计算机辅助教学中人工智能技术应用的研究

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  [摘 要] 在第三次科技革命的发展史上有一个卓越的发展:计算机的出现。随着计算机的普及,智能化技术被更多地用于科研以及日常的教学工作中。计算机作为一种辅助工具出现,革新了科技的发展,提升了人工智能水平。而如何将传统的教学工作与先进的辅助教学工具相结合就成了教学工作任务中的重点。旨在探讨在日常教学工作中以计算机为主的人工智能的发展以及被应用于教育事业的必要性、高效性,并对此提出一些建议,供相关人士借鉴。
  [关 键 词] 辅助教学;计算机;人工智能技术
  [中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2018)19-0114-02
  随着高科技的发展,越来越多的多媒体被应用于各种行业。这些行业面临着愈来愈严重的挑战和机遇。如何发展高新产业成了当代社会的一大问题。以教育行业为例,教育行业担负着孕育更加优秀的人才,培养更多有能力的人才的重任。为了使教育行业更加符合社会发展的规律,我们需要引进并合理地加以运用。计算机辅助体系相较于传统的教学方式,在空间上有着更加广泛、更加宽阔的知识,在时间上有着更加深远的积淀。多媒体技术的发展以及其他各种先进技术的结合,将会更加促进计算机辅助教学,带动人工智能发展[1]。
  一、人工智能计算机辅助日常教学发展现状及分析
  人工智能是上世纪50年代所兴起的一种科学,它是一种以计算机为分支,融合数学伦理、心理、神经学等多门学科而形成的综合性学科。人工智能主要是运用计算机来模拟人类的包括思维、记忆、感知、推理等行为方式,近年来,在计算机辅助日常教学中应用广泛。
  (一)在空间上,人工智能计算机辅助教学现状分析
  图1资料来源:孙晓芳,张宝.探讨人工智能技术在计算机辅助教学中的应用。
  该图表所展现的是关于中国本体而言的人工智能计算机辅助日常教学工作的发展历程。从总体上看,该体系在我国总体情况是增长的,但是从空间上看,南北的发展还是有较大的差距。由东南沿海到我国中部地区,再到我国的西北内陆,依次递减。但是由图表不难看出东南沿海的人工智能复制体系已经趋于平稳发展,而西北内陆和我国中部地区还有待发展。[2]
  (二)关于不同年龄段学生人工智能辅助日常教学调查
  图2资料来源:王陆,魏宁.课堂教学行为大数据:架设理论与实践的桥梁。
  该图表的横轴是不同年级的学生,纵轴代表人工智能辅助教学的普及百分比,由图表可知,山区里的孩子在初中到高中的过程中有个轻微的拐点,可以证明山区中初中部比高中部更能得到人工智能的普及,而城市的体系是整体上升,说明不论哪个阶段,都注意人工智能辅助日常的教学工作。而山区的孩子明显低于城市的孩子,再次展现了地区的差异性。
  二、人工智能计算机辅助日常教学的局限性
  综上所述,人工智能计算机在辅助日常教学工作中有以下几点局限:
  (一)缺乏人际交流
  现在的人工智能只能算是一种机器,是一种机械化的思维操作方式,它的存在只能说是一种仿生设计。该计算机辅助日常教学工作者也在日常的课件展示上缺乏最起码的人际交流,如在一节英语课堂上教师会用计算机来播放英语歌曲或者有关某一单词的记忆法则,当前的人工智能计算机只是在对文字的输入方面通过大屏幕的展现来展示教师所要表达的内容,并没有实际的人机交流。如果有学生提出通过这一单词可以衍生什么单词,你会想到哪些词语?计算机就回答不了,即计算机系统不会对学生的自主问题进行全面回答,教师对此做出的解释也只是一小部分。
  (二)忽略课程本身
  每一种课程都有每一种课程自身的特点。而每一种课程的每一堂课也有不同的侧重点。如果使用千篇一律的课件而缺乏对本身课程的关注,千篇一律的教学方案将会压制课堂纪律,无法充分调动学习气氛。身为一名教师,有一个重大的责任主要就是让学生充分掌握课堂上的每一个内容。如果无法使人工智能充分发挥其本身的效果,那么将无法对日常教学提供辅助性的帮助。知识在具有传递性的同时也具有可接受性[3]。进行专门的训练,比如,通过一些技巧性的设问来提高学生对该知识的掌握程度,人工智能也应该具有一定的思维模式。针对一些教师无法解答的问题及时做出合理的解释,充分发挥其在时间、空间上的优势。
  (三)缺失教师与学生的互动
  在现代的教学方式中有一种教学方式占主导。提前将班上的学生分为小组的形式并且提前进行内容的预习,然后在该节课堂上让学生依次提问并做出合理的解释,这便是一种教学方式。这种教学方式可以充分调动学生的积极性,但是同时又会给学生带来困扰。如果一名学生因为一些特殊原因而没有及时对上课内容进行预习,那么他将不会更好地掌握这门课,长此以往,将会使学生缺乏预习的动力。当今的人工智能计算机在辅助日常教学工作中主要是由学生自主学习。教师无法完全了解学生的疑问而学生也无法及时向教师提出自己的困惑。当前的人工智能体系缺失一个互动的环节。它是单向的,无法及时对知识的内容进行更新,也无法远程对该指示进行实际的操作。
