人工智能与教育教学精选(九篇)

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第1篇：人工智能与教育教学范文

1992年国家教委颁布的《义务教育课程方案》就已阐明了义务教育阶段素质教育的课程结构。其中《九年义务教育全日制小学数学教学大纲》所规定的小学数学的教学目的和要求，就是小学数学学科的素质教育目标。

《大纲》的“前言”部分开宗明义，“掌握一定的数学基础知识和基本技能，是我国公民应当具备的文化素养之一。……从小给学生打好数学的初步基础，发展思维能力，培养学习数学的兴趣，养成良好的学习习惯，对于贯彻德、智、体全面发展的教育方针，培养有理想、有道德、有文化、有纪律的社会主义公民，提高全民族的素质，具有十分重要的意义。”从而明确提出了以提高公民素质为学科教学的总目标。在“教学目的和要求”部分提出了包括知识、能力、思想品德教学的目标结构。在“各年级的教学内容和教学要求”部分又对上述目标结构中的各子项分年级、分单元提出了层次分明、具体明确的要求，形成了小学数学学科教学的三级目标体系。

作为基础教育中的一门重要学科，只要认真实施《大纲》，使学生掌握最基础的数学知识，重视发展智力、培养能力、结合学科特点对学生进行潜移默化的思想品德教育和美育，对学有余力、爱好数学的学生因材施教，发挥特长，必将促进小学生科学文化素质、心理素质、思想品德素质和审美素质等基本素质，以及个性素质的发展，从而充分发挥小学数学学科所特有的，不可替代的育人功能。

小学阶段是儿童身心发展的重要时期，在数学教学中结合教材、结合形势、结合学生实际，通过学生的认知活动有机进行思想品德教育，能够促使小学生知、情、意、行诸方面和谐发展。

认知能力是小学心理发展的重要方面，其核心是思维能力。数学作为一门抽象性、逻辑性很强的基础学科，责无旁贷地被公认为“思维的体操”。所以《大纲》指出，“小学数学教学要使学生既长知识，又长智慧。……在加强基础知识教学的同时，要把发展智力和培养能力贯穿在各年级教学的始终。”十多年来的教改实践证明，组织良好的数学教学能使小学生的初步逻辑思维能力、良好的思维品质和认真思考的习惯得到培养。

所谓“组织良好”的教学，许多教师的实践证明是把概念教学置于传授数学知识的中心地位，遵循儿童认识概念的规律进行教学。因为数学概念是数学知识的基石，是生活中普遍存在的数量关系和空间形式的本质属性的概括的反映。掌握了概念，就能引起广泛的迁移，举一反三，触类旁通，形成能力。然而正因为数学概念比较抽象，小学生认识水平较低，概念教学成为公认的难点。突破这个难点的关键是遵循儿童的认识规律。随着社会的改革开放，儿童获得信息的途径日益增多，小学生已经有比较丰富的感性认识。教学中正好引导学生联系生活实际，运用已有感性材料获取典型表象。如借助学生外出旅游所看到的里程碑之间的距离，建立“千米”的概念。引导学生动手操作，通过画、剪、分、拼、摆、观察、体验操作过程，形成表象。再通过对表象的分析、综合，抽象、概括，得到概念。学生在形成数概念的基础上运用运算定律、性质、法则、公式，经过训练形成整、孝分数四则计算的能力；运用概念进行判断、推理，发展初步的逻辑思维能力；通过形体概念的积累建立空间观念；综合种种能力以解决简单的实际问题。显然，建立概念、运用和积累概念的过程就是发展儿童思维、培养数学能力的过程。人教版义务教材小学《数学》课本比较充分地体现了这一过程。然而“应试教育”只看试卷反映的结果，忽视上述儿童心理发展的重要过程，使一 个时期来的数学教学工作在一定程度上误入歧途。

小学数学知识中蕴涵着丰富的思想内容。联系九宫填数、古算术题、圆周率等材料教育学生，我国是具有五千年历史的文明古国，中华民族是勤劳智慧的伟大民族，为世界文明的发展作出了重大贡献，小学生的民族自豪感油然而生。在学习数学知识的同时，让学生领略事物是不断发展变化，并能在一定条件下相互转化。例如两个量相比较的关系随着条件的变化而转化，当两量一一对应时，它们相等，当不能一一对应时，它们不等；两个不等量相比较，以较小量作为标准进行差比时，得到“多几”，以较大量作为标准进行差比时，得到“少几”；以较小量作为标准进行倍比时，得到“倍数”，以较小量作为标准进行倍比时，得到“分数（率）”。此外，将“点”延伸就成为“线”，将“线”延展就成为“面”，将“面”平移、旋转就成为“体”，从而潜移默化地受到辩证唯物主义观点的启蒙教育。由于数学具有高度的抽象性，同时也就具有应用的广泛性。我国经济发展的各项统计数据、日常生活中的常用数据，都是自编应用题的好材料；让学生自己收集数据进行“多位数读、写”练习，进行绘制简单统计图表的练习；通过对数据的感知更加热爱伟大的社会主义祖国。

培养小学生学习数学的兴趣，是培养正确的学习目的的先导。因为兴趣是儿童学习积极性中一个最活跃的心理因素，结合教材向学生介绍趣味数学知识，常常能有效地唤起小学生的好奇心和求知欲；结合练习课和活动课组织数学游戏和竞赛活动，在活动课上讲数学家的故事，能激发小学生的好胜心和成功欲，进而鼓励他们从小立志，逐步培养正确的学习目的。

美感是人接触到美的事物所引起的一种赏心悦目的心理状态，是对美的感受、欣赏和评价。数学知识所蕴涵的和谐、统一以及解决数学问题的技巧也能给人以美感。数学课上教师端庄亲切的仪态，简练明快的语言，规范工整的板书，匀称精确的范图，鲜明雅致的教具，师生间和谐默契的交流，都使学生感到愉悦；几何图形的对称，运算定律、方程等号两边的巧妙平衡，数学概念的概括和简约，数学推理的严谨和简洁，数学解题方法的巧妙，都能让学生体验到数学知识简明、和谐、整齐、统一的美，从而培养他们的数学美感，激发创造美的热情，陶冶高尚情操。

习惯是一种稳定的、由多次重复而巩固下来的自动化的行为方式。小学生可塑性、模仿性强，小学阶段是养成良好学习习惯的最佳期。好的习惯一经养成，终身受益，反之，不良习惯一旦形成却难以纠正。要学好数学，必须要有“认真、严格、刻苦钻研的学习态度，独立思考、克服困难的精神，计算仔细、书写整洁、自觉检验的学习习惯。”在小学数学教学中要有计划有步骤地培养学生良好的学习习惯，先晓之以理，提出每阶段的明确要求，然后反复训练，强化印象。这样持之以恒，坚持数年，必有成效。可是“应试教育”视思想品德教育为额外负担，以“应试”作为学生学习的目的，逼迫学生承担超负荷的“大运动量”训练。师生间哪有情感交流？更无美感可言了。

综上所述，组织良好的数学教学，能使小学生知、情、意、行和谐发展，具有整体育人功能。

然而小学生的身心处于发展阶段，没有定型，往往因为学习环境、学习习惯等因素影响学习成绩。也许有的“大器晚成”者尚未显示出来，也许有的智商较高者因求知欲得不到满足而兴趣别移。教师要充分利用数学活动课阵地，发现和培养数学特长生，适当地扩大他们的知识面，让他们做一些富有思考性的题目，最大限度地发展其数学潜能。至于大面积参加数学竞赛培训，以竞赛为升重点中学的“敲门砖”，加重学生负担，干扰正常教学，显然是“揠苗助长”，违背规律，同样是不可取的。

