教育理念，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1673-8454(2012)03-0007-03
智能教学系统(Intelligence Tutoring System，简称ITS)是把人工智能技术引入到计算机辅助教学系统中，应用人工智能技术开发出能够因材施教的教学系统，使“计算机导师”贴近人类教师的水平，具有推理、诊断、决策的能力。能够根据每个学习者的特点制定教学计划，选择教学策略，实现因材施教。
一、智能教学系统的模型及功能
基于教育学、心理学和教学设计原理分析，智能教学系统模型应包含学生模块、教学策略模块、知识库和智能接口几个主要模块，各模块的系统结构如图所示。
学生模块记录每个学生原有的知识水平和学习能力。其依据为学生与系统之间的交互问答历史，并对每个学生的学习进步情况进行动态调整。这样，系统通过学生模型就可随时了解每个学生的情况，有的放矢地进行个别化教学。
教学策略模块根据学生模块情况和知识库做出智能化的教学决策，评判学生的学习效果，帮助学生分析错误原因。提出改进方法和意见等。
知识库存储所要教的学科领域知识和教学知识。
智能接口能够理解自然语言，实现更普遍意义上的人机对话。
智能教学系统与传统CAI相比，具备以下功能：
第一，了解学生的学习能力、学习基础和当前的知识水平，以此为依据为不同的学生做出不同的教学决策，有针对性地进行个别指导，并在学习过程中根据学生进度自动调整学习内容，具有适应能力。
第二，允许学生用自然语言与“计算机导师”进行人机对话，并能对带有学生个性特点的问题做出解答，从而具备更好的交互能力。
第三，能诊断学生学习过程中的错误，并分析错误原因和给出解决方案，在此基础上逐渐积累“经验”，从而具备纠错能力。
第四，大大拓宽了CAI的模式，例如建立虚拟教室、智能导师系统、教学模拟等。从而使CAI不再是简单的课本搬家、教室搬家，而具有更多的创造能力。
二、智能教学系统的局限性分析
智能教学系统虽然较传统CAI在诸多方面有很大改进。但就智能教学系统的工作原理以及目前的研发现状而言，应当冷静地看到，它自身也存在一些固有的局限性。
要计算机解决某个问题，有三个基本的前提：必须把问题形式化、必须有一定的算法、必须有合理的复杂度。由于人的智能活动不能完全形式化，因此，机器就不能将人脑的智力活动全部复制出来。教育是一种人类所特有的活动，基于人工智能技术的智能教学系统在教育中的应用也存在局限性。
1.智能教学系统不能实现自我更新，自我改进
智能教学系统的设计原理是把现有的专家的知识和教师的教学方法和策略集中到一个数据库中。随着现代社会知识的迅猛增长，教育理念的不断更新以及教学模式和教学方法的不断改进，智能教学系统无法像人类教师那样跟随时代的变化而实现知识库的自我更新以及教学策略模型的自我改进。还需要人从外界对整个ITS进行翻新，甚至需要从一种新的教育理念出发，重新设计ITS。智能教学系统的自我更新涉及机器学习这个难点。
2.智能教学系统适用的学习领域存在局限
以智能模拟的方法实现的人工智能应用于教育中时，并非适合所有的学习领域。人的智能活动可以分为四个领域。领域一是“刺激――反应”领域，其中包括任何形式的条件反射，与上下文环境无关的、各种形式的初级联想行为，最典型的如无意义音节的机械学习。领域二是数学思维的领域，这是比较适合于人工智能的领域。它是由概念世界而不是感知世界构成，这一领域中的问题完全形式化了，并可以计算，这一领域又可称为简单形式化领域，典型的例子如逻辑和有精确规则的游戏。领域三是复杂形式化领域，这是比较难把握的一个领域。这一领域包括原则上可形式化而实际上不易驾驭的行为，包括那些不能用穷举算法处理的。因而需要设计启发程序的系统，如围棋。领域四可称作非形式化行为领域，包括有规律但无规则支配的、我们人类世界中的一些日常活动，这一领域又称作感知思维领域。在这一领域内解决问题都是直觉的遵从，无须求助规则。包括一些规则不确定的游戏，如文字猜谜游戏。以上四个领域中前两个领域适合用数字计算机模拟，第三个领域只是部分可程序化，而第四个领域则很难驾驭。
