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人工智能教學設計范文1
【關鍵詞】機器人活動；創新能力；培養實施方法
0 引言
黨的十提出實施創新驅動發展戰略，并強調科技創新是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐，必須擺在國家發展全局的核心位置，通過科技創新推動改革。高校是科技創新的主陣地，大學生創新意識和創新能力的培養已成為各高校教育教學的主要抓手。
機器人活動是典型的機電一體化技術，囊括了機械、電子、計算機、自動控制、傳感器、通信、人工智能等學科的尖端技術，是一門跨專業、多學科交叉且高度綜合的新興事物。它具有創造性、趣味性、觀賞性和對抗性等特點，是在學生具備基礎能力的前提下，綜合運用多學科知識，給學生廣闊的發揮空間，提高學生的創新能力。機器人研究正處于不斷完善、不斷出新、不斷深入的動態研究之中，這些未知領域也恰恰是大學生們的興趣點所在。
筆者于2008年開始管理、指導學校機器人實踐創新團隊，從08年開始，連續7年參加了中國機器人大賽暨RoboCup公開賽。該項賽事是中國最具影響力、最權威的機器人技術大賽、學術大會和博覽盛會。7年來，我校代表隊一共獲得冠軍15項、亞軍12項、季軍7項。本文以實際指導與參賽的經驗，就我校新設的交通設備與控制工程專業大學生創新能力培養進行探討。
1 交通設備與控制工程專業情況
交通設備與控制工程專業為工科學科特設專業，主要培養適應國家交通運輸設備現代化、智能交通工程建設的需要，具備交通設備、信息及控制工程方面專業知識與應用能力，能從事交通領域設備研發、設計、制造、智能交通系統集成、維護、運行管理的應用性高級工程技術人才。目前全國僅有10所左右的高校開設了此專業。我校交通設備與控制工程專業于2011年開始招生，目前有在校生191人。作為工科專業，學院十分重視學生創新能力、動手實踐能力的培養，并將機器人活動作為抓手，促進學生素質全面提升。
2 機器人活動培養學生創新能力的優勢
2.1 機器人活動營造良好的校園科技創新氛圍
機器人活動豐富了同學們的課余文化生活，培養了同學們科技創新的濃厚興趣，它作為一種參與面極廣的大學生課外科技創新活動，能讓同學們將平時所學的課本理論知識應用于實踐活動，同時又擴大了知識面。特別是校團委每年一度的大學生科技節開幕式上的展演，把每年參加全國賽、省賽的獲獎作品予以宣傳展示，邀請相關指導教師開展機器人制作系列講座，邀請獲獎學生代表分享參賽心得等，營造良好的校園科技學術氛圍，使得機器人活動被廣大同學所了解、喜愛。
2.2 機器人活動激發學生的學習興趣
在對交通設備與控制工程專業學生專業學習情況的調研中發現，學生對于自己所學的專業認識迷茫，方向不清楚，自然學習的興趣不濃、動力不足。對于開設的很多專業課程，他們并不清楚課程的重要性，更談不上靈活運用。有些十分重要的課程同學們感覺比較枯燥無味，難以理解，無的放矢。課堂教學和固定模式的試驗并不能激發他們的學習興趣，教學效果也不是很好。機器人團隊的學生普遍反映，通過機器人活動，他們不僅鞏固了學習過的課程，而且能將所學的課程與實際運用相結合，有助于他們理解知識點、掌握知識點。同時還具備了圍繞具體的制作項目，搜集資料、自學新知識的技能。
2.3 機器人活動的各項賽事有完整的比賽規則
中國機器人大賽暨RoboCup公開賽已成功舉辦了15屆，比賽規則完備，自始至終均保持著公平、公正的競賽原則，除個別項目是通過評委打分來評判成績之外，絕大多數項目是通過計時、計分等方式公正客觀的來分出勝負，對于結果令人信服。在這樣一個公平公正的全國大賽的競技場上，參賽學生不受任何不良因素的干擾，不存在任何找關系、開后門等社會不良風氣，只需關注自身機器人的穩定性，展現自己的設計成果和創新做法。
3 機器人活動促進學生多方面能力的提高
3.1 機器人活動提高學生的工程實踐能力
每個機器人都是一個復雜的機電產品，它既是設計出來的，更是制造出來的，好的設計不見得就是好的產品，一個好的產品既依賴于好的設計、制造，也依賴于好的項目管理、質量控制等，這一切都依賴于對于過程的實踐，它需要經驗的積累，時間的考驗。[1]同學們在機器人作品的設計制作過程中，通過反復觀察、實踐、總結來掌握核心技術、解決棘手問題，為解決工程實際問題打下基礎。
在2013年的比賽中，我們進入決賽的一臺旅游機器人在賽前適應場地的時候出現了問題，整臺車處于不工作的狀態，經過隊員反復檢測，發現主控板被燒掉，更換主控板需要把整臺車全部拆掉，此時距離決賽開始還有20分鐘，除了要將另外一臺車上的主控板拆下換掉燒壞的主控板之外，還要留有時間適應場地。同學們齊心協力，拆車的拆車，焊接的焊接，編程的編程，緊張的15分鐘之后，整車裝備完畢，開始調試，最終我們獲得冠軍，同學們欣喜若狂。這與同學們在日常實際訓練時，主動將所學課程知識融會貫通，綜合運用，具備了一定的工程意識和工程實踐能力分不開。
3.2 機器人活動培養學生團隊協作的精神