第2篇：人工智能与教育教学范文

关键词：人工智能技术；教学方法；编程能力

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）16-3865-02

1 概述

2008年11月16日，中国科协成立50周年新闻会在北京召开。在新闻会上，“五个10”系列评选活动，即10位传播科技的优秀人物、10部公众喜爱的科普作品、10个公众关注的科技问题、10个影响中国的科技事件、10项引领未来的科学技术评选结果揭晓。10项引领未来的科学技术是：基因修饰技术；未来家庭机器人；新型电池；人工智能技术；超高速交通工具；干细胞技术；光电信息技术；可服用诊疗芯片；感冒疫苗；无线能量传输技术。

人工智能技术学科是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。指人类的各种脑力劳动或智能行为，诸如判断、推理、证明、判别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动，可以用某种智能化的机器来予以人工实现[1]。

通过《人工智能技术》课程的学习，使学生对人工智能技术的发展概况、基本原理和应用领域有深入了解、对主要技术及应用有一定掌握，并对现代人工智能技术发展的方向有所研究。通过人工智能技术课程的学习与研究，启发学生对人工智能技术的兴趣，培养知识创新和技术创新能力，并能将人工智能技术融入到今后所开发的计算机软件之中。

《人工智能技术》是一门众多学科交叉的新兴课程，其涵盖范围广，涉及知识点多，知识更新快，内容抽象，不容易理解，理论性强，而且需要较好的数学基础和较强的逻辑思维能力，这给该课程的讲授带来了一定困难。《人工智能技术》也是一门应用型学科，怎样将理论运用到实践中，使学生将学到的人工智能技术知识和思想运用到自己的实际课题，这也是该课程需要解决的问题之一。

因此，对《人工智能技术》课程教学来说，我们要了解课程的最新信息，把握课程的特点，帮助学生找到好的学习方法，使他们能充分发挥自己的创新思维能力，提高学习兴趣，该文给出了《人工智能技术》课程的教学与实践的探索。

2 教学与实践的探索

2.1 教材和实验教学内容的选取

1） 人工智能技术是整个计算机科学领域发展最快，知识更新最快，最前沿的学科之一。在教材选用方面，我们采用了蔡自兴教授等主编，由高等教育出版社出版的《人工智能基础》这本教材。蔡自兴教授的主要研究领域为人工智能、机器人学和智能控制等。这本教材是作者在美国国家工程院院士、普度大学教授傅京孙先生的指导和鼓励下编写，借鉴了国内外人工智能技术研究领域专家的最新研究成果和学术书籍的长处，该书比较全面地介绍了人工智能技术的基础知识与技术，材料新，易于理解，兼顾基础及应用[2]。

此外，我们还给学生自主学习提供多种类型的学习资料，其中包括参考书目，如：Russel S， Norvig P.等编著的《Artificial Intelligence： A Modern Approach》一书，人工智能技术国内外期刊，如电子学报，计算机学报，人工智能与模式识别，Artificial Intelligence，Journal of Artificial Intelligence Research，Engineering Applications of Artificial Intelligence和International Joint Conference on Artificial Intelligence，AAAI： American Association for AI National Conference等人工智能技术会议，使学生能够掌握人工智能技术的更多前沿动态，提高学习兴趣。

2） 配套的实验教学内容。《人工智能技术》是一门理论性和实践性都很强的课程，实践性教学环节对该课程尤为重要。除了完成课本上的作业之外，还注重实验教学，培养学生的创新能力、算法设计能力和编程能力。首先，每个章节设置相应的实验，而实验内容经过严格的考虑，如：五子棋游戏，产生式系统，旅行商问题，传教士和野人问题，BP神经网络实现简单的分类，遗传算法、人工生命程序等，要求学生运用所学章节的知识，独立地设计和实现实验内容。实验报告包括简述实验原理及方法，给出程序设计流程图，源程序清单，实验结果及分析等内容，通过这种方式，进一步加强学生的信息获取能力和研究能力。

2.2 教学方法和手段的改革

人工智能技术课程交叉性强，涉及面广，传统的教学方法手段单一，缺少交流，课堂气氛沉闷，激发不起学生的学习兴趣，教学效果不理想。人工智能技术这门课程内容抽象，如何激发学生的学习兴趣是本课程需要解决的主要问题，也是关系教学改革成败的关键。本课程需采用多种方法进行教学，以此来激发学生的学习兴趣。

1） 问题启发式教学。《人工智能技术》这门课程中有很多似是而非、引人入胜的问题，主要是用计算机模拟人类的智能来解决这种问题。在教学中，有目的的提出这些问题，鼓励学生思考，提出自己的想法和解决方案，并进行分析和比较，这样强化学生的主动学习意识，提高学习积极性[3]。

2） 个性化学习和因材施教。学生中存在计算机专业和非计算机专业本科毕业的差别，由于他们每个人的基础不同，有的计算机知识比较匮乏，因此有必要针对每个学生的学习进度，课堂作业和实验报告情况进行及时评估，对学生提出个性化的教学。例如：在实验教学中，要求有能力和兴趣的学生可以做探究性和创新性的附加实验，从而引导学生发挥个性的空间，而对稍微吃力的学生则要求完成基本的实验，更注重基础知识的学习和夯实，这样就能达到因材施教的目的。同时对不同层次的学生进行分析，进一步提出学习建议，并进行有针对性的指导。

3） 多媒体使用和多学科知识的融合。本课程PPT课件图文并茂，提纲挈领，便于学生理解。课堂讲授、板书与PPT手段相结合，注重课程中的关键词用英文表示，并适当指定英文参考书，使学生能够接触国外文献资料，加深对学习内容的理解，获得更宽广的知识。PPT课件运用了大量多媒体技术，如动画、声音、图像，通过动画和视频演示抽象的概念、算法和过程，使人工智能技术中抽象的知识形象化，在课件中融入了文学，历史等其他学科的相关知识，便于学生较好地理解知识难点和重点[4]。

4） 师生互动和课内外答疑。在教学中，改变了传统的老师讲，学生听的教学模式。针对人工智能技术的实用性，适当提问，收集学生学习情况，尽量使用实例进行讲解。设置了实验讲解互动课程，对于实验的讲解，学生可以提出疑问，然后在课堂上展开讨论，学生可以看到问题从提出、分析到解决的整个过程，让学生自己在讨论中总结结论。为了解决教学中存在的疑难问题，还设有课后答疑，使学生能将所有的问题都理解透彻。

5） 理论研究与实践结合。在教学内容的安排上，注重学生的理论研究和动手能力，适当布置一些课程相关的论文和实验编程。通过课程论文，可以培养学生钻研问题的兴趣； 通过查阅科技文献使学生掌握如何查找相关文献的技能，可以培养学生撰写科技论文的能力。通过实验实践，使学生可以更加清楚地了解人工智能技术基本概念和难点，也能了解算法的设计具体运行过程，并对其进行验证，提高了学生的编程能力和和学习兴趣。

6） 考试考核方式改革。本课程的考核考试也是一个值得探讨的问题，本课程应采用多种综合考试方法，注重学生对基础概念、知识和基本的技能的掌握以及理论联系实际的能力。平时作业考核成绩，实验实践教学成绩、提交课程论文成绩，以及最后的期末考试成绩形成一种有效的考试考核方法，促进学生主动学习，提高教学质量。实验的评价指标在于算法设计、编程的准确性和实验结果及分析。课程论文评价指是选题是否严谨科学和具可研究性，论文结构、思路是否严谨，论文内容科学性、正确性，能否提出自己的见解。考查查阅科技文献的能力主要通过是否查找到权威的、最新文献以及撰写是否规范。