与此相对应的，根据加涅的学习结果分类，学习分为言语信息、智慧技能、认知策略、动作技能和态度五类。言语信息分为符号学习、事实学习和有组织的知识学习，这些属于可形式化内容，适用于智能教学系统；智慧技能分为辨别、具体概念、定义性概念、规则和高级规则，其中前四项属于可形式化内容，适用于智能教学系统，而高级规则属于复杂形式化内容，部分内容不适用于智能教学系统；动作技能和态度领域的学习。在其认知成分中可以使用智能教学系统，但情感和行为成分等非形式化内容，则难以用智能教学系统来实现。
因此，并不是所有的学习领域都适用于智能教学系统。智能教学系统在教育中应用的重点应放在认知领域中的符号学习、事实学习和有组织的知识学习、辨别、具体概念、定义性概念以及规则这些学习内容上。
3.与学生之间无法畅通交流
教育是一种交互活动，智能教学系统的交互功能虽然较传统CAI有所改进。但仍然缺乏在学生和计算机之间交换信息的自然的、畅通的途径。系统只能通过学生输入计算机的信息来判断其掌握和内化程度。而无法像人类教师通过自然状态的交流和观察来判断学生的真实情况，因此，“机器智能”很容易被蒙蔽“双眼”，无法做到像人与人之间那样自然畅通的交流。此外，系统在遇到新的学习情境时。不能理解和产生对话，这会影响智能教学系统功能的实施。
4.决策和推理机制不完善
智能教学系统的关键智能所在是其决策和推理机制，即“教学策略”模块根据不同学生的具体情况通过推理做出灵活决策，这种决策基于学生模块提供的学生的知识水平、认知特点和学习风格。智能教学系统虽然加入诊断系统并不断调整对学生学习水平的判断，但由于学习风格、认知特点等不能完全被形式化，因此，根据系统的教学策略模块中预先存入的诊断知识来评估不同学生的学习过程和理解每个学生不同的推理过程也是有局限的。
三、智能教学系统在教育中应用的建议
1.不能忽略教师的作用
虽然智能教学系统具有“智能性”。但在使用它的过程中，决不能放弃教师的主导作用。要明确教师是教学的设计者和教学过程的主导，应该把智能教学系统的应用纳入到教学设计中。教师作为教学的“主导”。要引领教学
全过程，时刻注意学生的学习状态、学习程度、情感交流，尽量照顾到每个同学。ITS不是将教师搁置了。而是把教师从ITS能做的事情中解放出来，有更多的时间去从事机器所无法替代的事情。例如，计划教学，开发教学补充材料，示范成熟的行为，启发、引导学生去克服遇到的各种困难。特别是一个优秀教师对学生的态度和道德的影响和培养，是任何智能教学机器所无法取代的。所以，在利用智能教学系统教学的过程中，不能用智能教学系统取代教师，不能忽略教师的指导作用。
2.注意教学模式的运用
作为一种教育技术的实现，ITS主要依赖于各种技术的发展，但作为一个能够实施完整教学过程的教学系统，ITS的应用效果更多地依赖于所采用的教学模式。长期以来，传统CAI在教学中的应用都以个别化教学模式为主。但随着认知心理学的发展，基于建构主义学习理论的以“学”为中心的教学模式逐渐受到青睐。这种教学模式更能满足学习者的个性化要求，也为协作学习创造了更大的可能性。目前，协作学习模式因其利于培养学生的多样化思维和合作精神而日益受到重视。同一个智能教学系统，用于个别化教学模式和用于协作学习模式就会产生截然不同的教学效果。因此。在利用智能教学系统时，要注意根据教学内容和教学目标灵活采用个别化教学模式或协作学习模式。