團隊協作精神是當今社會衡量大學生個人素質的重要因素，作為一個機器人活動小組成員，他們來自不同的年級、不同的專業，各自的特長也不盡相同，有的擅長硬件制作，有的擅長軟件編程，在日常的訓練比賽中，難免會出現意見不統一，方法不一致的情況，這就更需要團隊的相互協作、各司其職。有時我們也會發現，出現問題之后，隊員間相互埋怨，缺乏理解、溝通，嚴重影響了機器人的創作進程。經過指導教師的勸解、調節，促使他們走到相互協作的軌道上來，讓同學們意識到只有團隊合作才能順利完成設計、制作、訓練、參賽的任務。
3.3 機器人活動培養學生全面發展的個人品質
機器人活動綜合了多學科的知識，在選題、策略分析、制作方案、設計加工、軟硬件設計以及穩定性方面的工作量很大。同學們圍繞核心主題各抒己見的時候，促進了自己的語言表達能力的提高。
在前期驗證、中期制作、后期調試等過程中，促進了同學們思考問題、分析問題和解決問題的能力提高。
機器人調試時一個不斷完善、追求完美的過程，它與普通的課程設計不同，需要實踐的檢驗。所以同學們在運行調試過程中，通過反復多次的檢測、修改，努力提高機器人的性能，潛移默化地培養了同學們對待工作追求完美、精益求精的品質。
機器人活動作為一項實踐性很強的活動，對于學生的動手能力要求很高，在制作調試的過程中，一些純手工的活兒給同學們帶來了極大的挑戰。不論男生女生，熟練使用鋸子、手電鉆、烙鐵、鉗子等工具都是必須的，這對大多數獨生子女都是一個難得的生活體驗。在此過程中，加班加點也并不稀奇，熬夜通宵更是家常便飯。調試累了，趁給機器人充電的時候，抓緊時間休息一會兒。在比賽過程中，為了了解競爭對手的機器人，同學們不停地觀摩、拍攝、討論，甚至通宵改進策略。整個過程無形中培養了學生不畏艱難、吃苦耐勞的優秀品質。
4 基于機器人活動的學生創新能力培養方法實施
4.1 創建專門的機器人創新實驗室
高校想要在科技竟賽中取得好成績，就必須注重人才梯隊的培養。而依托開放性實驗室不失為一種行之有效的方法[2]。目前，由于學校學生人數較多，大部分學校的實驗室都在安排正常的實驗教學，有的甚至從早安排到晚，無法滿足學有余力的同學開展各類科技創新活動。為此，學院專門為機器人活動創建了創新實驗室，該實驗室不承擔普通實驗教學，全天候為機器人團隊成員開放。實驗室既是創新型人才的培養及選拔的基地，同時也為指導教師與學生之間的溝通提供了穩定的場所和條件。
我們將實驗室劃分為制作區、訓練區和展示區。在制作區和訓練區內，同學們可以放開手腳、充分發揮自身和團隊的聰明才智，緊密圍繞中心任務動手實踐。展示區就是機器人創新團隊的成長足跡，我們將同學們自己設計研發的機器人作品和歷年比賽的獎狀、獎杯、照片等按照時間順序進行擺放展示，記錄整個團隊成長的點滴。我們還將實驗室作為新生入學教育的陣地，盡早在他們心中點燃科技創新的火種。
4.2 組建機器人實踐創新團隊
在組建機器人實踐創新團隊的時候，我們實行“大手拉小手、左手拉右手”的管理模式，也就是整個團隊的梯隊式培養。高年級的老隊員在知識儲備、動手能力、比賽經驗等方面有一定的積累，低年級的同學加入后，由老隊員對他們進行相關內容的培訓和指導，分享自己在機器人活動過程中所積累的豐富經驗。即使今后老隊員們面臨著實習、就業、升學等問題，也不會影響整個團隊的繼續發展。此外我們還根據每個隊員的特長進行合理組隊，盡量做到每個隊中都有一名有經驗的高年級隊員，并擔任組長，帶領小隊員們進行理論學習、技術攻關、參加比賽。
4.3 充分給予學生發揮的空間
學生的創造力是無窮無盡的，在機器人的設計制作或優化改進的過程中，指導教師給予學生充分的信任，放開手腳讓同學們自行設計、改進。指導教師僅在方案制定、測試調試、策略運用上給予指導和幫助，出現問題時鼓勵學生堅持克服、樹立自信，鼓勵學生永不放棄、重整方案。使學生在機器人活動中真正成為一名設計者、而不僅僅是一名操作者。
4.4 教師的指導要把握好
總的來說，教師的指導原則是“到位不越位”，做好學生的參謀，審核設計的方案，督促制作的過程，協調團隊的管理。教師應當常去創新實驗室，抓住重點環節，給予具體建議。由于學生在實際工程設計經驗等方面不足，有的學生甚至還不會繪圖。在這種情況下，指導教師應把機器人關鍵零部件的制作和結構設計放在首位，把好重點關，使重點零部件和結構可靠、穩定、實用。指導教師還要和學生分享自己豐富的經驗，盡量爭取時間，少走彎路，提高效率。此外，指導教師還要深入研讀比賽規則，根據實際情況選擇機器人的制作、策略等，這個過程要給予足夠的重視。
5 總結
機器人活動有效的激發了學生參與科技創新活動的熱情，有利于學生將理論與實踐相結合，促進學生實際分析問題、解決問題能力的提升，是大學生創新能力、實踐能力培養的很好的切入點，為全面提升我校交通設備與控制工程專業創新人才培養的空間提供了很好載體和平臺。
【參考文獻】
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[2]湯兆平.依托實驗室加強大學生科技競賽人才的培養[J].華東交通大學學報，2007（24）.
