計算機輔助教學(xué)中人工智能技術(shù)應(yīng)用的研究

陳華若 陳艷燕 玲玲

[摘 要] 在第三次科技革命的發(fā)展史上有一個卓越的發(fā)展：計算機的出現(xiàn)。隨著計算機的普及，智能化技術(shù)被更多地用于科研以及日常的教學(xué)工作中。計算機作為一種輔助工具出現(xiàn)，革新了科技的發(fā)展，提升了人工智能水平。而如何將傳統(tǒng)的教學(xué)工作與先進(jìn)的輔助教學(xué)工具相結(jié)合就成了教學(xué)工作任務(wù)中的重點。旨在探討在日常教學(xué)工作中以計算機為主的人工智能的發(fā)展以及被應(yīng)用于教育事業(yè)的必要性、高效性，并對此提出一些建議，供相關(guān)人士借鑒。

[關(guān) 鍵 詞] 輔助教學(xué)；計算機；人工智能技術(shù)

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）19-0114-02

隨著高科技的發(fā)展，越來越多的多媒體被應(yīng)用于各種行業(yè)。這些行業(yè)面臨著愈來愈嚴(yán)重的挑戰(zhàn)和機遇。如何發(fā)展高新產(chǎn)業(yè)成了當(dāng)代社會的一大問題。以教育行業(yè)為例，教育行業(yè)擔(dān)負(fù)著孕育更加優(yōu)秀的人才，培養(yǎng)更多有能力的人才的重任。為了使教育行業(yè)更加符合社會發(fā)展的規(guī)律，我們需要引進(jìn)并合理地加以運用。計算機輔助體系相較于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，在空間上有著更加廣泛、更加寬闊的知識，在時間上有著更加深遠(yuǎn)的積淀。多媒體技術(shù)的發(fā)展以及其他各種先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，將會更加促進(jìn)計算機輔助教學(xué)，帶動人工智能發(fā)展[1]。

一、人工智能計算機輔助日常教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀及分析

人工智能是上世紀(jì)50年代所興起的一種科學(xué)，它是一種以計算機為分支，融合數(shù)學(xué)倫理、心理、神經(jīng)學(xué)等多門學(xué)科而形成的綜合性學(xué)科。人工智能主要是運用計算機來模擬人類的包括思維、記憶、感知、推理等行為方式，近年來，在計算機輔助日常教學(xué)中應(yīng)用廣泛。

（一）在空間上，人工智能計算機輔助教學(xué)現(xiàn)狀分析

圖1資料來源：孫曉芳，張寶.探討人工智能技術(shù)在計算機輔助教學(xué)中的應(yīng)用。

該圖表所展現(xiàn)的是關(guān)于中國本體而言的人工智能計算機輔助日常教學(xué)工作的發(fā)展歷程。從總體上看，該體系在我國總體情況是增長的，但是從空間上看，南北的發(fā)展還是有較大的差距。由東南沿海到我國中部地區(qū)，再到我國的西北內(nèi)陸，依次遞減。但是由圖表不難看出東南沿海的人工智能復(fù)制體系已經(jīng)趨于平穩(wěn)發(fā)展，而西北內(nèi)陸和我國中部地區(qū)還有待發(fā)展。[2]

（二）關(guān)于不同年齡段學(xué)生人工智能輔助日常教學(xué)調(diào)查

圖2資料來源：王陸，魏寧.課堂教學(xué)行為大數(shù)據(jù)：架設(shè)理論與實踐的橋梁。

該圖表的橫軸是不同年級的學(xué)生，縱軸代表人工智能輔助教學(xué)的普及百分比，由圖表可知，山區(qū)里的孩子在初中到高中的過程中有個輕微的拐點，可以證明山區(qū)中初中部比高中部更能得到人工智能的普及，而城市的體系是整體上升，說明不論哪個階段，都注意人工智能輔助日常的教學(xué)工作。而山區(qū)的孩子明顯低于城市的孩子，再次展現(xiàn)了地區(qū)的差異性。