3.有效与网络相结合
随着多媒体技术和Internet网络的飞速发展，多媒体教育技术与Internet的进一步融合，ITS不仅仅在人工智能上单一发展。它要向多维的网络空间发展。网络化成为当今世界ITS系统的一大优势和特色。“无机不联”正是现代教育计算机使用情况的真实写照。智能教学系统应与网络相结合。借助网络的优势，完成在线学习、实时讨论、网上测试等多种教学任务。学生可以在学校或家中通过计算机登录到系统，系统按其不同的认知水平为其准备不同难度的教学内容。完成学习时，系统通过自适应的测试确定学生新的认知水平，作为其下一次登录学习时为其准备学习内容的依据，并向学生提出进一步需学习内容的建议。学生在学习过程中可以实时地与其他在线的学习者进行讨论，并可通过E-mail的形式与教师进行交流。教师可以使用自己的计算机，在教研室或家中登录到系统，检查学生的学习进度，学习情况。并依据学生的实际情况，有针对性地对教学内容、测试内容进行更新。网络与智能计算机辅助教学系统有机结合，相互补足，必将构建成一个新的系统工程。
参考文献：
[1]王士同主编.人工智能教程[M].北京：电子工业出版社，2001.
[1]王永庆.人工智能原理与方法[M].西安：西安交通大学出版社，1998.
2017年7月8日，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，我国人工智能发展迎来新纪元。人工智能作为信息技术的更高发展阶段，毫无疑问会深层次推动教育教学改革与创新发展[1]。在互联网技术的推动下，“智能+”背景下的教学资源表现形式和呈现方式越来越多样化，教学活动的时空结构和活动方式得到了充分拓展，学生在学习中的独立性、自主性和创造性得到了充分体现，教师成为学生学习的支持者和引导者[2]。“智能+”是“互联网+”的进一步升级，给各行各业尤其是教育带来了新的机遇和挑战。“智能+”与教育相结合，将有力推动教育教学改革与创新发展，这也是机电类专业新工科教学改革的内涵之一。机电类专业人才培养应该紧跟国家发展战略，结合人工智能和大数据等新技术来改造专业课程体系，培养符合新时代、新背景需求的复合型人才。课程教学创新是改造专业课程体系的重要内容之一，传感器与测试技术作为机电类专业核心课程，长期存在课堂教学内容与工程应用脱节的问题，这与应用技术型高校建设和工程技术型人才培养要求不相适应，更与当前“智能+制造”的技术要求不相适应。本文将“智能+”与传感器与测试技术课程相结合，探索基于“智能+”的富媒体教学模式，作为适应新形势下课程改革需要的重要内容。
1基于“智能+”的富媒体教学模式
富媒体是指具有动画、声音、视频或交互性的信息传播方法，包含流媒体，声音，Flash，Java，Javascript等程序设计语言形式之一或者几种的组合。基于“智能+”的富媒体教学模式是富媒体、网络服务、人工智能等技术与教育教学相结合的产物，是高校课程教学模式改革的重要发展方向之一。课程教材、学习资源以及教学方法是教学模式的基本组成，图1为基于“智能+”的富媒体教学模式构架，它包括富媒体教材、富媒体教学资源以及教学方法三部分。图1“智能+”富媒体教材是通过在纸质教材上印刷索引，以二维码链接网络平台上的数字课程资源库，方便学生深入开展自主学习。“智能+”富媒体教学资源由课件、微课、案例、虚拟实验、题库、课程讨论等形式的资源组成，是“智能+”富媒体教材所链接的各种数字资源。充分应用新技术，优化教学组织，开展基于工程教育理念的教学模式和多元考核评价体系，是实现基于“智能+”的富媒体教学模式的关键。
1.1基于“智能+”的富媒体教材