2.3 学生学好《人工智能技术》课程的建议

《人工智能技术》是一门理论与实践相结合的应用课程，学生如何学习这么课程，也是我们应该探讨的问题。

学生应该正确看待《人工智能技术》这门科学的发展。人工智能技术孕育于20世纪30、40年代，形成于60、70年代，发展至今，人工智能技术只有短短60多年的历史，它是一门不断发展和完善的崭新学科，还有许多课题处于探索中，理论和技术还远未成熟，我们应该对它有科学的认识。

针对非计算机专业本科毕业的学生，除了课堂听讲之外，还应该课下自学该课程的先修课程，如：数据结构、离散数学等课程。人工智能技术中涉及到大量的数学知识，如：模式识别需要具有较好的概率论，数理统计知识，另外还会用到少量随机过程、模糊数学的一些知识。人工智能技术是一门应用课程，编程语言的掌握必不可少，涉及到SVM算法，粒子群算法，免疫算法神经网络，遗传算法等算法，实现这些算法要求学生具有较强的编程能力。

学生应该多读，多查阅资料，特别是国外的期刊文献和重要国际会议论文，多了解人工智能技术最前沿的信息，理论联系实际，加深对基本算法的理解，并将人工智能技术的知识运用到自己所研究的领域，以做到学以致用。

3 结论

人工智能技术在一定程度上代表着信息技术的前沿，该文对《人工智能技术》的课程教学进行了一些探讨，教学与实践效果有了显著提高，但仍然有许多方面还需要我们继续探讨和改进。

参考文献：

[1] 蔡自兴，徐光佑.人工智能技术及其应用[M].北京： 清华大学出版社，2003.

[2] 蔡自兴，肖晓明，蒙祖强，等.树立精品意识搞好人工智能技术课程建设[J].中国大学教学，2004（1）：28-29.

第3篇：人工智能与教育教学范文

关键词：人工智能；信息素养；信息技术

中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)35-2417-02

Artificial Intelligence Education and Middle School Students Information Literacy

WU Wen-tie

(Mathematics and Computer Institute of Mianyang Normal University, Mianyang 621000, China)

Abstract: Information Literacy in the Information Age is a national basic literacy, artificial intelligence represents a cutting-edge information technology. Based on the analysis of information quality and substance of the definition on the basis of exploring the field of artificial intelligence research, as well as in education, put forward the theory of artificial intelligence and technology courses in secondary education should be in a more systematic, comprehensive Improve the information literacy of students.

Key words: artificial intelligence; information literacy; information technology

1 信息素养的定义及其内涵

“信息素养”一词最早产生于信息技术和信息产业发达的美国, 是随着现代信息社会的逐渐形成而对国民提出的一种兼跨人文和科学范畴的综合性个人素养要求的描述。随着研究的深入，人们对信息素养的认识也在不断深化。

1974年美国信息产业协会主席保罗・泽考斯基最先提出信息素养的概念, 他认为信息素养是“利用大量的信息工具及主要信息源使问题得到解答的技术及技能”。1992年美国图书馆协会提出：“信息素养是人能够判断何时需要信息, 并且能够对信息进行检索、评价和有效利用的能力。”同年, 道尔在《信息素养全美论坛的终结报告》中给出了一个较为全面的定义：一个具有信息素养的人, 他能够认识到精确和完整的信息是作出合理决策的基础, 他能够确定对信息的需求, 能够形成基于信息需求的问题, 能够确定潜在的信息源, 能够制定成功的检索方案, 从包括基于计算机的和其他的信息源中获取信息、评价信息、组织信息用于实际的应用, 将新的信息与原有的知识体系进行融合以及在批判性思考和问题解决过程中使用信息。

综上所述, 虽然研究人员从不同的视角界定了信息素养的定义, 但可看出, 信息素养既包括认知态度层面上的内容, 也包括技术层面、操作层面和能力层面上的内容。概括起来讲, 信息素养主要包括信息意识、信息能力和信息道德三个方面：

1) 信息意识。信息意识是信息素养的首要因素, 主要指人们对信息及其交流活动在社会中的地位、价值、功能和作用的认识, 换句话说, 就是指人们对信息的判断、捕捉的能力。信息意识的强弱将直接影响人们利用信息的程度和效果。人们只有有了信息意识,才有可能有信息的需求, 进一步去寻找信息和利用信息, 并主动学习与信息处理有关的技术。

2) 信息能力。信息能力是信息素养的重要方面, 是指人们获取信息、处理信息、利用信息、创造信息、交流信息的技术和能力。人们只有掌握一定的信息技能, 才能有效地开展各种信息活动, 有效地利用信息和创造信息, 充分发挥信息的价值, 变信息为动力和优势。

3) 信息道德。信息道德是指人们在整个信息交流活动过程中表现出来的信息道德品质。它是对信息生产者、信息加工者、信息传播者及信息使用者之间相互关系的行为进行规范的伦理准则, 是信息社会每个成员都应该自觉遵守的道德标准。

2 人工智能的研究领域

人工智能的研究领域非常广泛, 而且涉及的学科也非常多。目前,人工智能的主要研究领域包括：专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、机器人学、智能决策支持系统及人工神经网络等。下面主要介绍在网络教育环境中常用的智能技术。

2.1 专家系统

所谓专家系统就是一种在相关领域中具有专家水平解题能力的智能程序系统, 它能运用该领域专家多年积累的经验与知识, 模拟人类的思维过程,求解需要专家才能解决的困难问题。

2.2 机器学习

“学习”是一个有特定目的的知识获取过程, 其内在行为是获取知识、积累经验、发现规律; 外部表现是改进性能、适应环境、实现系统的自我完善。所谓机器学习, 就是要使计算机能模拟人的学习行为, 自动地通过学习获取知识和技能, 不断改善性能, 实现自我完善。机器学习主要研究学习的机理、学习的方法以及针对相应的学习系统建立学习系统。

2.3 模式识别

所谓模式识别,是指研究一种自动技术。计算机通过运用这种技术,就可自动地或者人尽可能少干预地把待识别模式归入到相应的模式类中去。也就是说,模式识别研究的主要内容就是让计算机具有自动获取知识的能力,能识别文字、图形、图像、声音等。一般来说,模式识别需要经历模式信息采集、预处理、特征或基元抽取、模式分类等几个步骤。

2.4 人工神经网络

人工神经网络是指模拟人脑神经系统的结构和功能, 运用大量的处理部件, 由人工方式建立起来的网络系统。它是在生物神经网络研究的基础上建立起来的,是对脑神经系统的结构和功能的模拟, 具有学习能力、记忆能力、计算机能力以及智能处理功能。其中学习是神经网络的主要特征之一, 可以根据外界环境来修改自身的行为。学习的过程即是对网络进行训练的过程和不断调整它的连接权值, 以使它适应环境变化的过程。学习可分为有教师(或称有监督)学习与无教师(无监督)学习两种类型。对神经网络的研究使人们对思维和智能有了进一步的了解和认识,开辟了另一条模拟人类智能的道路。

