淺談智能計算機輔助教學(xué)的論文(2)
淺談智能計算機輔助教學(xué)的論文
淺談智能計算機輔助教學(xué)的論文篇二
《智能計算機技術(shù)開發(fā)在輔助教學(xué)中的應(yīng)用》
摘要：從現(xiàn)代計算機在教育中的普及和發(fā)展出發(fā)，分析了計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)及其現(xiàn)狀，重點介紹了計算機的技術(shù)開發(fā)在輔助教學(xué)中的所起到的作用;探討了ICAI的實現(xiàn)原理及利用ICAI對教學(xué)的改進方案，并對智能計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)進行了詳細討論，提出要適時、適量、適當(dāng)使用計算機輔助教學(xué)。
關(guān)鍵詞：計算機輔助教學(xué) 技術(shù)開發(fā)
中圖分類號：TP31 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)07-0252-02
現(xiàn)代計算機的普及和發(fā)展，為計算機教學(xué)走進課堂，提供了良好的教學(xué)條件。而使用計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)(Computer Aided Instruction,CAI)可以提供理想的教學(xué)環(huán)境，容易激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性和主動性，從而顯著提高教學(xué)效果。多媒體技術(shù)的日益發(fā)展以及與其它領(lǐng)先技術(shù)的結(jié)合，必然促進CAI的進一步發(fā)展。計算機技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用改善了教與學(xué)的過程和方式、解決了教與學(xué)過程中所存在的傳統(tǒng)手段難以解決的各種各樣困難，提高教與學(xué)的質(zhì)量和效率已是一大發(fā)展趨勢。
1、計算機輔助教學(xué)的概念
隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化的音像資料和多媒體素材的增多，特別是計算機應(yīng)用于教學(xué)實踐的發(fā)展，教師利用計算機和計算機網(wǎng)絡(luò)查找教學(xué)資源、進行備課活動，在教學(xué)中部分地使用多媒體計算機及其機關(guān)設(shè)備(如投影機)來展示相關(guān)的教學(xué)資料、素材、課件，學(xué)習(xí)者直接在計算機上利用電子出版物、教學(xué)輔助材料和網(wǎng)絡(luò)信息資源進行探索性學(xué)習(xí)，也成為計算機輔助教學(xué)的重要內(nèi)容。因此，我們把計算機輔助教學(xué)定義為運用計算機及其相關(guān)設(shè)備和設(shè)施的先進性能，并使用經(jīng)過精心設(shè)計的相關(guān)教學(xué)軟件(課件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源等)來幫助教學(xué)，以提高教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)水平和教學(xué)效率為目的的一項技術(shù)。
2、計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)及其現(xiàn)狀
2.1 計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)
計算機輔助教學(xué)(CAI)即利用計算機代替教師進行教學(xué)，把教學(xué)內(nèi)容編成各種“課件”，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的程度選擇不同的內(nèi)容進行學(xué)習(xí)，從而使教學(xué)內(nèi)容多樣化、形象化，便于因材施教。如各種教學(xué)軟件、試題庫、專家系統(tǒng)等。CAI無論是在普通教育、高等教育還是在繼續(xù)教育中都扮演著重要的角色。
在國外，CAI課件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于學(xué)校和家庭中，并收到了很好的效果。在我國，盡管CAI的研究起步較晚，但發(fā)展很快，自上世紀80年代起，已有一批實力雄厚的高等院校把CAI的發(fā)展列為重點研究課題。
2.2 計算機輔助教學(xué)的現(xiàn)狀
CAI的實現(xiàn)需要應(yīng)用AI技術(shù)及編制復(fù)雜的程序，如自然語言理解、知識表示、推理方法等，一些AI技術(shù)的特殊應(yīng)用成果，如代數(shù)說明、符號合成、醫(yī)療診斷及理論證明等均被應(yīng)用于CAI系統(tǒng)，以提高其智能性和實用性。
早期絕大多數(shù)CAI課件大都使用決策理論和隨機學(xué)習(xí)的模式，它極大地簡化了學(xué)習(xí)過程的表達形式。例如早期的地質(zhì)教學(xué)系統(tǒng)(SCHOCAR)等。后來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，CAI系統(tǒng)中添加了學(xué)生的學(xué)習(xí)行為及訓(xùn)練策略，同時AI技術(shù)被應(yīng)用于建立學(xué)習(xí)顧問模塊(存放所要教課程的問題和技能)。這種方法能控制訓(xùn)練策略并給出適合學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容。目前為了獲取對課程知識表示和控制的靈活性和模塊性，有些CAI系統(tǒng)還用AI技術(shù)來表示訓(xùn)練計劃和策略。例如多數(shù)程序設(shè)計語言的CAI均屬此例。
