浅谈基于专家系统的人工智能在教育领域中的应用

  本文关键词：浅谈基于专家系统的人工智能在教育领域中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

科技信息○科教前沿○

SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2011年第11期

浅谈基于专家系统的人工智能在

教育领域中的应用

（1.沈阳理工大学

辽宁

徐陶冶1，2姜学军1

沈阳110000；2.沈阳工贸学校

辽宁

沈阳

110044）

【摘要】随着人工智能技术的迅速发展及其应用的不断深入，人工智能在教育领域中的应用也开始引起了人们的关注。本文阐述了基于专家系统的人工智能教学系统的基本架构、研究热点及其发展趋势。

【关键词】人工智能；专家系统；

ITS

0引言

随着现代科学技术的飞速发展，先进的技术在教育领域得到了广泛的应用，，教育手段正在从传统的教育技术向教育信息技术时代发展。其中，人工智能技术对教育、教学过程产生的影响最为深刻。它将先进的教学手段引入教育，在为学生营造理想的学习环境，激发学生的学习兴趣以及提高教学效率等方面获得了显著效果。

人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI），也称机器智能，它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统角度来看，人工智能是研究如何制造出智能机器或智能系统，实现模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。人工智能是一门交叉学科，目前已在知识处理、模式识别、自然语言处理、博弈、自动定理证明、自动程序设计、专家系统、知识库、智能机器人等多个领域取得举世瞩目的成果，并形成了多元化的发展方向。

TutoringSystem，简称ITS），而人工智能与教育结合的主要形式就是ITS，也是今后教学系统的发展方向。信息技术的飞速发展以及新的教学系统开发模式的提出和不断完善，推动人们综合运用超媒体技术、网络基础和人工智能技术去开发新的教学系统，ITS就是其中的典型代表。它包含学生模块、教师模块，体现了教学系统开发的全部内容，拥有着不可比拟的优势和极大的吸引力。2.1智能教学系统（ITS）

智能教学系统是一项涉及人工智能、计算机科学、认知科学、教育学、心理学和行为科学的综合性课题，借助人工智能技术，让计算机扮演教师的角色实施个别化教学、向不同需求、不同特征的学习者传授知识、提供指导的适应性教学系统。该系统正式针对传统CAI和CBT的不足而提出的能够基于领域知识和学生模型进行决策和指导的智能软件系统。该系统具备根据学生的认知特点、当前的知识水平等特征表示教学材料的灵活性以及对不同学生需求的响应能力，通过提供“怎样按学生的信息进行教学”的教学策略来实现系统的“智能”。可见，智能教学系统研究的最终目的是由计算机系统担当学习者的引导者和帮助者，即赋予计算机系统以智能，由计算机系统在一定程度上代替人类教师实现最佳教学。

ITS的应用改变了传统的教学模式，使学生的学习积极性和主动性得到了充分发挥，提高了教学效率，有助于学生智力的开发和能力的培养。

2.2智能教学系统（ITS）的结构

ITS是一个复杂的软件系统，是由专家模块（知识库）、学生模块、教学模块和智能接口四部分组成。专家模块是用于表示教学领域的相关知识，以及作为专家能够基于这些知识解决有关问题的问题求解知识，用来评价学生当前的知识水平，主要用来为教师进行下一步的教学提供信息和依据；学生模块是通过比较学生行为与专家行为，对学生进行智能模拟，包括学生的知识状态、认知特点和个性特点等，表示学生对知识的理解程度，用来反馈学生的学习情况；教学模块是根据一定的教学原理，在适当的教学策略指导下选择适当的教学内容并以适当的表达形式在适当的时候呈现给学生；智能接口模块是学生和系统之间交流信息的桥梁，为学生提供了表达知识和信息的手段，该部分作为系统与用户的交互界面，为其它各个模块提供智能化的多媒体知识输入、用户信息和行为获取、知识输出的途径。

1人工智能的研究热点

专家系统是目前人工智能中最活跃、最有成效的一个研究领域，它是一种具有特定领域内大量知识与经验的程序系统。它具有大量专门知识与经验的程序系统，它使人工智能技术，根据某个领域中一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决那些需要专家决定的复杂问题。

专家系统主要组成部分为：知识库，用语存储某领域专家系统的专门知识；综合数据库，用于存储领域或问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据或信息；推理机，用于记忆所采用的规则和控制策略的程序，使整个专家系统能够以逻辑方式协调的工作；解释机制，向用户解释专家系统的行为。

图1专家系统一般结构图

近年来，在“专家系统”或“知识工程”的研究中已出现了成功和有效应用人工智能技术的趋势。人类专家由于具有丰富的知识，所以才能达到优异的解决的问题，而且能帮助人类专家发现推理过程中出现的差错。

目前，专家系统在教育中的应用最为广泛与活跃。教学专家系统的任务是根据学生的特点，以最合适的教案和教学方法对学生进行教学辅导。其特点为：同时具有诊断和调试等功能；具有良好的人机界面。

图2ITS的基本结构

2.3

2人工智能专家系统在教育领域中的具体应用

进入21世纪以来，随着人工智能研究的不断深入以及教育信息化的发展，人工智能在教育领域的应用也逐渐得到了人们的重视。人工智能应用于教育的早期就产生了智能教学系统（Intelligence

智能教学系统（ITS）的研究趋势与反思

在智能教学系统的开发理念方面，趋向于用先进的教学理论和学习理论去指导智能教学系统的开发，特别是建构主义；在功能开发方面，较为注重学生模型和自然语言接口的研究；在学生模型的构建过程中，注重“情感因素”的研究，同时也注重了学生模型的动态性和开放性；在自然语言接口的相关研究中。由传统的“书面理解”转向“口语理解”，增强系统的人机对话功能。（下转第31页）

  本文关键词：浅谈基于专家系统的人工智能在教育领域中的应用，由笔耕文化传播整理发布。