二、人工智能計算機輔助日常教學(xué)的局限性

綜上所述，人工智能計算機在輔助日常教學(xué)工作中有以下幾點局限：

（一）缺乏人際交流

現(xiàn)在的人工智能只能算是一種機器，是一種機械化的思維操作方式，它的存在只能說是一種仿生設(shè)計。該計算機輔助日常教學(xué)工作者也在日常的課件展示上缺乏最起碼的人際交流，如在一節(jié)英語課堂上教師會用計算機來播放英語歌曲或者有關(guān)某一單詞的記憶法則，當(dāng)前的人工智能計算機只是在對文字的輸入方面通過大屏幕的展現(xiàn)來展示教師所要表達(dá)的內(nèi)容，并沒有實際的人機交流。如果有學(xué)生提出通過這一單詞可以衍生什么單詞，你會想到哪些詞語？計算機就回答不了，即計算機系統(tǒng)不會對學(xué)生的自主問題進(jìn)行全面回答，教師對此做出的解釋也只是一小部分。

（二）忽略課程本身

每一種課程都有每一種課程自身的特點。而每一種課程的每一堂課也有不同的側(cè)重點。如果使用千篇一律的課件而缺乏對本身課程的關(guān)注，千篇一律的教學(xué)方案將會壓制課堂紀(jì)律，無法充分調(diào)動學(xué)習(xí)氣氛。身為一名教師，有一個重大的責(zé)任主要就是讓學(xué)生充分掌握課堂上的每一個內(nèi)容。如果無法使人工智能充分發(fā)揮其本身的效果，那么將無法對日常教學(xué)提供輔助性的幫助。知識在具有傳遞性的同時也具有可接受性[3]。進(jìn)行專門的訓(xùn)練，比如，通過一些技巧性的設(shè)問來提高學(xué)生對該知識的掌握程度，人工智能也應(yīng)該具有一定的思維模式。針對一些教師無法解答的問題及時做出合理的解釋，充分發(fā)揮其在時間、空間上的優(yōu)勢。

（三）缺失教師與學(xué)生的互動

在現(xiàn)代的教學(xué)方式中有一種教學(xué)方式占主導(dǎo)。提前將班上的學(xué)生分為小組的形式并且提前進(jìn)行內(nèi)容的預(yù)習(xí)，然后在該節(jié)課堂上讓學(xué)生依次提問并做出合理的解釋，這便是一種教學(xué)方式。這種教學(xué)方式可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性，但是同時又會給學(xué)生帶來困擾。如果一名學(xué)生因為一些特殊原因而沒有及時對上課內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，那么他將不會更好地掌握這門課，長此以往，將會使學(xué)生缺乏預(yù)習(xí)的動力。當(dāng)今的人工智能計算機在輔助日常教學(xué)工作中主要是由學(xué)生自主學(xué)習(xí)。教師無法完全了解學(xué)生的疑問而學(xué)生也無法及時向教師提出自己的困惑。當(dāng)前的人工智能體系缺失一個互動的環(huán)節(jié)。它是單向的，無法及時對知識的內(nèi)容進(jìn)行更新，也無法遠(yuǎn)程對該指示進(jìn)行實際的操作。

（四）普及困難

目前人工智能輔助教學(xué)體系還不夠完善。投入的資金量需求大，這要求使用人工智能輔助教學(xué)體系的家庭需要具有一定的經(jīng)濟實力。這樣對一些貧窮落后的地區(qū)是不公平的，無疑會加劇文化差異，因為經(jīng)濟懸殊，在一些山區(qū)里的學(xué)校還存在著信號無法普及的現(xiàn)象。即使他們具有一定的實力，可以購買也無法使用。人工智能輔助教學(xué)體系的發(fā)展還任重而道遠(yuǎn)。假設(shè)現(xiàn)在的一所慈善機構(gòu)，打算給湖南一所山區(qū)里的學(xué)校捐贈學(xué)習(xí)物資，他們?nèi)肓艘慌滦驮O(shè)備，主要是以人工智能計算機輔助日常教學(xué)。在使用過程中，學(xué)校也無相關(guān)的人員對該設(shè)備進(jìn)行維護。而且在山區(qū)里的教師也不一定會使用這種機器。他們無法將該設(shè)備的效能最大化地發(fā)揮出來。鐵在鐵匠手里可以打磨成一把刀具；在電焊工人手中將會鑄造成生活中常用的桌椅板凳等。購買同等價值的東西，在不同的人手中會發(fā)生不同的效用，如何使用將會成為他們最大的問題。

（五）發(fā)展不夠完善

人工智能計算機輔助日常教學(xué)體系發(fā)展不夠完全，主要是由于它起步晚、發(fā)展迅速等特點使其人工體系主要傾向于單項[4]，無法根據(jù)學(xué)生的實際情況進(jìn)行針對性的教學(xué)。這需要我們針對信息處理方面、符號處理方面、問題處理求解等方面進(jìn)行改善。加強人工智能計算機的信息錄入以及信息的輸出，而符號處理主要是指計算機系統(tǒng)自身系統(tǒng)的設(shè)計框架編程等問題，求解方面主要是指學(xué)生與老師的互動應(yīng)當(dāng)明確計算機輔助教學(xué)輔助哪些內(nèi)容。

