基于個性化推薦的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)

周卉

摘要：針對個性化推薦的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析，對這一內(nèi)容進(jìn)行簡單介紹，同時還分析了傳統(tǒng)計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)和CPAI個性化教學(xué)輔助系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行介紹。結(jié)合這些內(nèi)容，總結(jié)了個性化推薦的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計，內(nèi)容有：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架設(shè)計、系統(tǒng)邏輯構(gòu)架設(shè)計、系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計等，希望通過對這些內(nèi)容的分析，能夠為個性化推薦的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的科學(xué)應(yīng)用提供一定幫助。

關(guān)鍵詞：個性化;計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架;邏輯構(gòu)架

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號1674-6708（2019）239-0110-02

1個性化推薦的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)概述

個性化計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)，它在計算機(jī)輔助教學(xué)基礎(chǔ)上，進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新，添加了人工智能技術(shù)。該技術(shù)還可以針對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略等進(jìn)行進(jìn)一步劃分。它包含計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和教學(xué)等技術(shù)，該系統(tǒng)設(shè)計的主要目的是為了在具體學(xué)習(xí)過程中，為教學(xué)參與者提供相應(yīng)的交互平臺以及個性化教學(xué)平臺。該系統(tǒng)最早是美國的GerryStahl所提出來的，他認(rèn)為個性化教學(xué)不只是團(tuán)體當(dāng)中的一個人在學(xué)習(xí)，而是認(rèn)為整個團(tuán)體均在進(jìn)行學(xué)習(xí)，個人屬于團(tuán)體當(dāng)中的一個組成部分。知識對于個性化學(xué)習(xí)而言，其僅屬于一種產(chǎn)品，不同學(xué)習(xí)者對這些產(chǎn)品進(jìn)行討論和交流，并且對這些知識做出總結(jié)和整理，最終將其記錄下來。而計算機(jī)對于個性化教學(xué)系統(tǒng)而言，屬于基礎(chǔ)性內(nèi)容，若沒有計算機(jī)則很難實(shí)現(xiàn)教學(xué)參與者之間相互交流的目的，讓各個參與者之問的交互是透明的，這也就無需知識具體實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。

2CAI和PCAI的特點(diǎn)

2.1CAI特點(diǎn)

針對傳統(tǒng)計算機(jī)輔助教學(xué)CAI進(jìn)行具體設(shè)計過程中，針對課程目標(biāo)進(jìn)行分析，形成相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)所對應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)。此后針對不同層次的學(xué)習(xí)目標(biāo)所對應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行具體設(shè)計，要求每一個畫面當(dāng)中均包含相應(yīng)的課文解釋和提問等信息。然后將這些設(shè)計完的畫面結(jié)合一定順序進(jìn)行連接，這樣就形成了我們常見的課件。通過這一設(shè)計方式，預(yù)先對結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，所形成的課件被稱作剛性面向畫面的CAI系統(tǒng)。傳統(tǒng)形式的CAI課件存在一定缺陷，如適應(yīng)能力不強(qiáng)、交互能力不強(qiáng)以及缺乏創(chuàng)造能力。

2.2PCAI特點(diǎn)

個性化計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)，主要是將傳統(tǒng)計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，做出的一系列創(chuàng)新，它為CAI賦予了人工智能技術(shù)，同時對教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)策略作出相對明確的劃分，其還可以生成比較適合單個學(xué)生水平學(xué)習(xí)的模型，充分了解學(xué)生具體學(xué)習(xí)過程中存在的問題和不足，同時也能夠了解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的優(yōu)勢所在，可以有針對性的自動生成適合不同水平學(xué)生的課程進(jìn)行講解。與此同時，可以幫助教師充分掌握學(xué)生的整體學(xué)習(xí)情況，能夠幫助教師對教學(xué)策略進(jìn)行及時調(diào)整，進(jìn)一步對教學(xué)資源進(jìn)行整合?？梢詭椭鷮W(xué)校和家長對教師課程情況作出進(jìn)一步評估。一般而言，PCAI可以結(jié)合學(xué)生對于不同知識的掌握情況，自動生成不同層次的練習(xí)題，因為他存在自然語言的生成和理解功能，這樣能夠加深人機(jī)交流，并且還能夠針對學(xué)生和教師的錯誤做出識別，找出這些錯誤的原因所在，并且制定針對行的解決措施。還可以對學(xué)生、教師教學(xué)和概念進(jìn)行評價，PCAI屬于當(dāng)前的一種十分先進(jìn)的教學(xué)系統(tǒng)軟件，其具備傳統(tǒng)軟件無法比擬的優(yōu)勢。