“纸质教材+课件”是以往的教学形式，存在教材信息载体单一、编排和呈现方式单调等问题，留给教与学自由发挥的空间比较狭窄，难以支撑新颖教学活动的开展。“互联网+”的升级，给教育教学带来了新的机遇和挑战。基于“互联网+”新发展阶段的“立体化教材”应运而生[3]，而所谓“互联网+”教材就是以往的纸质教材加上互联网技术所构成的教材生态[4]。与单纯纸质教材相比，基于“智能+”的富媒体教材不再是一本简单的图书，而是数字教学资源的接口。这种新型富媒体教材除了介绍各章知识结构、教学任务、导学知识点等内容以外，还印刷有索引式二维码供学生扫描链接，其中包含了微课视频、动画演示、工程案例以及虚拟实验等纸质教材无法呈现的教学资源。这种“立体化教材”使学生不再面对枯燥的工作原理、结构特点、工程应用等文字描述，而可通过手机扫描二维码打开链接，观看知识点的视频讲解、动画演示、虚拟装配过程等，这样学生对知识点的掌握会更快更牢。使用基于“智能+”的富媒体教材，能够将线上线下的资源打通，将纸质阅读与网络阅读打通，为学生创造跨媒体的阅读新体验。基于“智能+”的富媒体教材为课堂教学提供了新的模式，对于推动教育信息化、促进教学改革、提高教学质量具有现实和深远意义。
1.2基于“智能+”的富媒体教学资源
高校课程教学创新应以“互联网+”为创新理念，以强化互联网思维为核心，以建设立体化、多媒体、动态化的学习资源平台为目标[5]。基于“智能+”的富媒体教学资源就是在网络平台上创建完备的数字课程资源库，学生转变为该互联网产品的用户，教师转变为该互联网产品的制作者。包括教师在内的教学资源的编撰者不仅仅进行纸质内容的编写，还要开展数字化教学内容的研发，要进行教学视频的录制、教学案例的配音，也要规划动画课件的制作、探讨虚拟现实技术的应用，甚至还要进行某些功能的软件开发等。只有将“制作者”的理念融入“智能+”富媒体教学资源的创建过程中，才能将数字化资源和纸质内容很好地融合，为学生提供高质量的“智能+”富媒体教学产品。富媒体教学资源由视频、音频、微课、动画、案例库、题库、课件、虚拟仿真实验以及互动社区等组成，教师能够利用富媒体教学资源将知识点讲解、实验操作示范和过程、虚拟仿真模拟演示等内容展现给学生，强化学生对知识技能的学习，还能通过在线答题和课程论坛与学生形成实时交互，动态掌握学生的学习进度。教师可将教材中具有多样性、动态性、易变性、拓展性的内容都以网络资源的形式传至网络平台，以弥补文字教材内容更新周期长的不足，同时充分利用网站内容更新方便、传递快捷、容量大、呈现方式多样的优势，组织引导学生开展互动式、体验式学习。
1.3基于“智能+”的教学方法
充分应用互联网技术，采用适当的教学方法，形成高效的教学组织方式和合理的课程考核评价体系，是实现基于“智能+”的富媒体教学模式的重要保障。当前，“以学生为中心”的教育理念已在国内高校得到认可，基于该理念的课程教学模式层出不穷，为高校教育教学改革创新、实现学生全面发展发挥了积极的推动作用。“以学生为中心”的教学模式包括任务驱动教学法、项目驱动教学法、项目导向教学法、翻转课堂、慕课以及工程教育模式(包括CDIO模式和OBE模式)等。工程教育模式是以学生、学习和学习效果为中心的一种开放式的教学模式，教师将课程知识点全方位渗透到工程项目中，以引导学生通过工程实践潜移默化地掌握新知识[6]。工程教育是高校适应新形势，落实新要求，全面提高工程人才培养质量的必然要求。应用型本科院校以培养具有较强实践能力、创业能力和创新精神的高级应用型人才为培养目标，在教育教学领域，必须树立“以学生为中心”的教育理念，培养高素质应用型本科人才。因此，基于“智能+”的富媒体教学模式必须坚持工程教育模式。在信息技术的支持下，教师要充分利用富媒体教材和富媒体教学资源，开展线上线下、课前课后的混合式教学，实现教学内容与工程实际的有机结合，培养学生的专业知识、工程实践能力和创新思维，满足新工科人才培养的要求；要优化教学组织，切实保障教学秩序和教学质量，构建学习效果的多元评价与反馈体系，不断完善和创新基于“智能+”的富媒体教学模式，最终实现显著提高教学质量的目标。