人工智能教學設計范文2
關鍵詞： ICAI；B/S；智能化
中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2012）04-0136-010引言
ICAI系統是以學生為中心，計算機為媒介，采用“知識庫”、“學生模型”和“教師模型”等模塊模擬教學專家的思維過程，形成的開放式人機交互系統。ICAI系統是一個綜合性很強的系統工程，它是以教育科學、心理科學和認知科學等作為理論基礎，采用人工智能、多媒體技術、數據可視化技術等多方面計算機相關技術，通過研究人類學習思維的特征和過程，尋求學習認知的模式；通過設計智能化計算機輔助教學系統，幫助教師實現因材施教、進行有針對性的指導以及按照不同的認知能力，使學生進行個別化自適應性學習。
1ICAI體系結構
研究ICAI的動機就是為了創造出與優秀教師相媲美的“智能導師”，所以需要賦予機器高級智能。因此，盡管ICAI系統的形式各不相同，但主要都是由4個部分組成：知識庫（Expert Knowlege）、學生模型（Student Model）、教師模塊（Tutorial Model）、智能接口（Interface）。
1.1 學生模型模塊學生模型用于表示在特定領域學習的有關因素，能準確、客觀、真實的反映出學生當前的知識水平和認知能力，是學生知識結構的反映。學生模型在智能化的個別教學中扮演著非常重要的角色，它提供的信息是教師模塊做出的教學決策的依據，也為系統實現個別化教學提供了依據。
1.2 教師模塊是操縱教學內容以一定的形式呈現給學習者的推理結構，即根據學生模型所反映的情況采取有效的行動指導學習情況，包含修正錯誤、選擇例子、模擬。其任務是：結合教學策略和課堂結構方面的知識，為學生選擇要解決的問題，監察并評價學生的行為，按學生的請求提供幫助并選擇輔助材料。即解決如何教的問題。
1.3 專家模塊（知識庫）知識庫是整個系統的核心。是人工智能與數據庫結合的產物，并將大量的知識信息素材提供給教師和學生在課堂教學中自由使用。該模塊包含的知識包括兩方面的知識：一是這個領域內說明事物概念的陳述性知識，二是有關利用這些概念解決問題的過程性知識（運用領域知識對問題的正確解答以及求解問題的知識）。其任務是作為系統全部知識的來源，為其他模塊調用，以實時完成用戶行為的響應。通過知識庫，組成教材、生成問題并評價學生解答的正確性。這個部分相當于一個根據事實進行演繹推理求出解答的專家部件。
1.4 通信模塊這是計算機系統與學生之間相互進行信息交換的人機接口（即用戶界面），是ICAI的外表，也是學生唯一用肉眼可看到的單元。一方面它所提供的知識和信息易于被學生所理解，并可指導學生自主的學習；另一方面也使系統能理解和接受學生的提問。為了增加人機交互的靈活性，一般采用自然語言和圖形相結合的接口，允許學生與計算機進行人機對話，使得人機交流更加流暢、生動、直觀。
2ICAI系統的理論基礎與相關理論依據
目前ICAI系統就是以建構主義教學理論為基礎的；其次，根據“ICAI=AI+CAI”這一原則，ICAI還須在人工智能原理的指導下，利用專家系統的開發策略來開發，因此，下面就是從這兩大方面來闡述ICAI的開發原理。
2.1 ICAI的心理學基礎：建構主義學習理論建構主義學習理論認為，學習是學習者主動地建構內部信息表征的過程。學習者不再是被動地接受外來信息，而是主動地進行選擇加工，學習者從不同背景、角度出發，根據外在信息，基于自己的背景知識，在教師和他人的協助下，通過獨特的信息加工活動，建構自己的意義的過程。建構主義提倡在教師指導下的、以學習者為中心的學習，也就是說，既強調學習者的認知主體作用，又不忽視教師的指導作用，教師是意義建構的幫助者、促進者，而不是知識的傳授者與灌輸者。學生是信息加工的主體、是意義的主動建構者，而不是外部刺激的被動接受者和被灌輸的對象，學生成為了意義的主動建構者。
2.2 ICAI的“雙主”教學模式設計的理論雙主教學設計就是“主導-主體”教學系統設計模式（簡稱“雙主”模式），是以學生為主體、教師為主導相結合的新型教學系統設計模式。此模式將以教為主和以學為主的教學設計模式有機結合，避免了在教學過程中單純使用一種教學設計模式而產生的教學時單方面（教師或學生）主宰教學而出現的“滿堂灌”或“盲目學”的現象，使學生能夠采用更合理的學習策略掌握學習內容和提高自學能力，優化了教學過程。
2.3 專家系統專家系統（expert system）其實是一個智能計算機程序系統，其內部含有大量的某個領域專家水平的知識與經驗，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領域問題。專家系統是人工智能中最重要的也是最活躍的一個應用領域，它實現了人工智能從理論研究走向實際應用、從一般推理策略探討轉向運用專門知識的重大突破。專家系統通常由人機交互界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合數據庫、知識獲取等6個部分構成。
3系統B/S體系結構的設計
B/S結構是目前網絡應用軟件技術的發展趨勢，具有使用簡單、良好的可擴展性、易于維護、可靠的安全性、效率高、可共享性、開放性等特性。其最大的優點就是可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件，只要有一臺能上網的電腦就能使用，客戶端零維護。其體系結構如圖1所示。
4結束語
綜上所述，一個好的ICAI系統能夠促進教學方法的改進。教師對具體學生制定合適的教學決策，達到智能化、個別化的教學目的。隨著技術的發展智能化計算機輔助教學的研究將向超媒體網絡化、智能化于一體的目標不斷邁進。
參考文獻：
[1]田鳳杰.人工智能的CAI（ICAI）系統；沈陽工業學院.沈陽工業學院碩士論文.2003：36～37.