三、人工智能計算機輔助日常教學(xué)的改善

（一）在人工智能計算機方面

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷更新人工智能計算機體系，對人工智能計算機在輔助教學(xué)方面的局限性加以針對性調(diào)整，調(diào)整界面布局，使該體系在日常的教學(xué)工作中能夠靈活細(xì)致地發(fā)揮輔助功能。通過一系列喜聞樂見的學(xué)習(xí)方式以及豐富的知識體系，更好地處理學(xué)習(xí)者和系統(tǒng)之間的信息交流。當(dāng)教學(xué)決策輸入后，將會有相關(guān)教學(xué)內(nèi)容輸出。在智能接口模塊使用大量的數(shù)據(jù)信息、框架結(jié)構(gòu)、語言識別等技術(shù)，推動自然語言接口的發(fā)展，特別強調(diào)以人為本，學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。

（二）在日常教學(xué)方面

在日常的教學(xué)工作中，平等地對待學(xué)生，通過合理的分析，分析學(xué)生的各種興趣和學(xué)習(xí)專業(yè)，預(yù)測學(xué)生的知識水平，可以采用不同的方法，將知識庫的知識生動有趣地教授給學(xué)生。并且制定相應(yīng)的習(xí)題作為練習(xí)，在錯誤中改進(jìn)，知道不足而克之。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時輸入學(xué)習(xí)情況，得到更加智能化的學(xué)習(xí)反饋。通過人工智能計算機分析體系，分析出學(xué)生的個性化發(fā)展方向，做到因材施教。并且及時改正錯誤，有針對性地提出學(xué)生的學(xué)習(xí)建議，糾正自己不恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式。

四、人工智能計算機在中國的發(fā)展前景

人工智能的發(fā)展在中國應(yīng)該保持一個較為樂觀的心態(tài)，中國由于人口基數(shù)龐大，人員眾多，人才濟濟。應(yīng)該更加重視對人才的挖掘以及潛力的開發(fā)。人工智能技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于計算機輔助教學(xué)中，與教學(xué)現(xiàn)代化有著密切的關(guān)系。隨著人工智能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)的各方面發(fā)展都將更加顯著。人工智能計算機輔助日常教學(xué)更能幫助國家大力培養(yǎng)新興的人才，構(gòu)成更為廣闊的人才儲備體系。

總之，一個好的人工智能輔助教學(xué)體系應(yīng)該重視學(xué)生的身心健康發(fā)展。重視課程的針對性、有效性。遵循一定的教學(xué)策略、完善的教學(xué)方案、有效的思維方式，達(dá)到多方面統(tǒng)一。目前，計算機服務(wù)性教學(xué)的人工智能還僅僅限于為了設(shè)計而產(chǎn)生，并不是為了單純地教學(xué)傳授一定的知識。而人工智能作為一種綜合性科學(xué)技術(shù)的發(fā)展還有待提高。計算機輔助教學(xué)工作中的人工智能技術(shù)在中國有著廣泛的前景。雖然該項技術(shù)的發(fā)展還不夠成熟、不夠完善，但是相信經(jīng)過一定時期的發(fā)展以及人們對該項技術(shù)認(rèn)知的不斷深入，一定會大力推動該項技術(shù)的發(fā)展，從而促進(jìn)人工智能的健康發(fā)展，最終達(dá)到廣泛應(yīng)用。只要在實踐中不斷總結(jié)、不斷發(fā)展，終有一天會形成一套完整的體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫玉梅，趙駿，王美春，等.基于人工智能技術(shù)的《單片機原理及應(yīng)用》課程CAI軟件研制[J].教育教學(xué)論壇，2016（45）：268-270.

[2]王陸，魏寧.課堂教學(xué)行為大數(shù)據(jù)：架設(shè)理論與實踐的橋梁[J].中國信息技術(shù)教育，2017（12）：9-17.

[3]劉清堂，毛剛，楊琳，等.智能教學(xué)技術(shù)的發(fā)展與展望[J].中國電化教育，2016（6）：8-15.

[4]孫曉芳，張寶.探討人工智能技術(shù)在計算機輔助教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育，2016（11）：121.