2基于“智能+”的富媒体教学模式实践
机械测试与机械设计、机械制造并列构成机械专业三大板块，传感器与测试技术是机械类专业的专业基础课程，也是机电类专业的专业核心课程。传感器与测试技术是一门实践性很强的课程，教学内容包括测试信号分析、传感器原理以及测试技术应用三大部分。目前课程教学依然存在一些问题，例如课程知识更新滞后，知识的交叉融合不够；课程内容偏重理论，实践和应用程度不够；课程“教与学”脱节，信息技术利用不够；等等。尽管各种课程教学改革模式层出不穷，但大多不能满足“智能+”背景下对人才培养的要求，与培养应用型人才或工程型人才的要求更是相去甚远。为激发学生的潜力，增强学生的综合应用能力和创新意识，此类实践性强的课程的教学改革势在必行。开展富媒体教材和富媒体教学资源支持下的新型教学活动，能够有效提高学生解决实际问题的能力，促进提高学生工程实践能力和创新能力的培养目标的实现。笔者结合“智能+教育”，根据传感器与测试技术课程的特点，提出如图2所示的基于“导学练研”的“智能+”富媒体教学模式[7]。在富媒体教材的指引和教师的引导下，学生可利用富媒体教学资源进行知识的学习、能力的训练以及项目的研讨等活动，形成基于知识点的在线学习(侧重基础知识)、基于现代工具和实验设备的实验实践(侧重基本技能)、基于项目的综合训练(侧重综合能力提升)。在此过程中，学生将知识学习、实践操作与教师引导有机结合，以增强工程实践能力、现代工具使用能力和创新能力，提高学习实效。建立学习效果多元考核评价体系，考核以“学生的学”为主，“教师的教”为辅，结合“课内+课外”，构建涵盖知识、能力、素质的“一考两评”(知识点考试、实验训练评价和工程项目实践评价)学生成绩评定模式。与此教学模式相配套的富媒体教材以目标为导向、以应用为核心来组织单元知识点。每个单元都明确了学习目标和学习内容所要解决的实际问题，并突出了实践性和应用性。每个单元同时还包括教学要求、知识结构、基本概念、应用案例、工程项目索引、富媒体教学资源二维码等。为更好地与此教学模式相适应，富媒体教学资源中还引入了实验项目和工程项目内容。实验项目分为线上虚拟实验和线下实验室实验，形成虚实结合的实验训练方式。工程项目索引可在富媒体教学资源中详细阐述项目设计目标、设计任务、设计内容、实施步骤以及考核方法，使学生初步了解工程项目概况，积累基础知识，为线下工程实践打下基础。课程教学以案例为入口，以工程项目为出口，在项目驱动、“智能+”富媒体教材和工程教育基础上，以“智能+”富媒体教学资源为支撑，构建教与学互动下的“教师导、学生学、实验练、项目研”教学法，有效激发了学生的学习兴趣，提高了学生分析问题、解决问题的实践能力。
3结语
“智能+”是技术发展的新阶段，富媒体技术则是新型数字信息传播方法。将智能技术、富媒体技术与教育教学相结合，构建“智能+”富媒体教学模式，是新形势下高校课程教学改革的重要发展方向，也是全面提高人才培养质量的必然要求。笔者将其应用于传感器与测试技术课程教学实践，提出基于“导学练研”的“智能+”富媒体教学模式，将基于知识点的线上学习、基于现代工具和实验设备的实验实践、基于项目的综合训练与教师引导辅导有机结合，提高了学生的学习兴趣，增强了学生的工程实践能力、现代工具使用能力和创新能力，提高了学生的学习实效。
参考文献
[1]唐亮.人工智能给未来教育带来深刻变革[N].中国教育报,2018-01-04.