人工智能教學設計范文3
【關鍵詞】人工智能；計算機；輔助教學；應用
計算機輔助教學是一種新興的教學手段，幫助課堂進入到一種更加智能化和現代化的環境與條件中，將傳統的教學模式和方法與多媒體和網絡結合起來，為學生營造更好更有趣的教學氛圍。但是由于技術的不成熟以及經驗的不充分，導致其依舊存在問題和不足。
1計算機輔助教學開展現狀和發展困境
1.1缺少開放包容的特性
近年來，計算機輔助教學的開發和應用已取得了一些較好的成績，但由于我國計算機網絡工程和相關領域的技術革新起步較晚，對于計算機教學的發展與改革依舊存在較多的不足和缺陷。首先是在開放包容性上的缺失。這一缺失的原因主要來自于兩個方面，第一個方面是思想上的落后和閉塞，人們對于計算機輔助教學的態度依舊存在負面和抵觸的情緒，這是由于害怕計算機的加入讓課堂和教學秩序失控，所以并沒有充分開發和展現出計算機在教學中的優勢。第二個方面是技術層面上的限制，我國對于計算機輔助教學的課件和軟件技術都只是按照一種最傳統和安全的方式進行，缺少探索和冒險的精神、開放和包容的態度[1]。
1.2缺少人機交互的能力
計算機輔助教學過程中，計算機不僅僅是一個信息的載體，更應該將其當作課堂的一份子，能夠充分參與到整個課堂的活動和教學工作中。但是大多數的智慧課堂在使用計算機時，僅僅利用其多媒體的播放功能，教學的主體和主要角色依舊是教師，只是把課本和板書照搬到了多媒體課件中。教學的內容仍然是枯燥和單一的，學生依舊帶有一種被強迫的學習心理。這種教學缺乏人機之間的交互，機器不能自主獲取學生學習的狀態和對知識的掌握情況，學生也無法通過計算機主動地得到反饋和解答，讓人機之間僅僅是流程化的配合和交流。在這種刻板的學習模式下，甚至會讓一部分學生喪失學習的樂趣和興趣。
1.3缺少課程教學的特點
不同的課程有著不同的教學重點和偏向，這就對教師的教學工作提出了更高的要求，計算機的加入，本來應該能夠為教師提供一個新的教學方向和思路，但是由于計算機的便捷性導致一部分教師產生偷懶和敷衍的教學心態，在教學過程中全程使用多媒體播放課件，喪失了課程自身的特性和特質。尤其是一些對實踐能力要求較高的課程，教師過度使用計算機只會導致教學趣味性的流失。
1.4缺少師生互動的樂趣
教師作為課堂教學的主要角色，不僅僅是要把知識以一種通俗外化的形式傳遞給學生，更是應該做學生心理特征的發掘者、學生學習習慣的糾正者和幫助者。教師的鼓勵和贊許都會對學生起到重要作用。但是計算機輔助教學之后，教師將更多的精力放到了如何制作精美的教學課件上，而忽略了與學生之間最直接的感情和語言交流，喪失師生互動的樂趣。
1.5缺少有序的教學策略
教學策略是保證一節課是否能夠有序開展和進行的重要條件與因素。但是計算機參與和設計的教學環節，只是一個程式化的展示，在課堂上會遇到多種多變的教學情況，一旦在某一個環節出現問題，就有可能導致計算機設計的教學步驟全部打亂，陷入一種無序的狀態中[2]。1.6缺少靈活的智能性能計算機技術的開發和應用在我國已經逐漸形成了一套完善和成熟的體系，但是計算機在教學中的應用與引進時間并不長，導致當前多數計算機輔助下的課堂并不具備充分的靈活和智能性，大部分的教學工作和考核評價工作依舊是由教師人工完成，對于不同學生的學習狀態掌握也有所偏差。
2人工智能在計算機輔助教學中的應用
2.1建立知識庫
人工智能在計算機輔助教學中應用的主要原則，就是將深度學習與認知學的理論知識作為整個程序模塊設計開發的基礎，通過建立一個知識庫，將收集到的知識案例進行分類，訓練機器進行自動識別，從而提取和分析出不同學生在不同的知識中所表現出來的學習能力與掌握熟練程度，進而可以有針對性和有選擇性地進行復習與鞏固，達到機器代替部分人工教學、緩解教師壓力的目的。第一步就需要進行知識庫的建立，主要包括了專家決策的核心系統對所輸入的知識進行判斷與篩選調取。同時知識庫還可以實現共享的功能，對知識進行簡化與提煉，做到精益求精。知識庫的搭建應該要盡量簡單和易修改[3]。
2.2打造專家模塊
在建立了知識庫之后，就需要圍繞人工智能教學的主要目的進行專家模塊的打造，專家模塊存在的意義在于能夠將其比喻為整個學習系統中的推理機。在需要和使用的情況下，由專家模塊自動隨機地生成問題，并且可以通過知識庫的相關內容調取形成答案并充分解釋。其次，專家模塊的另一個作用就在于能夠幫助評價和考核學生的學習情況，實現一種更加公正透明的評價過程。在進行專家模塊打造時，通常使用的是兩種方法，一種是固定算法，即根據題庫的問題模板，循規蹈矩、規規范范地進行問題的設立和解答的編寫。而另一種就是啟發策略，這種專家模塊更多的是引導學生通過簡單和有限的提示信息，自己推理摸索找尋正確的答案和解決方案。除此之外，專家模塊還可以自動匹配，依據學生能力分配問題。
2.3建立學生模塊
與專家模塊相互配合相互輔助的就是學生模塊。學生模塊的本質其實也屬于專家系統，模塊內部所存儲和容納的是學生的不同學習習慣和學習行為特征。這個模塊建立的目的主要是兩個，一個是為了讓學生在學習的過程中可能出現的錯誤習慣和方法被快速識別，并且能夠通過機器語言進行記憶與編譯，從而建立一個比較完整和全面的錯誤類型數據庫，進而深層分析找到錯誤的原因。第二個目的就是為了幫助學生對錯誤學習行為和習慣進行解釋，從更加深層次的角度挖掘學生由于知識理論掌握不充分而導致錯誤的原因。學生模式的建立一般依靠的就是人工智能的自我學習和接受訓練讓系統能夠建立起模型對學生的學習習慣進行模擬。這樣在上一步打造的專家模型就可以為學生模型提供一個對比的樣本，專家模型的兩種運算和教學方式可以分別評估學生的學習能力和學習錯誤[4]。
2.4優化教學模塊