3 人工智能技术在教育中的应用

3.1 智能搜索引擎

随着互联网站点和页面的激增以及网络用户队伍的不断壮大,信息检索成为人们利用Internet的重要途径。但是在浩瀚的网页海洋中寻找有用的信息并不容易,需要借助有力的检索工具如搜索引擎等等。目前一些著名的搜索引擎有:GOOGLE、YAHOO、EXCITE、INFOSEEK等,他们各有特色,但仍存在不足之处,如检索到的无关信息过多以及检索结果排序较混乱。智能化信息检索是信息检索的新分支,它是人工智能和信息检索的交叉学科。它在对内容的分析理解、内容表达、知识学习等基础上实现检索的智能化,这样可以节省学习者在检索中花费的时间,帮助学习者提高检索效率。智能化信息检索所用到的人工智能技术有专家系统、自然语言处理和知识表示。

3.2 智能体(agent)

agent技术早在70年代出现在人工智能领域,通过感知、学习、推理以及行动能够基于知识库的训练模仿人类社会的行为。随着其进一步发展,它在远程教育领域发挥着越来越重要的作用。一套完整的远程教育系统中包含许多子系统,如答疑、作业、考试、交互等等子系统。这些子系统都有各自的数据库用来存储信息。为了提高整个系统的智能性,可以引入智能技术,把众多子系统的数据库链接起来,实现信息资源的共享。通过分析这些信息,智能技术可以发现学习者的个别特征(如兴趣爱好信息、点击知识点信息统计、交互日志等等),并根据这些特征量身订做出适合学习者的学习方案,也有助于教师及时掌握学习者学习过程中的动态信息。

3.3 智能CAI(ICAI)

随着计算机技术的飞速发展,计算机辅助教学(CAI)已受到教育界的重视,成为学科教学改革的一种重要手段。许多学校都在开发CAI课件,但大多数CAI课件只是机械地按照教学设计者事先设计好的教学模式和内容向学生传授知识,并没有体现出个性化学习,无法做到因材施教。

智能CAI是以人工智能技术为核心,使CAI系统能够根据学生的学习情况等因素分析学生的特征,合理安排教学内容、变化教学方法去满足个别教学的需要。使用智能CAI进行教学能够克服传统CAI的不足,显著提高教学效果,是CAI课件发展的趋势。

3.4 智能教学系统ITS

智能教学系统(intelligent tutoring system,ITS)是涉及人工智能、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,其研究的最终目标是由计算机负担起人类教育的主要责任,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。我国ITS的研究起步较晚,但近几年随着计算机的普及和教育软件需求增大,ITS的发展较快。ITS按照功能分为四个模块:专家知识模块、学生模块、教师模块、人机接口模块。

4 人工智能教育对学生信息素养的作用

人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是计算机科学的一个分支,是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科。换言之,它研究如何用计算机模仿人脑所从事的推理、证明、识别、理解、设计、学习、思考、规划以及问题求解等思维活动,来解决需要人类专家才能处理的复杂问题,例如咨询、诊断、预测、规划等决策性问题。人工智能也是一门涉及数学、计算机科学、控制论、信息学、心理学、哲学等学科的交叉和边缘学科。与一般的信息处理技术相比,人工智能技术在求解策略和处理手段上都有其独特的风格。人工智能研究处于信息技术的前沿,它的研究、应用和发展在一定程度上决定着计算机技术的发展方向。同时,信息技术的广泛应用也对人工智能技术的发展提出了急切的需求。今天,人工智能的不少研究领域如自然语言理解、模式识别、机器学习、数据挖掘、智能检索、机器人技术、人工神经网络等都走在了信息技术的前沿,有许多研究成果已经进入人们的生活、学习和工作中,并对人类的发展产生了重要影响。

综上所述,作为信息技术一个不可缺少的重要组成部分,人工智能的基本内容在中学信息技术课程中是不能不专门提及的,以往某些教材中用一两页篇幅作个简单介绍的方法根本不足以反映人工智能学科的全貌。因此,十分有必要在高中阶段的信息技术课程中专门设立人工智能选修课。我们认为,高中阶段开设人工智能课程可以在以下几个方面对学生的信息素养培养产生积极作用：

1) 多种思维方式的培养和信息素养的综合锻炼。

现实世界的问题可以按照结构化程度划分成三个层次：结构化问题,是能用形式化(或称公式化)方法描述和求解的一类问题;非结构化问题,难以用确定的形式来描述,主要根据经验来求解;半结构化问题则介于上述两者之间。一般说来,中学阶段开设的传统意义上的信息技术课程中所介绍的信息技术,例如多媒体技术、网络技术、数据库技术、算法与程序设计等,都是求解结构化问题的基本技术。而人工智能技术则是解决非结构化、半结构化问题的一类有效技术。

把人工智能课程引入我国现行的高中信息技术教育,可以让学生在体验、认识人工智能知识与技术的过程中获得对非结构化、半结构化问题解决过程的了解,从而培养学生的多种思维方式,达到提高信息素养的目的。通过人工智能课程的学习,学生还将了解人工智能语言的基本特征,学到智能化问题求解的最为基本的策略。

2) 体验人类专家解决复杂问题的思路,提高学生的逻辑思维能力。

这里以人工智能学科中“专家系统”技术的体验、学习与应用过程为例进行说明。在专家系统的应用过程中,一个实际的专家系统不仅能够为用户给出相关领域的专家水平建议或决策,而且能够通过解释机制,以用户容易理解的方式解释专家系统的具体推理过程。学生可以向专家系统提出诸如“为什么(Why)”、“如何(How)”、“如果……会怎么样”等问题,系统接受用户的问题指令后,可以根据推理的逻辑进程,即时将答案呈现给用户,整个过程如同教师与学生在进行面对面的教学。在该过程中,学生可以充分体验人类专家的求解思路和推理风格,有助于提高他们的分析、思维与判断能力。

另一方面,在专家系统的教学过程中,可以要求学生自行构建由产生式规则组成的知识库,或进一步利用工具软件来开发简单的实用型专家系统。为了完成该项工作,学生一开始就要编制开发规划、制定知识获取策略,并具体付诸实施,这是一个不断深化的过程。学生还得明确与系统有关的所有变量或相关的因素,并且将这些变量和因素转化为问题求解,得出相应的结论。在进行一系列问题求解分析之后,运用产生式规则来表示知识,以此建立起来的专家系统还可以让其他学生去运用和体验,具有一定的实用价值。

由于专家系统中的知识组织与推理过程是对人类专家思维方式的一种模拟,因此上述知识库的组织和系统的推理过程能够较好地体现学生的思维过程。在建造知识库过程中,学生需要将原来零碎的未成型的知识概念化、形式化和条理化,从而内化为学生自己的东西。所以,建造知识库的过程不但能反映学生的学习过程,而且有助于学生对该领域知识的深层思考并有利于长久记忆,同时也学会了专家系统的基本开发技术。正如美国著名的学习论专家Jonassen所指出的：那些自行设计专家系统的学生将会在这种活动中受益匪浅,因为这是一个对所学知识进行深度加工的过程。

3) 了解信息技术发展的前沿,激发对信息技术未来的追求。

人工智能技术在一定程度上代表着信息技术的前沿,通过人工智能知识、技术的学习与体验,高中学生能够对信息技术发展的前沿知识有一定程度的了解,这样有助于他们开阔视野,培养兴趣,激发对信息技术美好未来的追求,从而为今后进入大学或走向社会奠定良好的基础。

5 结束语

中学生的信息素养的培养是当前信息技术课的一个重要目标，而在现有的中学信息技术课程中，关于人工智能的知识只作了简单的介绍，学生们对于人工智能研究的广大领域不能有详细的概念，这对于中学生的信息化认识和信息素养的培养不够全面。因此在中学信息技术课中加大人工智能的知识介绍是信息技术课改革的重要内容。

参考文献：

[1] 雷晓庆.网络环境下大学生的信息素养及其培养[J].太原大学学报, 2004(2):38.