[2]秦虹,张武升.“互联网+教育”的本质特点和发展趋势[J].教育研究,2016(6):9-10.
[3]李科生,蒋志辉.互联网+支持下的“立体化教材”开发探讨[J].出版科学,2018(1):43-46.
[4]黄乐.互联网+背景下教材编辑的角色转换与素质要求[J].出版广角,2016(4):54-56.
[5]单丽雯.基于“互联网+”理念的高校教材创新[J].中国出版,2016(6):50-52.
随着新教改的全面的推进深入，作为提升小学生创新能力与培育创新意识的优良载体的创客教育，已越来越受到各学校的重视。将创客教育理念同小学机器人教学进行深度融合，能提升小学生的创新能力与实践能力。通过将创客教育理念融入小学机器人课程中，充分利用学生对机器人教学的浓厚兴趣，培养学生的创新思维与实践能力。本文从创客教育的概念、特征及内涵入手，通过基于创客教育理念对小学机器人教学进行探索研究。
一、创客教育的概念、特征与内涵
创客教育本质上是一种创新性的素质教育，是“创客文化”与“教育”的有机结合，“创客”引申之意是从自己的喜欢爱好出发将创意变为现实，故“创客教育”即为源于学生兴趣，引导学生动手实践的教学方式，通过让学生自主的具体的完成某个项目进而获得知识，从而提高学生的创造思维与创造能力。创客教育的核心理念是体验与实践，是一种基于“开放创新、探究体验”的教育理念，是以“做中学”为主要的学习方式，以培养创新型人才为目的的教育模式。创客教育宗旨在于创设为学生发挥创意的环境，以问题与项目化的方式引导学生从创造中学习，培养学生的创新思维、动手能力、参与分享意识、工程思维等创客素养。
二、机器人教学
机器人教学是指通过对机器人进行组装、搭建及运行从而培养学生综合能力的一种教学方式。是多学科技术（如：机械原理技术、电子传感技术、人工智能技术）的有机融合。小学机器人教学的教学目标有三点：（1）知识目标让学生能够简单了解一些关于机器人软硬件结构知识；（2）技能目标让学生在亲手拼装中了解机器人的程序设计与编写，利于将来可自主开发不同功能的机器人；（3）情感目标使学生在机器人知识的学习过程中期望对人工智能产生兴趣，认识机器人的不凡作用。机器人教学对学生的全面发展有着极为重要的作用。
三、基于创客教育理念的小学机器人教学探究
在机器人教学中要重视对学生兴趣的培养，而“创客教育”便是通过学生现场实际操作使学生产生兴趣，促进学生的素质发展，所以在小学机器人教学中，采用该种基于创客教育理念的教学模式进行教学，但是两者间没有真正的融合，同时也没有融合的经验模式可以进行借鉴，因而需要对此进行探索研究。基于创客教育理念的小学机器人教学模式需要将创客教育这一先进的教育理念有机融合到机器人教学的各个阶段中。
（一）知识储备阶段强调讲授
知识储备阶段是基础阶段，学生只有具备一定数量的知识储备后才能在模仿活动中进行有根有据的模仿，进而在原有知识的基础上合理的进行创造。所以在知识储备阶段必须重视教师的讲授。教师需要把基于创客教育理念引入课堂并采用多种方法对学生进行机器人教学，同时适时引导，使小学生能够掌握所需要学习的相关机器人知识，从而为后续阶段的活动奠定良好基础。
（二）模仿阶段注重学生协作
模仿阶段在整个小学机器人教学活动中起承前启后的作用，在这个阶段中教师需让小学生了解机器人教学的必要的要求（例如：器件连接、程序设计与实现路径），在学生了解了机器人教学要求后，然后教师操作让学生仔细观看，教师在操作中对小学生进一步讲解有关知识。为了进一步提升小学生的动手能力，在教师操作完成后还需让学生进行模仿操作。
（三）创造阶段应以实践为中心