教學模塊是人工智能在計算機輔助教學模式中必不可少的一個環節，教學模塊的內容是基于傳統教學設計和規劃之上的。在計算機與人進行交互的過程中，教學策略主要是由教學的不同分支來體現，能夠達到較好的發散性和綜合性的效果。但是其不足的地方也比較明顯，那就是只能按照某一類型或者某一個的教學方法進行，系統不能快速地根據不同內容識別和選擇最適合最有效率的教學模式。具體的應用和實現過程就是將專家模塊和學生模塊的內容進行連接和合并，將專家模塊生成的問題及答案與學生模塊中上傳和學習到的進行對比，選擇覆蓋或者是分析提取，能夠比較客觀地發現學生學習中存在的理解性偏差和實踐性錯誤。之后再將結果傳回到知識庫中，調用相關的知識內容，形成一個完整的反饋鏈，幫助教師做出教學決策，調整教學進度和教學規劃。但是這個模塊的設計也應該充分考慮到諸多情況和因素，因此在條件判斷時應加入更多的循環。
2.5開發智能接口模塊
人工智能在計算機輔助教學模式中的應用和融合最后一步就是要開發出一個穩定和高效能的智能接口模塊，主要作用是為了連接學生和計算機之間的信息交換和溝通，即進行信息的輸入與傳出。在接收到學生傳遞的學習信號后，接口模塊要及時調動起教學模塊、專家模塊和學生模塊，把信息傳遞給不同模塊處理，之后再由教學模塊所作出的教學決策和結果論證信息輸出反饋給人，實現了機器語言與人類語言之間的轉化。一個能夠正常運轉并且具備較高實用性和參考性的教學系統，一定融匯了思想教學、策略和心理學等多方面的因素和知識內容體系，所以智能接口模塊的設計與開發，一定要全面考慮這些成分，開發出更加靈活多變的接口模塊[5]。
3結語
人工智能在近年來獲得了快速的發展和進步，成為我國當前各個行業領域之內炙手可熱的先進技術。對于計算機輔助教學的開展和改革來說，人工智能的融入與應用有著重要的價值與意義。
參考文獻
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人工智能教學設計范文4
關鍵詞：人工智能 計算機輔助教學 教學與控制
一、人工智能的定義
人工智能也稱機器智能，它是計算機科學、控制論、神經生理學、心理學、語言學等多種學科互相滲透而發展起來的一門綜合性學科。從計算機應用系統角度來看，人工智能是研究如何制造出智能機器或智能系統，實現模擬人類智能活動的能力，以延伸人們智能的科學。人工智能是一門交叉科學，逐漸形成一門涉及心理學、認知科學、思維可循、信息科學、系統科學和生物學科等多學科的綜合性技術學科。
二、計算輔助教學體系和現狀
計算救助教學是利用多媒體計算機的功能與特點，利用計算機輔助教師完成各個教學環節，并通過與計算機之間的交互活動，激發學生的學習積極性和主動性，幫助學生更有效地學習。實用計算機輔助教學，有利于認識主體作用的發揮，它所提供的圖像、聲音、動畫等信息由利于學生知識的獲得與保持，達到提高教學教學的目的。
目前為止，所實用的絕大多數傳統以及理論證明等均被應用于計算機輔助教學系統，以提高其智能性和實用性。早期絕大多數計算機輔助教學將全部教學信息以編程方式預置于課件中，這樣的以及理論證明等均被應用于計算機輔助教學系統，以提高其智能性和實用性。因此現有的以及理論證明等均被應用于計算機輔助教學系統，以提高其智能性和實用性。早期絕大多數計算機輔助教學系統面臨許多挑戰，它主要存在以下幾個方面的問題。
1.計算機輔助教學系統的閉塞性
不具有開放性是目前以及理論證明等均被應用于計算機輔助教學系統，以提高其智能性和實用性。其弊端在于固定內容的局限性使課件的適用面狹窄，而且設定的運行路線使授課缺乏自主性;授課的針對性不強;無法利用新出現的資源在較高起點上進行二次開發。
2.智能性的欠缺
現有的計算機智能輔助課件系統不能對不同何曾度的學生進行有針對性的教育，學生的學習是被動的，不能由系統自動提供助學信息而使學生有選擇地學習。
3.人機交互能力較弱
現有計算機智能輔助大多以光盤作為信息的載體，將材料中的內容以多媒體的形式展現出來，教學信息是按預置的教學流程機械式地提供給學者，學習者使用計算機智能輔助課件學習是完全被動的。
4.教師與學生的互動在教學中的缺乏
現有計算機智能輔助課件在學生自學以及進行操作使用時，如何學習都是學生自己的事。教師不能全完了解學習者的情況，學生在蹦到問題時不能向教師求教，師生之間互相封閉，談不上師生互動，因此課件所起的效果大打折扣。
5.課程特點沒有突出
各門課程在教學上有不同的要求，但現有課件對于這些不同要求完全不予理會。例如很多課程都要涉及到大量的曲線或曲面，對有些課程來說，將這些曲線或曲面給出了一個簡單的展示就足夠了，而有些課程這樣的展示不能達到教學目的的要求。
6.教學計劃的欠缺
在課件的開發過程中實際上離不開教學策略的設計，但課件的制作者往往并未意識到這一點。例如：現有的絕大多數課件都是單一的展播式，這樣的可見制作“精美”，但它不可逆、不能互動。實際上運用課件教學只是手段而不是目的，應該在教學設計理論的指導下講求課件的實效性，著眼點在于學生學習新知識、掌握新技術、培養各種能力有幫助，而不是表面上的制作“精美”。
綜上所述，現有的計算機智能輔助存在許多問題，隨著新技術的不斷出現，這些問題將使計算機智能輔助越來越不能適應新的要求。因此以智能計算機智能輔助為代表的心的計算機輔助教學系統將成為教育技術上需要不斷探求、努力實現的發展方向。
三、智能計算機輔助教學系統
智能計算機輔助教學系統(Intelligent ComputerAided Instruction)，簡稱ICAI。教學過程是一個復雜的教與學的思維過程，它需要教師以專門知識和經驗為依據，經過吸取、講解、推理、示例、綜合等多個步驟才能較好地完成。計算機輔助教學實際上是一個由計算機系統輔助教師進行教學以及學生進行學習并得以實現的系統。在智能ICAI中，教學思想、方法、學習內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用問題，是人工智能的核心技術之一，也是將ICAI引入教育技術領域中所要面臨的一個問題。知識庫是實現知識推理與專家系統的基礎，可以用知識庫作為智能ICAI的構建環境。在知識庫中，教學內容等的有關知識可以用事實與規則表示，并存儲于知識庫內，教學與學習過程既是對知識庫中知識進行推理，并最終得出所需結果的過程。ICAI系統的一般包括以下幾個模塊：