3基于個性化推薦的計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計

3.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架設(shè)計

個性化教學(xué)PCAI平臺，屬于一種相對典型的分布式系統(tǒng)，該系統(tǒng)物理構(gòu)架如圖1所示。

針對圖1進(jìn)行分析可以得出，個性化教學(xué)PCAI平臺在部署期問，主要包含的內(nèi)容為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)以及公用網(wǎng)絡(luò)兩個部分。其中內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容為部署系統(tǒng)服務(wù)端構(gòu)件，而外部網(wǎng)絡(luò)的部署則是客戶端部分。相應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部，存在3種服務(wù)器，主要為部署服務(wù)功能構(gòu)件應(yīng)用服務(wù)器，存儲數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、部署網(wǎng)站應(yīng)用構(gòu)件Web服務(wù)器。該系統(tǒng)當(dāng)中還包含了校園內(nèi)部現(xiàn)存其它系統(tǒng)服務(wù)器，上述內(nèi)容之間存在數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)交互、而在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，在系統(tǒng)當(dāng)中部署一臺客戶端，主要是提供給系統(tǒng)管理人員應(yīng)用，其目的是對相關(guān)配制進(jìn)行管理。該系統(tǒng)當(dāng)中多數(shù)用戶主要是借助外部網(wǎng)絡(luò)，對系統(tǒng)的核心功能進(jìn)行應(yīng)用，而系統(tǒng)對于外部的可用功能進(jìn)行具體部署期間，使用的則是將B/S為基礎(chǔ)的模式，因此用戶僅需要對瀏覽器進(jìn)行使用，則可以對系統(tǒng)功能進(jìn)行調(diào)用。

對系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)架以及設(shè)計期間，主要是將系統(tǒng)當(dāng)中存在的不同類型數(shù)據(jù)作為依據(jù)，從中找到最為合適的數(shù)據(jù)存儲方式，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。然后站在個性化教學(xué)PCAI平臺需求角度進(jìn)行分析與設(shè)計，得到了這一系統(tǒng)當(dāng)中不但包含格式相對正式和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)形式，同時也存在不規(guī)范數(shù)據(jù)類型。

3.2系統(tǒng)邏輯構(gòu)架設(shè)計

邏輯構(gòu)架設(shè)計，主要是站在開發(fā)人員的角度進(jìn)行分析的，對系統(tǒng)當(dāng)中不同構(gòu)件設(shè)置在不同構(gòu)件層當(dāng)中，促使不同層級之問可以借助接口進(jìn)行調(diào)用，促使系統(tǒng)性能所需要的可擴(kuò)展性以及可維護(hù)性需要。對于個性化教學(xué)PCAI平臺的分層構(gòu)架模式來說，從總體上是結(jié)合分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行具設(shè)計的，而對于每一層而言，均包含相應(yīng)的軟件構(gòu)件。每一層的具體分析如下所述：