  (四)普及困难
  目前人工智能辅助教学体系还不够完善。投入的资金量需求大,这要求使用人工智能辅助教学体系的家庭需要具有一定的经济实力。这样对一些贫穷落后的地区是不公平的,无疑会加剧文化差异,因为经济悬殊,在一些山区里的学校还存在着信号无法普及的现象。即使他们具有一定的实力,可以购买也无法使用。人工智能辅助教学体系的发展还任重而道远。假设现在的一所慈善机构,打算给湖南一所山区里的学校捐赠学习物资,他们入了一批新型设备,主要是以人工智能计算机辅助日常教学。在使用过程中,学校也无相关的人员对该设备进行维护。而且在山区里的教师也不一定会使用这种机器。他们无法将该设备的效能最大化地發挥出来。铁在铁匠手里可以打磨成一把刀具;在电焊工人手中将会铸造成生活中常用的桌椅板凳等。购买同等价值的东西,在不同的人手中会发生不同的效用,如何使用将会成为他们最大的问题。   (五)发展不够完善
  人工智能计算机辅助日常教学体系发展不够完全,主要是由于它起步晚、发展迅速等特点使其人工体系主要倾向于单项[4],无法根据学生的实际情况进行针对性的教学。这需要我们针对信息处理方面、符号处理方面、问题处理求解等方面进行改善。加强人工智能计算机的信息录入以及信息的输出,而符号处理主要是指计算机系统自身系统的设计框架编程等问题,求解方面主要是指学生与老师的互动应当明确计算机辅助教学辅助哪些内容。
  三、人工智能计算机辅助日常教学的改善
  (一)在人工智能计算机方面
  随着科学技术的发展,不断更新人工智能计算机体系,对人工智能计算机在辅助教学方面的局限性加以针对性调整,调整界面布局,使该体系在日常的教学工作中能够灵活细致地发挥辅助功能。通过一系列喜闻乐见的学习方式以及丰富的知识体系,更好地处理学习者和系统之间的信息交流。当教学决策输入后,将会有相关教学内容输出。在智能接口模块使用大量的数据信息、框架结构、语言识别等技术,推动自然语言接口的发展,特别强调以人为本,学生学习的主体性。
  (二)在日常教学方面
  在日常的教学工作中,平等地对待学生,通过合理的分析,分析学生的各种兴趣和学习专业,预测学生的知识水平,可以采用不同的方法,将知识库的知识生动有趣地教授给学生。并且制定相应的习题作为练习,在错误中改进,知道不足而克之。根据学生的学习情况,及时输入学习情况,得到更加智能化的学习反馈。通过人工智能计算机分析体系,分析出学生的个性化发展方向,做到因材施教。并且及时改正错误,有针对性地提出学生的学习建议,纠正自己不恰当的教学方式。
  四、人工智能计算机在中国的发展前景
  人工智能的发展在中国应该保持一个较为乐观的心态,中国由于人口基数庞大,人员众多,人才济济。应该更加重视对人才的挖掘以及潜力的开发。人工智能技术已经应用于计算机辅助教学中,与教学现代化有着密切的关系。随着人工智能科学技术的发展,智能计算机辅助教学系统的各方面发展都将更加显著。人工智能计算机辅助日常教学更能帮助国家大力培养新兴的人才,构成更为广阔的人才储备体系。
  总之,一个好的人工智能辅助教学体系应该重视学生的身心健康发展。重视课程的针对性、有效性。遵循一定的教学策略、完善的教学方案、有效的思维方式,达到多方面统一。目前,计算机服务性教学的人工智能还仅仅限于为了设计而产生,并不是为了单纯地教学传授一定的知识。而人工智能作为一种综合性科学技术的发展还有待提高。计算机辅助教学工作中的人工智能技术在中国有着广泛的前景。虽然该项技术的发展还不够成熟、不够完善,但是相信经过一定时期的发展以及人们对该项技术认知的不断深入,一定会大力推动该项技术的发展,从而促进人工智能的健康发展,最终达到广泛应用。只要在实践中不断总結、不断发展,终有一天会形成一套完整的体系。
  参考文献:
  [1]孙玉梅,赵骏,王美春,等.基于人工智能技术的《单片机原理及应用》课程CAI软件研制[J].教育教学论坛,2016(45):268-270.
  [2]王陆,魏宁.课堂教学行为大数据:架设理论与实践的桥梁[J].中国信息技术教育,2017(12):9-17.
  [3]刘清堂,毛刚,杨琳,等.智能教学技术的发展与展望[J].中国电化教育,2016(6):8-15.
  [4]孙晓芳,张宝.探讨人工智能技术在计算机辅助教学中的应用[J].教育,2016(11):121.
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