1.知識庫。知識庫是關于教學內容的模塊，解決“教什么”問題。知識庫中的教學內容有待于教學與控制模塊和學生模塊進行選取、調用。
2.學生模塊。學生模塊是用于記錄學生的學習情況，對學生學習的各個環節信息進行搜集，以便系統對學生的學習情況進行自動評估，提出具有針對性的學習建議和個別化的輔導。學生模塊描述學生對教學內容理解、掌握的程度，系統可以根據學生模塊的具體情況調整教學策略并提供適當的反饋。
3.用戶接口模塊。這是系統與用戶交流的界面。整個系統依靠用戶接口模塊把教學內容呈現給用戶、接受用戶輸入的信息、并向用戶提供反饋。
4.教學與控制模塊。這是教學過程與整個系統的控制模塊，涉及到“如何教”的問題。它具有領域知識、教學策略和人機對話等方面的知識。根據學生模型提供的學生學習情況，通過智能系統的搜索與推理，得出智能化的教學方法與教學策略，能夠較科學地評估學生的學習水平，可以通過分析學生以往的學習興趣和學習習慣，預測學生的知識需求和常犯錯誤，動態地將不同的學習內容、學習方法與不同的學生匹配，智能地分析學生錯誤的原因進而針對地提出合理的教學建議、學習建議以及改進方法。
新世紀的教學將是以智能化的ICAI為主線，是多學科、多方位發展的新技術的體現。隨著人工智能技術的發展、計算機輔助教學的成效將更加明顯。
參考文獻：
人工智能教學設計范文5
【關鍵詞】 教育技術；信息技術教育
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097 (2009) 02―0107―03
引言
對于一些重點院校，教育技術專業的招生和就業目前還不存在太大壓力，但對內蒙古師范大學的教育技術專業來說，近年來的招生和就業形式十分嚴峻。與本校其他專業相比，在招生上，教育技術專業不僅少有第一志愿或上一本線的考生，而且還基本是從其他各專業調劑來的；在就業上，真實的一次就業率數字極低。這種情況使我們不能不想，教育技術專業還有社會需求嗎？還有存在的必要嗎？
教育技術專業培養出來的人員到底干什么？仁者見仁、智者見智。但招不到學生、學生找不到工作，這可不是見仁見智的問題了。教育部03年出臺文件，允許中小學信息技術課教師由計算機專業和教育技術專業共同培養，使我們看到了生機；而由教育技術界人士領銜制定的《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》也于07年了，更使我們感到振奮。但在閱讀《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》后，我們不禁汗顏：教育技術專業的學生能承擔這樣的任務嗎？或者說，為承擔這樣的任務，還要做哪些努力？
《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》中提到，信息技術教育已經超越了單純的計算機技術訓練階段，發展成為與信息社會人才需求相適應的信息素養教育（信息技術與計算機技術有什么不同？信息技術（即IT）行業的人士很少討論，他們只是努力跟上和推動信息技術的發展，至于名稱是什么無關緊要。既然從事IT行業的人士都這樣，這里就更沒必要討論什么是信息技術、什么是計算機技術了）。《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》對信息素養是這樣描述的：學生信息素養應該表現在具備信息的獲取、加工、管理、呈現與交流的能力；對信息及信息活動的過程、方法、結果進行評價的能力；流暢地發表觀點、交流思想、開展合作并解決學習和生活中的實際問題的能力；遵守道德與法律法規，形成與信息社會適應的價值觀和責任感。筆者認為，《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》所指的信息素養更確切的表示可能是信息技術素養――因為各學科領域信息的獲取、加工、管理、呈現與交流的能力絕不是信息技術課所能解決的。例如，各學科領域信息的篩選、關鍵詞的提取等信息素養要由各個學科進行培養提高。學生的信息技術素養最重要應該表現在當他們具有不同學科的基本信息素養后，具備應用信息技術處理各學科領域信息的能力和意識。當然，學科信息素養和信息技術素養兩者之間存在相輔相成的關系，《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》對此進行了說明。
一 《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》對信息技術教師的信息技術能力要求
《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》規定，高中信息技術課程包括必修與選修兩個部分，共六個模塊。必修部分只有“信息技術基礎”一個模塊，選修的五個模塊是：算法與程序設計、多媒體技術應用、網絡技術應用、數據管理技術和人工智能初步。其中，信息技術基礎模塊的知識技能最為簡單，既使對其他學科的教師，大部分也能熟練應用Windows。但能熟練應用Windows并不意味著能講授Windows，因為要給人一杯水，自己得有一桶水。試想，信息技術教師如果不知道分時操作，如何向中學生解釋多項任務是同時完成的？所以講解Windows時，信息技術教師必須具備操作系統原理的知識，這才是信息技術教師的一桶水！