[2] 杜玉霞.美国信息素养教育与研究的启示[J].电化教育研究, 2005(10):42.

[3] 王永庆.人工智能原理与方法[M].西安:西安交通大学出版社,2002,1-53.

[4] 潘瑞玲,余轮.Agent技术在远程教育系统中应用的研究[J].微型电脑应用,2002,18(4):28-30.

[5] 吴战杰，秦健.Agent技术及其在网络教育中的应用研究[J].电化教育研究，2003(3):32-36.

[6] 张剑平.关于人工智能教育的思考[J].电化教育研究，2003(1):24-28.

第4篇：人工智能与教育教学范文

［关键词］职业教育 实践教学 信息化 育人功能

［作者简介］何胜晓（1973- ），男，江苏南京人，南京特殊教育职业技术学院康复科学系，讲师，博士，研究方向为教育与康复。（江苏 南京 210002）

［中图分类号］G712 ［文献标识码］A ［文章编号］1004-3985（2013）06-0163-02

信息化时代已经降临，人们的生产、生活及学习活动等都同网络与信息发生了日益密切的联系。人们的信息意识及信息能力在其社会生活及职业发展中的地位日益提高。作为培养适应一定职业及岗位需要的应用型人才的职业教育，实践教学环节在素质与能力培养中具有十分重要的地位。在社会各方面对所培养人才的信息素质与能力提出新要求的情况下，实践教学环节的信息化建设已经变得相当急迫，而实践教学环节的信息化也在人才信息素质与能力的养成中扮演着极其重要的角色。

一、职业教育实践教学环节信息化的迫切性

教育与职业自古就有密切的联系，或者说职业需求乃是教育出现的一个重要条件，而教育也是以满足职业性的需求为一个基本目的。在教育获得最初发展的很长时间里，它都是面对着一定的职业需求的，即使是学校教育也大多以培养从事教育职业的工作者，而大多数职业教育则由某一个行业的师傅在实践中进行授学，并以学徒的方式进行，现代的学位及毕业证书在原来也都只是从事某个职业的资格或资质证明。当现代社会日益变得复杂时，行业内部的传统职业教育方式就不能满足职业对技术及组织等复杂性的需求，从而将职业教育大规模地提升到了学校教育的高度，从事职业教育的学校也逐步获得了社会各界的广泛认可，政府等公共组织也积极推动传统学校教育的职业化转向。进入工业化时代后，职业教育与社会组织及技术的新发展日益发生了密切的联系，不论是蒸汽机时代，还是内燃机时代和信息时代，技术及社会组织日新月异的发展，对职业教育的影响越来越直接，也越来越深远，越来越具有根本性的决定意义与价值。职业教育的实践环节也愈发受到了技术的决定性影响，熟悉新技术及培养对新技术的实践应用能力成了职业教育实践教学的一个重要任务。最近20年来，电子技术、信息技术及网络技术在中国社会的各个领域都产生了普遍性的决定性影响，信息化在对社会各行各业产生广泛深远影响的同时，也对职业教育及其实践教学环节提出了新的迫切要求。

职业教育既是面向职业需求的，那么职业对信息化的普遍需求就向职业教育提出了进行普遍信息教育的要求，尤其是对职业教育的实践教学环节提出了信息化的高要求。第一，信息化对社会各个职业都产生了深远而重大的影响，信息与职业的结合是如此的紧密，甚至可以说社会的各行各业在很大程度上不仅都已经信息化了，而且信息化已经获得了以职业为界的行业特点，不同行业之间的信息化在特点及功能上有许多重要的不同点，比如会计行业的信息化建设就颇有行业特点，其他行业也不例外。这就要求职业教育能够在教育过程中展示某个或某些职业的特殊的信息化特征或特点，更多以实践教学的方式，形象、直观地展示职业领域信息化的最新成果。第二，职业对信息化的要求总是实践的，即职业对进入该领域的从业者总是要求其具有较高的信息化处理能力，这种能力除非经过实践是不能实际拥有的。实际上，职业教育的实习、实训等实践教学环节不仅是展示职业领域信息化的最新成果及状况，还力求使学生掌握职业领域基本的信息化能力，获得职业所需起码信息素质。第三，实践教学环节的信息化还可以充分利用信息技术及网络平台，充分发挥数据及场景模拟的作用，进行职业情境下的特定心理教育及应变能力教育，而特定心理及应变能力教育在职业人的养成过程中扮演着越来越重要的角色。

信息及网络技术已经在社会中获得了普遍应用，这不仅越来越要求各行各业的职业人具有较高的信息意识、信息素质及信息能力，而且还为职业人士利用信息手段快速成长提供了便捷条件。信息意识、信息素质及信息能力在职业人的发展中地位已经足够重要，以至于在职业教育中加强实践教学环节的信息化建设，通过实践教学进行信息方面的教育，已经刻不容缓。

二、职业教育实践教学环节信息化建设的内容

职业教育信息化作为教育信息化的一个重要组成部分，在最近十几年已经有了较大的发展，但信息化的程度仍然较低，其中主要的成绩是多媒体教学技术的普及。职业教育实践教学环节信息化在内容建设上要满足三个基本需要，其一是理论知识与实践技能相结合的需要，既要积极地将理论知识符合逻辑实践性地展现出来，以信息化的实践教学来巩固职业化的理论知识，也要信息化能够积极地促进职业所需要的理论知识转化为实践技能；其二是利用信息化技术中的模拟与仿真技术，开展职业所需要的使用信息技能与素质等的拓展训练，培养学生在职业生涯发展中所必需的信息意识、信息素质与能力；其三是利用网络信息技术的远程教育与情境模拟仿真训练功能，进行特定的职业训练。为顺利开展信息化的职业教育实践教学，职业教育实践教学环节的信息化建设还必须包含服务与管理的环节。鉴于职业教育实践和教学环节所要满足的上述诸多功能，我们拟对应地从三个方面来谈论职业教育实践教学环节信息化建设的基本内容。

职业教育实践教学环节的信息化对职业教育机构的信息高速公路建设及终端设备建设提出了新的要求。职业教育实践教学环节的信息化建设是整个教育信息化建设的重要组成部分，其首要的建设工作就是建设职业联系广泛、专业覆盖面广、便捷快速的信息高速公路，尤其要重视信息高速公路要延伸至实践教学环节，建立起与信息高速公路匹配的终端实验设备。高校的信息高速公路在走进课堂教育方面还存在明显的差距，信息化在实践教学环节也进行得很不到位，只能进行简单的单机演练，未能开展真正基于信息高速公路的信息化实践教学。教育信息化更多地还集中于图书馆及教务管理方面，而真正在教学方面则尚缺少真正意义上的信息化。职业教育的实践教学要实现信息化就必须将信息高速公路的终端落实在实习、实训等实践教学环节，要开通高速宽带网络，还要购置适当的软硬件设备，真正将信息高速的实践教学终端变成职业教育的加油站，使其承担职业实践与职业教育的转换功能。

职业教育实践教学课程的信息化与实践教学课程相对应，通常包含三个方面的基本内容：其一，实践教学的部分内容是为了巩固理论知识，使学生以实践的方式在实验室或实训中进行发现性学习，特别是在涉及职业领域的信息化理论知识方面。这就要求职业教育的理论课程要适应职业信息化的新要求，跟踪最新动态，开设相适应的实验、实践及实训课程，并尽可能将职业信息化的新趋势、新要求、新技术落实在实践教学环节，通过对职业中信息化技术的模拟演练，让学生在问题情境中进行发现性的学习。其二，实践教学的另一部分提供职业心理、职业伦理及职业应急等的实践与实训，这就要求职业教育的实践教学通过信息模拟与仿真，进行职业适应所需要的心理、伦理、应急等方面的基本训练。信息技术中的模拟及仿真技术可以提供非常逼真的工作情境或问题情境等，为准确到位地进行职业心理及伦理等的实践教学，提供了更科学有效的技术手段。其三，专门的信息及网络技术课程要加大实践教学的比重，要切实进行信息及网络技术的信息化实践教育，确实提高信息化在个人素质中的地位与比重，提高受教育者的信息素质及能力。

