【智能课件设计思路】ppt课件设计思路

　　 [摘要] 本文根据CAI存在的不足,提出了一种ICAI系统结构模型,并讨论了主要部分的功能实现,介绍了它们相互之间的关系。 　　[关键词] 知识库 学习模型 教学模型 设计原则
　　
　　一、引言
　　人工智能的发展,使CAI出现了新的研究方向,通过在CAI中引入人工智能,可对教学加以适当控制,即智能计算机辅助教学(Intelligent CAI,ICAI)。ICAI系统模拟的是教师,服务对象是学生,综合了专家系统与人工智能技术、教育心理学、教学理论等领域知识,是一种新的教学手段和教学思想。本文提出了一种ICAI多媒体课件设计结构,介绍了各模块的设计思想。
　　二、ICAI系统结构
　　教学是教、学两个方面有机结合的过程。一个完善的ICAI系统应能像优秀教师那样,具有丰富的专业知识、多样的问题求解方法以及解释问题的能力,并能根据学生的实际情况动态地组织和调整教学过程,而且能提出具有建设性的建议。因此,ICAI系统的重要标志是具有综合而有效的数据库。
　　同时,ICAI系统要体现教师的教学思想,可以考虑把教学策略和教学内容分开,通过学生模型及个别指导规则,动态生成适合于个别化教学的内容,通过跟踪学生的学习情况,随时更新学生的学习记录,达到实现个别化教学的效果。为便于不同层次的教师应用和功能扩展,系统应该采用模块化和开放型设计。
　　三、系统各主体模块的设计
　　考虑到系统实用性,ICAI采用Authorware、Borland C++以及SQL Server开发。在CAI教学中普遍应用的Authorware用于系统的流程设计、逻辑控制及界面开发;Borland C++用于生成推理诊断、计算过程和教学策略的动态链接库,供Authorware调用;SQL Server用来开发综合数据库。
　　1.学生模型的设计。ICAI系统是以“学生”为中心,因此学生模型是系统设计的中心问题,其作用是反映学生的学习要求、学习能力、知识水平,并建立和更新学生档案。
　　学习者对于某一知识点的有关测试题的回答情况构成了对该知识点的掌握程度。此外,考虑到不同认知能力学生在学习不同类型的知识时表现出不同的学习能力,我们对某学生已学习过的所有知识点,分类计算以下几个平均值:
　　总平均值=已学习过的所有知识点得分的平均值;
　　平均值1=已学习过的所有难度为“简单”的知识点得分的平均值;
　　平均值2=已学习过的所有难度为“较难”的知识点得分的平均值;
　　平均值3=已学习过的所有难度为“很难”的知识点得分的平均值;
　　记忆能力=已学习过的所有类型为“记忆型”的知识点得分的平均值;
　　理解能力=已学习过的所有类型为“理解型”的知识点得分的平均值;
　　应用能力=已学习过的所有类型为“应用型”的知识点得分的平均值;
　　学生模型根据这些信息建立学生档案,并记录入“学习历史记录”,供系统选择合适的教学方案时参考。
　　2.教师模型的设计。教师模型的主要功能,是通过对“学习历史记录”信息的分析推理,判断对知识的需求,根据专家经验选择教学策略和教学内容;通过测试后的分析反馈,了解学生的学习情况,以便组织下一次教学内容和进度,并能给提出相应的建议。一般地,当学生参加了某单元的测试后,教师模型便根据学生的成绩自动地调整其教学目标和教学内容,并动态地生成最佳教学序列,实现个别化教学。
　　3.综合数据库的设计。综合数据库是ICAI系统的基础,它包括:学科知识库、教学材料库、试题库、学生答疑库、教师评价库等内容,其中学科知识库是其主要内容和设计重点。
　　学科知识库包含两个方面内容:一是有关课程内容;二是有关应用这些知识求解问题的知识。这些知识相互之间的关系构成了一个知识网络。该知识网络可以用关系数据库表示,这种知识体系有两个典型的作用:可以确定知识点教学的先后次序;可以错误诊断。所有知识分为从易到难的多个层次,以知识点为索引用关系数据库存放在课件中,为实现个别化教学提供材料,同时也便于教学材料的扩充。
　　4.教学策略库的设计。教学策略即教学方法以及实现该方法的教学过程,教学策略的选用由所教授知识以及学生的认知结构决定。教学策略库中包含标准策略和自定义策略,教师可以根据不同的知识类型以及不同水平的学习者选用合理的教学策略模板,从而实现教学智能。
　　每一个教学策略均对应的“适应学生类型”设定值,教师模型根据每一个学生的“学习历史记录”与该设定值进行匹配,选择合适的教学策略。系统还可以将教学策略模板对不同知识和不同能力的学生的教学效果记录下来加以分析。
　　5.诊断模块的设计。本模块的主要功能是对学生的提问做出判断,给出结论和解释。这里主要是在综合数据库中搜索,对关键词进行模糊匹配,并根据数据库中关键词的权值高低依次列出推理结果。如果学生问题中的有多个关键词没有匹配上时,应根据现有知识进行推理,得到最优解作为临时答案,同时将该问题记录入数据库,由教师回答。本模块的推理判断由神经网络完成。
　　四、ICAI课件设计中的教学原则
　　利用ICAI多媒体课件教学是一种新的教学思想和教学方式,还处于尝试阶段,在它的开发设计中有多种结构和形式,也存在一些问题。笔者结合教学经验,简要介绍在ICAI设计中应该遵循基本原则。
　　1.多媒体素材与知识的科学性相结合,是ICAI课件编写中应坚持的首要教学原则。多媒体素材必须以反映英语语言规律的科学性为前提,切不可本末倒置,在系统开发中盲目追求界面精致、动画美观。
　　2.多媒体课件应方便与常规教学手段结合。不可一味追求多媒体教学课件在课堂上的展示,把由教师讲述的内容变为多媒体演示,把教师与学生、学生与学生的口头交流变为人机对话,企图用ICAI包括一切教学内容。
　　3.以学生为中心的原则。ICAI系统应该能充分发挥学生的主动性,让学生有多种机会在不同的情境下,应用所学的知识和探索解决实际问题的方案。
　　4.ICAI系统应强调对学习环境的设计。ICAI课件是针对学习环境而非教学环境的设计,在学习过程中要为学生提供各种信息资源(教学媒体和教学资料),这些资源用于支持学生的自主学习和协作式探索。
　　5.ICAI系统的评价结果要能准确、及时地反馈给学生,使学生知道自己的学习状况和学习效果,并据此变更学习策略、改进学习方法。评价反馈功能不仅仅是指出“对”、“错”,而且要帮助学生发现、分析、改正错误,还可指出要特别注意的相关知识点。
　　6.系统要具有开放性和模块化的特点,具有普遍性的功能可单独封装,各模块采用统一标准的接口,便于教师更新教学内容和教学方法,也便于系统功能的扩展。
　　五、结论
　　ICAI比CAI具有更大的灵活性,它以教师和专家的经验为基础,利用逻辑分析和计算能力,对学生的信息进行分析、计算、推理和决策,具有广阔的发展前景。本文提出了一种动态、智能的ICAI系统结构,进行设计和系统原型开发,从而可以更好地实现教学目的。
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