同樣，講授算法與程序設計時，信息技術教師要引導學生理解數學模型、領會軟件工程的思想和方法；講授多媒體軟件使用時，信息技術教師要滲透數據壓縮和處理的方法；在講授網絡技術應用時，信息技術教師要說明網絡中的服務器和計算機是如何協同工作的、要說明在頁面設計完成后，還能用程序擴展哪些功能；在講授數據管理技術時，信息技術教師要知道各種關系模型；在講授人工智能初步時，信息技術教師不但要指導學生使用現成的人工智能系統，還要向學生介紹該系統的設計原理、設計要點和難點。也就是說，對于《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》規定的六個模塊，信息技術教師不但要知其然，還要知其所以然，這樣才能更好地激發學生對信息技術的興趣。
根據上述觀點，應用自頂向下的層次分析法對高中信息技術課程六個模塊分別進行簡單分析，可得出各模塊要求信息技術教師具備的能力體系，如表1所示（只進行了直接專業知識和獲取專業知識所需直接基礎二層分析）。
以上是從信息技術能力方面說明了《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》對信息技術教師的要求，對信息技術教師應用信息技術的意識和信息技術教學法方面的要求在下一部分討論。
二 教育技術專業本科生所具備的能力
從表面上看，很多院校教育技術專業的本科生能達到或超過《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》規定的水平，這是否意味著教育技術專業的本科畢業生能勝任信息技術教師的工作呢？注意：《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》是要求中學生達到的水平！誰都明白，一個理科中學生雖然學完了中學數理化，但他并不能勝任中學數理化的教學工作（臨時充數的情況是有的，但那是不得以而為之），這樣的道理對信息技術教育同樣適用。
在我國教育技術界，長期把教學設計能力當作教育技術專業培養的核心能力。眾所周知，教學設計是系統設計，包含了需求分析、教學分析、學習者和環境分析、績效目標及考核量規的制定、教學策略和教學材料的開發和選擇、形成性評價的設計等多個成分，那么學生相應的要具備需求分析能力、教學分析能力、學習者和環境分析能力、績效目標和考核量規的制定能力、教學策略和教學材料的開發和選擇能力、形成性評價的設計能力，而這些能力與《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》對信息技術教師的知識能力要求相去甚遠，所以，以目前的知識結構，教育技術專業學生無法全面承擔信息技術教學任務。
既使是根據筆者對社會需求的調查，教育技術所培養的核心能力當前應該是媒體資源開發技術[1]，內容包括從視、音頻的攝、錄到后期制作；從多媒體軟件開發到程序設計；從網頁制作到網站的全面建設等，教育技術專業本科生也只是具備了《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》對信息技術教師能力要求的一部分，而不是全部。
為了適應培養信息技術教師的要求，很多教育技術專業開設了“信息技術教育”課，這門課主要結合信息技術基礎知識講解了多種信息技術的教學方法，如任務驅動、基于問題的學習、研究性學習和合作學習等等。在這些教學方法中，又大量滲透了學科知識，它們對提高學生在各學科領域應用信息技術的意識有很好的促進作用。在《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》中，這些內容都有明確說明。但信息技術意識必須建立在信息技術能力基礎之上，《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》也體現了這一點，與原來的中小學信息技術課程指導綱要(試行)相比，《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》對計算機技術的要求不但沒有降低，而且有了較大的提高（主要反映在人工智能部分）。試想，如果一個人打一個字需要一分鐘或上網查資料比從圖書館查資料還要費勁，那他即使對信息技術的認識再深刻，也很難做到主動使用信息技術；如果一個人對人工智能沒有深入的認識，自己尚不完全清楚人工智能有何用、發展如何，那他對應用人工智能的意識只能停留在想象上。對于未成年人，多些想象不是壞事，但如果信息技術教師也停留在這樣的初步水平，那不僅培養、引導不了學生的信息技術意識，而且會誤導大批學生。
在教育技術人員培養中，我們有過這樣的傾向：在幾乎沒有學科背景的情況下，僅僅向學生傳授了一些教學設計方面的知識，就希望他們能夠成為為各個學科的教師做全面教學設計的人員。即使在美國，也對此進行了反思，在05定義中，將研究對象從94定義中泛指的過程和資源改為技術過程和技術資源；將研究范疇從全面的設計、開發、利用、管理和評價改為創建、利用和管理；將教育技術是理論和實踐改為教育技術是研究和實踐。在我國的教育技術領域，教育技術專業是獨一家，即使我們犯錯誤，也還不怕別人搶飯碗（可能會砸自己飯碗）。但在信息技術課教師的培養中，我們如果還幻想僅僅憑信息技術教育和一些信息技術基礎的知識，就能使教育技術專業的本科生成為合格的信息技術教師，那將仍然是無米之飲、無根之水。也許短時間內這樣做還能充數，但隨著時間的推移，教育技術專業必將失去這個發展領域。
三 結束語
教育部允許教育技術專業培養信息技術教師，為教育技術專業的發展指出了一個方向。對教育技術專業現行的課程體系來說，培養信息技術教師不僅僅是換一個名稱、增加幾門課程就能做到的。當然，教育技術的現狀與信息技術教育的要求之間的差距不可能一下消除，但我們不能長期處于充數狀態。我們一定要對教育技術專業和信息技術教育有一個清醒的認識，看清自己的長處與不足，克服浮燥炒作的作風，腳踏實地，按《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》要求完成信息技術教師的培養工作。這樣，教育技術專業培養的信息技術教師才有可能得到社會認可。如果教育技術專業總是跟著潮流走，在多個方向上需要什么教什么，急功近利，長此以往是難以擺脫領域發展模式而形成一個穩定的學科的。