职业教育实践教学环节的信息化建设还需要实现管理及服务的信息化，搭建信息化的管理与服务系统，延伸实践教学的信息化教育功能。管理与服务系统的信息化建设至少包含两个方面的基本建设：其一是管理与服务系统的平台建设，建立健全信息化的管理与服务系统，开通电子服务，尽可能实现管理与服务系统的信息化。其二是实践教学环节要进行信息化的个，即实践教学可以利用信息高速公路，将职业的实践引进教育中来，延伸实践教学的环节，特别是可以将实践教学的辅导环节以信息化方式在时空上全面展开，使实践教学的辅导可以实现在时间及空间上的跨越性，拉近了职业教育与职业实践的距离。

三、职业教育实践教学环节信息化的育人功能

职业教育实践教学环节的信息化具有非常明显的育人功能。这也是我们坚持认为职业教育实践教学环节必须信息化的一个基本理由。所谓育人功能主要是指在信息素质与能力的培育方面，尤其值得肯定的是此处的育人还是与一定职业相对应的信息素质与能力的培育。这对于养成未来某个职业领域就业者敏锐的信息意识及较高的信息素质及能力来说，显得尤为重要和迫切。总的来看，在职业教育中，实践教学环节的信息化具有如下三方面的育人功能：

第一，实践教学环节的信息化，加大了职业教育信息化教育的比重，形象地展现了信息化教育本身，给受教育者带来了较大的感觉冲击。这种感觉冲击使他们加倍地感受到了信息化时代的迅速到来，感受到了信息化在自己即将进入的职业领域的强大而广泛的影响，有利于提高其信息化意识，增强接受信息化专门教育的自觉性和主动性，从而产生了较为广泛深远的教育意义与育人功能。

第二，职业教育实践教学环节的信息化还普及了信息化的技能，掌握信息化技能，无疑是职业教育实践教学环节信息化的第二个重要的育人功能。职业技能的养成必然是实践性的，职业所需的信息化技能的养成也不例外。职业教育信息化技能的实践养成则要求实践教学环节的充分信息化，这样既可以使学生在实践教学中接触多种多样的技术与技能，许多接触到的技术和技能都会在应用中被掌握，也可以有意识地进行信息化技能养成的训练，从而有利于学生掌握职业所需的基本的信息化技术与技能，落实职业教育实践教学环节在信息化教育方面的育人功能。

第三，职业教育的内容总是与职业需要紧密结合，在实践教学环节信息化中，职业实践被模拟或移植到教学活动中，造成了受教育者与职业信息化的实践密切接触、接受职业信息化教育的条件，从而发挥了职业性技能养成的育人功能。实践教学环节的信息化大大地拉近了职业领域最新技术发展与受教育者的距离，其中最重要的方面就是把职业领域信息化的最近状况呈现在教育中。职业教育实践教学环节的充分信息化，不仅可以使学生以发现式学习掌握职业领域的新技术，而且还使学生较为完整地掌握了职业领域新的信息化技术，有利于其创新性能力的养成及应用等。

［参考文献］

［1］黄德意.浅谈信息标准化建设对会计行业信息化的影响［J］.现代经济信息，2011（23）.

［2］黄新民，董文军，张沁文.高校信息化课程资源开发和利用的原则与方式［J］.教育与职业，2007（26）.

［3］骆四铭.学位的起源、发展及其特征［J］.比较教育研究，2006（4）.

［4］孙经红.旅游职业心理素质养成教育探析［J］.职业技术教育，2009（35）.

第5篇：人工智能与教育教学范文

关键词：强化；人文素质教育；提高；就业能力

由于专业教育的偏向，使得理工科大学生的人文素质相对偏低，这使得他们在文化素养、思想道德修养、创新能力、综合适应能力、价值观等方面略逊一筹，这就要求我们加强人文素质教育。面对大学生价值困惑，大学应通过强化人文素质教育提高理工科大学生综合素质，促进他们的成长，同时增强就业竞争力。

一、人文素质的内涵

在当今社会，人文素质的含义是指人们在人文方面所具有的综合品质或达到的发展程度。人文素质包括四个方面的内容：

1. 具备人文知识。人文知识是人类关于人文领域（主要是精神生活领域）的基本知识，如历史知识、文学知识、政治知识、法律知识、艺术知识、哲学知识、宗教知识、道德知识、语言知识等。

2. 理解人文思想。人文思想是支撑人文知识的基本理论及其内在逻辑。同科学思想相比，人文思想是有很强的民族色彩、个性色彩和鲜明的意识形态特征。人文思想的核心是基本的文化理念。

3. 掌握人文方法。人文方法是人文思想中所蕴涵的认识方法和实践方法。人文方法表明了人文思想是如何产生和形成的。学会用人文的方法思考和解决问题，是人文素质的一个重要方面。与科学方法强调精确性和普遍适用性不同，人文方法重在定性，强调体验，且与特定的文化相联系。

4. 遵循人文精神。人文精神是人文思想、人文方法产生的世界观、价值观基础，是最基本、最重要的人文思想、人文方法。人文精神是人类文化或文明的真谛所在，民族精神、时代精神从根本上说都是人文精神的具体表现。

在人文素质四个方面中，人文精神是核心。人文精神主要表现在：在处理人与自然、人与社会、人与文化的关系时，突出人是主体的原则；在认识和实践活动中，以人各种需要的满足为最终诉求，强调人是目的的原则；在人与物的比较中，突出人高于物、贵于物的特殊地位，强调精神重于物质，人的价值重于物的价值，生命价值优先的人道主义原则和人本主义原则；在人与人的关系中，强调相互尊重对方的人格尊严，突出人人平等的原则。人文素质的形成主要有赖于后天的人文教育。人文素质的培养重在培养涵养，培养人性、情感、欲望、情绪、人际关系等做人方面的素质。

二、强化理工科大学生人文素质教育的途径

（一）提升理工科大学设置的人文社会科学课程质量。

1. 早在八十多年前，就已非常明确地指出，在我国的大学教育乃至中学教育中，由于文理分割对于人才培养所造成的弊病，并采取各种措施加以克服，以图文理融通。1932年，他在武汉大学的一次演讲中说：“大学目的有二：一为研究学问，一为培养人格。”上世纪80年代以来，美、英、法、德等资本主义发达国家的高教改革，一改60年代提出的“学问中心论”，进一步提出“人的教育”模式，在课程设置上根据学生的心理结构所具有的知、情、意三大维度的特点，在注重知识结构的系统性和综合化的同时，重视情感教育和个人心理品质教育。眼下我国理工科院校开设人文社会科学课已经引起普遍的关注，各类课程的门数越来越多。但在开设的人文社会科学课程中涉及中华文明、中国文化、传统文化、传统道德类课程仍比较少，特别是能够深入浅出、比较全面系统、深受大学生欢迎的与中国传统文化相关的人文课程数量更少。这是因为缺乏称职的师资。现在高校中能把西方哲学课程讲得好的教师比较多，相对而言，能把中国传统文化的课程讲得好的教师不多，应采取措施加以改进。