3、計算機在輔助教學(xué)中的技術(shù)開發(fā)
智能計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)(Intelligent Computer Aided Instruction,ICAI)以認知學(xué)為理論基礎(chǔ)，將AI技術(shù)應(yīng)用于CAI，是智能化的CAI。在ICAI系統(tǒng)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)可以借助于智能化計算機對大量知識進行選擇、判斷、處理，使學(xué)習(xí)內(nèi)容更有針對性，從而提高學(xué)習(xí)效果。
教學(xué)過程是一個復(fù)雜的教與學(xué)的思維過程。它需要教師以其專門知識和經(jīng)驗為依據(jù)，經(jīng)過吸收、講解、推理、示例、綜合等多個步驟才能較好地完成。一個教學(xué)型專家系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)學(xué)生的特點、弱點和基礎(chǔ)知識，以最適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方案和教學(xué)方法對學(xué)生進行教學(xué)和輔導(dǎo)。因此，從AI的角度看，計算機輔助教學(xué)實際上是一個由計算機系統(tǒng)輔助教師進行教學(xué)及學(xué)生進行學(xué)習(xí)并得以實現(xiàn)的“專家系統(tǒng)”。因而，在CAI中引人AI思想，即使用專家系統(tǒng)的方法、工具，構(gòu)建智能CAI(即ICAI)。這樣構(gòu)建成的專家系統(tǒng)的主要特點是具有診斷和調(diào)試修改功能、具有良好的人機界面。在智能CAI中，教學(xué)思想、方法、學(xué)習(xí)內(nèi)容可用知識形式表示，如何解決知識的形式化表示以及知識的訪問與調(diào)用問題，是AI的核心技術(shù)之一，也是將AI引入教育技術(shù)領(lǐng)域中所要面臨的一個問題。知識庫是實現(xiàn)知識推理與專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，可以用知識庫作為智能CAI的構(gòu)建環(huán)境，在知識庫中，教學(xué)內(nèi)容等的有關(guān)知識可以用事實與規(guī)則表示，并存儲于知識庫內(nèi)。教學(xué)與學(xué)習(xí)過程即是對知識庫中的知識進行推理，并最終得出所需結(jié)果的過程。由于專家系統(tǒng)主要是由知識庫與推理機組成的，因此，它也是智能計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)的核心技術(shù)。
采用計算機輔助進行教學(xué)，使教師的教和學(xué)生的學(xué)更直觀、更形象、更具有交互性，這對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等都有著十分重要的意義。具體有以下幾方面的表現(xiàn)：
3.1 提高計算機教學(xué)效率
我們評價課堂教學(xué)的效率，一般很重視這節(jié)課的教學(xué)知識容量，也就是說課堂效率與課堂知識容量有著重要的關(guān)系。傳統(tǒng)教學(xué)中課堂知識的傳播主要來源于教師的口授與黑板板書，這兩者速度的局限性限制課堂信息含量，使之具有一定的局限性。利用計算機輔助教學(xué)節(jié)省了板書時間，教師可以在有限的時間內(nèi)傳授更多的內(nèi)容。所有這些因素可以大大地提高知識信息傳遞中的效率，使得學(xué)生能在較短的時間內(nèi)獲得更多的信息量，并能留下深的印象。
3.2 調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
計算機將文字、圖形、動畫和聲音有使之有機的結(jié)合在一起，具有強大的計算功能和信息處理功能，對圖形可以進行多樣變換，向?qū)W生提供豐富的感性材料，創(chuàng)造生動、直觀的情境，將抽象的理論、復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)通過三維動畫、虛擬現(xiàn)實等各種手段進行處理，使內(nèi)容形象化，增現(xiàn)代計算機的普及和發(fā)展，為計算機教學(xué)走進課堂，提供了良好的教學(xué)條件。而使用計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)(Computer Aided Instruction,CAI)可以提供理想的教學(xué)環(huán)境，容易激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性和主動性，從而顯著提高教學(xué)效果。多媒體技術(shù)的日益發(fā)展以及與其它領(lǐng)先技術(shù)的結(jié)合，必然促進CAI的進一步發(fā)展。計算機技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用改善了教與學(xué)的過程和方式、解決了教與學(xué)過程中所存在的傳統(tǒng)手段難以解決的各種各樣困難，提高教與學(xué)的質(zhì)量和效率已是一大發(fā)展趨勢。
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