其實，按筆者觀點，教育技術研究的長遠目標是實現教學自動化，相應地，教育技術專業培養的是具有一定教與學理論基礎（內容不必很多，目的是要能與各學科教師在教育層面進行溝通，這也是與計算機專業的主要不同之處）的信息技術人才，他們要能夠將各學科教師的教學內容和方法技術化。按這樣的思路，教育技術專業本科生至少要達到《普通高中技術領域課程標準（信息技術部分）》對信息技術教師的能力要求，只是教育技術專業本科現行的培養目標、核心能力、課程體系并沒有向這個最高目標發展。如果教育技術專業能夠調整到這個方向，教育技術專業將是培養信息技術教師的首選專業。
本文主要從信息技術能力和在各學科領域應用信息技術的意識兩個方面對教育技術專業培養信息技術教師應考慮的問題進行了一定的論述，對信息技術素養的其他方面，如開展合作并解決學習和生活中實際問題的能力；遵守道德與法律法規、形成與信息社會適應的價值觀和責任感等，都是深層次的、綜合的復雜問題，本文沒有探討。
人工智能教學設計范文6
關鍵詞：電氣工程訓練；電工電子技術；應用
引言
我國開展工程教育專業認證的目的是促進工程教育改革，加強工程教育實踐，進一步提高工程教育的質量；建立與注冊工程師制度相銜接的工程教育專業認證體系；吸引工業界廣泛參與，進一步密切工程教育與工業界的聯系；促進我國工程教育實現國際互認。
一、電氣工程訓練與電工電子技術教學現狀分析
（一）電氣工程訓練現狀
電氣工程訓練在電氣工程的實際教學過程中起著重要的作用。利用電氣工程培訓可以提高學生維護、管理和實際操作相關電氣工程實驗裝置、設備和工程技術的能力，這也是提高學生實踐能力的一個非常重要的途徑。在相關的教學過程中，電氣工程專業增設實訓課程的主要目的是讓學生接觸到一些實際的環境，對相關的操作和實驗步驟有一個基本的了解。電氣工程的培訓內容一般包括實際操作和電氣電子技術、電氣安全常識等基礎知識。目前電子工程相關的培訓課程安排很不合理，缺乏相關的實踐內容，讓學生學以致用。
（二）電工電子技術教學現狀
電工電子技術課程是一門涉及電工電子學基本知識和實踐技能的學科，是高職高專機電類專業必須掌握的一門專業基礎課程。電工電子專業與其他專業不同，其實踐性比較強，只有多進行實踐教學，才能讓學生更好地掌握所學知識。然而，在實際進行電工電子專業教學時，大部分教師依然采用傳統講授式的教學方式，即教學模式依然停留在概念講解、列舉實例與做習題三點一線的階段。電工電子專業理論知識本身比較復雜難懂，用這種傳統講授式的教學方式，學生只能被動性地接收教師所教知識，長時期的學模式下，學生對電工電子的學習積極性也會降低。盡管現階段大部分職業院校開始利用多媒體設備，播放課件進行電工電子教學，但很多教師由于專業素養比較低，很少根據學生的學習情況進行課件制作，多是從網上下載課件進行教學。在這種枯燥乏味的教學氛圍下，學生的創新能力與主動學習積極性難免會出現下降情況。
二、提高電氣工程訓練與電工電子技術教學效果的建議
（一）重視實踐教學，強化能力培養
強化實驗實踐教學，構建“實驗教學、綜合實踐和創新創業訓練”三位一體的實踐教學體系。結合專業實際科學設置創新創業綜合實踐模塊，充分挖掘模塊中的創新思維與創業能力提升的元素或內涵。通過開展創新創業實踐、學科競賽、學術報告、、專利和自主創業等情況均可折算學分，多修學分可以置換選修課程學分。根據專業培養實際，靈活設計課程見習、畢業實習（實訓）、社會實踐等活動；充分利用寒暑假時間靈活開展相關實習（實訓）、實踐活動；積極開展校內外實踐協同育人，合作共建專業、實驗與實訓平臺，推動師資與課程等資源共享；鼓勵同國內外知名學校開展學分互認、訪學、第二校園經歷等類型多樣的交流學習。
（二）創建智能學習助理，提高學生學習針對性
在電子電工技術教學活動融入人工智能技術，創建互助式智能學習助理。該助理可根據用戶當前和歷史的學習行為，為用戶自動地提供相適應的學習內容的重難、難點，同時實現智能批改、自動答疑等功能。這不僅增加了教學活動的趣味性，更發揮了學生的主觀能動性。智能學習助理還會對學生的學習態度和學習行為進行智能分析。智能學習助理要充分運用人工智能技術，依據學生的課堂表現、作業情況、實驗操作等模塊做出綜合分析與評估，給學生提出針對性的意見和建議，不斷提高學生的電子電工技術課程學習成績。智能學習助理要類似于“天貓精靈”“小愛音箱”等智能助手，涵蓋電子電工技術課程所需的學習資源，便于學生在學習過程實時搜索查詢。
（三）推進課程改革，強化以學生為中心
以培養目標和畢業要求為出發點，以專業認證標準為指導，基于社會需求，以倒推的方式設計課程體系和教學內容，加強橫向聯系，跨學科、跨專業建立基礎平臺課程，開展分層分類教學改革，加強縱向貫通，在不同模塊間開展教學研討。構建“課程-能力”關系矩陣，突出課程設置與教學內容對畢業要求達成的支撐作用，課程整合、課程、課程優化、課程趨新，解決因人設課、課程內容重復、課程內容陳舊等問題，形成層層相扣、緊密支撐的課程結構。
（四）以任務驅動進行教學設計教學設計是為了實現課程的教學目標，依據課程內容、學生特征和環境條件，將教學諸要素有序安排，確定合適的教學方案的設想和計劃。本課程針對8個不同的項目，依據行為導向原則，以任務為最小單元，將每個任務按照資料獲取、任務方案設計、任務的實施與測試、任務評價的完整過程進行。職業院校的學生最大的弱點就是理論基礎薄弱，如何貫徹好職業教育“實用為主，夠用為度”的原則，是值得深思的。很多職業項目化課程在設計過程中過度弱化了理論知識的傳授，導致很多學生沒有形成系統的理論知識，無法舉一反三。因此，教學項目設計過程中注重理論教學與實踐教學一體化，匹配本門課程知識能力目標和專業能力目標。