（二）将人文素质教育纳入学校的教学管理和学生管理。

理工科院校应制定一定相关管理规定，将人文素质教育纳入到教学任务中，尽量将人文素质巨大活动渗透到专业教育之中，鼓励创造性地开展工作。学校应把学生参加人文素质教育，作为学生管理的重要工作之一，纳入正常管理，建立管理体系。将学生参加人文素质教育的情况，作为学生的重要考核资料进入档案管理，纳入学生评先、评优、评定奖学金等内容。

（三）积极开展艺术教育，激发学生的创造力。

人文素质教育如艺术等知识的普及和教育最为重要的功能是开发学生的右脑，培养学生的形象思维能力。20世纪60年代，罗杰・斯佩里博士在其历史性的裂脑实验中发现，人脑的两部分都有其自身独立的意识思维系列及其自身记忆。更为重要的是，他们甚至发现人脑的两边是用根本不同的方式进行思维的，亦即左脑易于用语词进行思维，而右脑却径直用感性表象来思维。换句话说，人的创造力主要来源于右脑的功能。因此，音乐与艺术等课程的设置对于理工科大学生创造潜能的开发无疑具有重要意义。《孝经》说： 移风易俗，莫善于乐。世界级音乐大师贝多芬说：“音乐是比一切智慧、一切哲学更高的启示，谁能渗透我音乐的意义，便能超脱寻常人无以自拔的苦难。”[4]许多著名的大科学家如爱因斯坦、杨振宁、李政道等都是对艺术情有独钟的。事实上，艺术的形象思维往往与创造性思维密切相关。科学艺术化、艺术科学化已成为当代潮流。科学与人文艺术是人类智慧的两个翅膀，彼此可以相互带动。这就要求我们要尽可能地开设一些人文艺术方面的专业或课程。

四、结语

理工科大学生既需要熟练的专业知识和技能，也需要良好的人文素质。人文素质在大学生漫长的职业生涯中起着至关重要的作用。为了提高理工科大学生就业能力和竞争力，必须强化理工科大学生的人文素质教育。同时，大学生人文素质教育是一项系统的工程，需要学校、教师、学生的积极参与。

参考文献：

[1] 李桂花.人文素质教育的时代内涵与创新[J].社会科学论坛（学术研究卷），2005（9）：56.

[2] 薛健飞，宣儒渊.理工科大学生人文素质现状及思考[J] .北京城市学院学报，2010（1）：21-22.

[3] 孙小礼.融通文理[M] .北京大学出版社，1993：8.

第6篇：人工智能与教育教学范文

关键词:学习对象元数据;学习导航;资源整合

随着无线互联网、“三网”融合等信息高速公路基础设施的逐步完善以及互联网教学资源的迅速增长,互联网作为一种信息与知识的传播手段正在改变教与学的关系。同时,现代社会对人才的多元化需求也要求学生具备通过互联网进行自主学习与评价的能力。

互联网教学资源具有数量多、形式多样、分布式存储、不断变化且无统一规范等特点。同时,教学资源与学习者及学科知识模型之间也没有统一的关联规范。对于大多数学习者而言,在利用含有海量教学资源的互联网进行学习时通常会迷失方向。为提高互联网优质教学资源的利用效率,迫切需要对互联网上不断增加的海量教学资源进行整合并为学习者提供个性化学习导航服务。关于教学资源整合以及学习导航的方法得到了广泛地研究[1-4]。

学习对象元数据(LOM, Learning Object Metadata)规范是IEEE采用的一种表示学习对象(教学资源)信息的规范。不但可以用于整合教学资源,还可以表示教学资源之间的依赖关系。

本文提出一种教学资源整合以及学习导航的框架,采用LOM表示教学资源元信息,利用XML表示LOM,并将LOM的XML数据转换为扩展知识结构图,并在扩展知识结构图的基础上实现教学规划与学习导航。

1基本框架

1.1基于学习对象元数据(LOM)的资源整合

全国信息技术标准化技术委员会(CELTS)教育技术分会制定了教育信息相关规范,CELTS将IEEE的学习对象元数据(LOM, Learning Object Metadata)规范封装在CELTS-3中,包括3个子规范,其中CELTS-3.1为信息模型规范,CELTS-3.2为元数据的XML绑定规范,CELTS-3.3为实践指南,CELTS-3.4为测试规范。LOM规范表示了学习对象的9大类元信息,包括:通用、生存期、元-元数据、技术、教育、权利、关系、评注、分类等。

LOM数据项如图1所示,有关LOM的详细描述参见文献[5-6]。

LOM数据项中,“关系”类信息描述了相关学习对象之间的关系,为学习导航提供了基础数据。CELTS-3.1 采用了Dublin Core关于学习对象关系的类别,其中“A基于B”和“A需要B”两类关系表示A依赖B,“B基于A”和“B需要A”两类关系表示B依赖A。

1.2基于扩展知识结构图(EKG)的学习导航

文献[7]提出了一种基于扩展知识结构图的教学规划方法,其中扩展知识结构图(Extented Knowledge Graph)定义为一个满足以下条件的有向无环图,(1)图中包含两类节点:知识节点和方法节点;(2)知识节点的后继节点为方法节点,表示完成该知识点教学的多种可选的教学方法。方法节点的后继节点为知识节点,表示运用该方法完成学习目标所需掌握的基础知识;(3)每个方法节点设多个置权值,表示不同的学习者通过该方法完成教学目标所需的费用。

一个示例性的扩展知识结构图如图2[7]所示。

LOM表示的学习对象(教学资源)信息可以很好的表示扩展知识结构图。设某一学习对象A(其标识为A),利用“A.通用类.标题”表示该学习对象所学习的目标知识点,学习对象A即为学习该目标知识点的一种学习方法,“A.教育类.难度”则表示该方法的初始难度,该难度值将根据不同学习者的评价进行调整。利用学习对象A来学习其目标知识点的基础知识集合则记录在“A.关系类”元数据中,包括所有“A.关系类.类型”为“A基于B”或“A需要B”的资源(用“A.关系类.资源”表示)。

1.3系统框架

系统管理学习对象(教学资源)元数据,学习者,教学专家(学习对象提供者)等信息,系统并不维护学习对象本身。系统基本功能包括:

1) 为教学专家提供接口,将学习对象的LOM信息录入到LOM数据库,并转化为XML表示形式;

2) 自动将XML表示的LOM数据库转换为扩展知识结构图;

3) 根据扩展知识结构图进行学习导航;

4) 为学习者提供接口,自主学习导航以及评价反馈。

系统结构如图3所示。

2人工智能教学资源整合和学习导航实例

以人工智能中状态空间搜索有关教学资源整合和学习导航为例,对上述系统加以说明。

与状态空间搜索有关的知识点包括:状态空间、状态空间搜索、盲目搜索、宽度优先搜索算法、深度优先搜索算法、启发式搜索、A*算法、A*算法的实现。学习这些知识点的依赖关系如图4所示。

以上示例分别说明了两个学习对象LOM的主要XML元素,前者的元素说明了“A*算法”对于“状态空间搜索”的依赖关系。与A*算法有关的部分教学资源如表1所示,由于篇幅限制其他资源的LOM表示从略,一种典型的学习路径为:(9)-(7)-(11)-(12)-(1)-(5)-(13)-(4)。

3结语

本文对教学资源整合以及学习导航方法进行了探索。提出一种教学资源整合以及学习导航的框架,采用LOM表示教学资源元信息,利用XML表示

LOM,并将LOM的XML数据转换为扩展知识结构图,并在扩展知识结构图的基础上实现教学规划与学习导航。后续工作将建立LOM的XML收集以及转换系统,为教学资料提供者以及学习者提供服务接口。

参考文献:

[1] 梁汉立. 基于概念网的知识组织与学习导航机制的研究[D]. 长沙:中南大学信息科学与工程学院,2003.