第一層屬于用戶接口層，這一層主要是促使用戶系統(tǒng)之問信息交互，而系統(tǒng)接受用戶數(shù)據(jù)以及指令，用戶則獲得系統(tǒng)處理后的結(jié)果。在具體個性化教學(xué)PCAI平臺用戶接口層當(dāng)中，教師在這一層定義設(shè)計出個性化教學(xué)交流和學(xué)習(xí)角色等。學(xué)生則在這一層內(nèi)綁定個性化教學(xué)流程，同時對實(shí)例進(jìn)行調(diào)用，這樣就形成了不同節(jié)點(diǎn)的個性化教學(xué)任務(wù)。業(yè)務(wù)管理人員則可以在這一層當(dāng)中，針對個性化教學(xué)流程實(shí)施調(diào)用以及分配，可以設(shè)置出不同種類策略參數(shù)，而學(xué)校管理人員則可以在這一層當(dāng)中，針對不同數(shù)據(jù)做出統(tǒng)計和處理，從中獲得最終的結(jié)果數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)管理人員可以結(jié)合這一層，針對系統(tǒng)做出深度制定，并且可以實(shí)現(xiàn)對用戶的管理，以及對數(shù)據(jù)庫的維護(hù)。

運(yùn)行之處環(huán)境層，其所擁有的業(yè)務(wù)邏輯層的不同功能構(gòu)件，能夠為底層提供構(gòu)件支持。而因為個性化教學(xué)PCAI平臺，主要是將工作流技術(shù)作為基礎(chǔ)性構(gòu)件，因此在這一層當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對工作流做出部署以及調(diào)用，其還包含開源JBPM工作流程引擎以及JMS消息通信引擎等。借助開源Drools規(guī)則引擎，來針對不同學(xué)習(xí)策略規(guī)則以及優(yōu)化規(guī)則做出定義以及運(yùn)行，并且以服務(wù)雙工通信技術(shù)，為教師和學(xué)生提供交流通信平臺。

3.3系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計

以系統(tǒng)功能的需求作為基礎(chǔ)，站在不同參與者角度進(jìn)行分析，針對系統(tǒng)功能模塊做出進(jìn)一步劃分。經(jīng)過劃分之后發(fā)現(xiàn)，個性化PCAI平臺內(nèi)容主要包含個性化教學(xué)管理功能模塊、學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)功能模塊、領(lǐng)導(dǎo)層功能模塊以及系統(tǒng)管理功能模塊等。

其中個性化教學(xué)管理功能模塊的主要內(nèi)容有個性化管理流程，修改、刪減和備份等功能。個性化教學(xué)流程對于系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)，同時也是該平臺數(shù)據(jù)的主要對象。能夠?qū)W(xué)生具體學(xué)習(xí)情況進(jìn)行監(jiān)控，這一功能可以促使教師全面掌握學(xué)生對自身所教授課程的學(xué)習(xí)情況，同時實(shí)現(xiàn)智能輔助個性化教學(xué)，能夠幫助教師減輕個性化教學(xué)所面臨的壓力，還能夠在一定程度上提升個性化教學(xué)效率。針對學(xué)生所提出的問題，以智能化方式進(jìn)行處理，進(jìn)而結(jié)合問題熱度進(jìn)行排序。制定出科學(xué)有效的學(xué)習(xí)策略，同時教師結(jié)合學(xué)習(xí)流的具體運(yùn)行過程進(jìn)行規(guī)則確定，還可以和個性化教學(xué)流程實(shí)例進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步對學(xué)生的學(xué)習(xí)流程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)督和控制。

4結(jié)束語

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，因此需要充分應(yīng)用新科學(xué)技術(shù)，為教學(xué)工作提供推動力，進(jìn)一步為培養(yǎng)高素質(zhì)人才提供幫助。個性化計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)，就是新科技發(fā)展的產(chǎn)物，是一種高效率的教學(xué)工具。教師和學(xué)校需要對PCAI系統(tǒng)進(jìn)行充分應(yīng)用，同時相應(yīng)技術(shù)人員還需要對這一技術(shù)進(jìn)行大力創(chuàng)新，進(jìn)一步推動我國教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展。