[2] 陈其晖,徐海宁,凌培亮. 基于知识点关系的学习导航系统建模方法研究[J]. 计算机科学,2007,34(12):193-196.

[3] 李益才,张小真. 模型驱动的智能教学系统分层规划的研究[J]. 重庆交通学院学报,2005,24(5):157-161.

[4] 姜云飞. 基于知识结构图的智能教学规划[J]. 计算机研究与发展,1998,35(9):787-792.

[5] 史元春,沈中南,向欣,等. 学习对象元数据:信息模型规范(CELTS-3.1)[EB/OL]. [2007-10-17]. celtsc.edu. cn/680751c665875e93/folder.2006-04-03.8417036039/celts-3/celts-3-1-cd3-0.pdf.

[6] 郑莉,史元春,沈中南,等. 学习对象元数据:XML绑定规范(CELTS-3.2)[EB/OL]. [2010-05-02]. celtsc.edu. cn/680751c665875e93/folder.2006-04-03.8417036039/celts-3/celts-3-2-ts.pdf.

[7] 段琢华. 具有学习能力的智能教学规划[D]. 广州:中山大学软件研究所,2002.

Tutorial Material Integration and Learning Navigation for Artificial Intelligence Based on LOM

DUAN Zhuo-hua

(School of Computer Science, Shaoguan University, Shaoguan 512003, China)

第7篇：人工智能与教育教学范文

摘要：全球信息化的发展为教育提供了新的手段，互联网的诞生和发展为教育提供了更广泛的发展空间，将现代信息技术与教育有机结合，即在现代教育中应用人工智能技术，使学习成为了一种持续性的、终身性的过程。在各个高校中，网络化课程的建设正在兴起，如何在教学平台中体现智能化是各个网络化课程的热门课题，当前已有的智能化产品大多处于实验和理论研究阶段，其智能化程度有限，还没有达到推广应用，因此，设计一个基于网络的人工智能辅助教学系统具有十分重要的现实意义。

关键词：信息化 人工智能 网络 计算机技术

1、计算机等级考试智能系统的优化

计算机等级考试的教育模式强调学生不但要有理论能力，还要有操作能力。以往的辅导教学主要靠书本，和老师讲题来实现，缺乏系统的能力评估和改进体系，不能对个人的学习状况有适时的分析及评价，所以我们需要及时调整培训方案。为顺利实施人工智能的计算机等级考试辅助系统的教育模式，需建立一种学生能够自己学习，自主练习，自主评分的专家系统，将不同的能力评价要求纳入其中，并提供一种方法对学生的做题情况进行解析，给出采分点，并在数据库中给出答案库，使学生知道自已错在哪里，并对学习情况有及时的分析与指导。

在大学的计算机等级考试辅助教学中应用人工智能技术及网络信息技术，开发辅助教学专家系统，对教学改革中面临的师资不足、教学模式单一等问题，实现教学资源共享，有效提高教学质量、减轻教师负担，加强学生自主学习能力，提高学习效率，从而提高计算机等级考试的应试能力。

2、计算机辅助教学的现状

就目前计算机辅助教学的发展来看，主要分为两类，一类偏重于学生学习，主要由各类CAI课件、专业辅助教学软件组成；另一类偏重于对学生学习情况进行评估，主要由各类考试系统组成。本系统结合这两个方面，将教学评估和自主学习相结合，加强教师和学生之间的联系和互动，更好的实现辅助教学的目的。

现在国内外有很多智能化的基于网络的教学辅助系统，但是智能化程度都不高，相对于掌握每个学生的学习情况来说，教师的一个很大任务是要了解一个群体学生的知识掌握情况而不单单是一个学生。本系统运用规则式专家系统，能对老师指定的某个群体，比如几个班、一个学院等的所有学生进行测试，从而使本系统能更好的为教学服务。

综上所述，通过对当前研究现状的分析来看，应用人工智能技术、计算机等级考试辅导的智能化教学专家系统研究还不多见。

3、智能辅助教学的系统架构

本系统以适应大学计算机国家等级二级考试的辅导教学，加强学生自主学习能力为特色，运用专家系统及网络开发技术，研究构建基于人工智能技术的计算机等级考试的辅助教学专家系统，为学生的自主学习和探索学习提供了有效平台，成为计算机等级考试教学中的强大助手。

（1）自主学习模块。自主学习模块主要实现四大功能：在线练习、诊断练习、知识点强化练习、提高练习。学生自主学习系统的主要用户对象是学生，学生登录系统后，选择练习模式进行练习或测试。在测试过程中可以进行自我诊断，通过学习模块中的适当的视频演示，使学生在没有老师的指导上，仍能正确练习，学会操作，并且能看到自己的得分情况。根据单次练习提供个性化的界面，根据历史练习结果提供学习方案，发挥学生的主观能动性，最大程度激发学生记忆潜能，提高学习效率，提高通过率。同时，学习模块会将诊断结果传送到专家系统模块，进行智能分析。（2）专家系统模块。专家系统模块主要实现三大功能：智能分析、试题库维护、知识库维护。系统将学生练习或结果传送给专家系统模块，由专家系统模块进行智能分析。可以概括为两方面，一是知识点定量分析，二是学生定量分析。知识点定量分析是指教师在上传答案后，针对某个知识点来诊断某些学生的知识点掌握情况。学生定量分析时，对学生的选取和考题的选取同时决定了分析结果。智能分析结果后专家系统一方面可以反馈给辅导教师，辅导教师在实际的教学当中对掌握不好的知识点进行加强指导与练习；同时智能分析结果将加入知识库，并反作用于试题库的维护，使知识点强化练习、提高联系等功能的选题更有针对性，从而更有效的提高学生的知识水平和操作能力。

4、智能辅助教学系统的重大作用

本系统以适应大学计算机国家等级考试的辅导教学，加强学生自主学习能力为特色，运用专家系统及网络开发技术，研究构建基于人工智能技术的计算机等级考试的辅助教学专家系统，为学生的自主学习和探索学习提供了有效平台，成为计算机等级考试教学中的强大助手。（1）实现网络自主式学习。本项目所构建的计算机国家等级考试系统能够让学生选择不同模块进行自主式学习；能够进行综合练习、自我诊断、知识点强化、提高练习等。（2）实现学习的智能评价与指导。学习模块将学生练习或结果传送给专家系统模块，由专家系统模块进行智能分析。得到智能分析结果后专家系统一方面可以反馈给辅导教师，辅导教师在实际的教学当中对掌握不好的知识点进行加强指导与练习。（3）实现智能组卷功能。智能分析结果将加入知识库，并反作用于试题库的维护，使知识点强化练习、提高联系等功能的选题更有针对性，从而更有效的提高学生的知识水平和操作能力。

第8篇：人工智能与教育教学范文

关键词:新医科;智能医学;人才培养

1绪论

健康中国已上升为国家战略，新医科在我国高等教育中掀起了一阵新的改革浪潮，“智能医学”的应用性人才培养模式也随之开启。智能医学工程是以现代医学与生物学理论为基础，融合先进人工智能及工程技术，挖掘人的生命和疾病现象的本质及其规律，探索人机协同的智能化诊疗方法及其临床应用的新兴交叉学科。目前，高校在进行医工融合培养学生的指导过程中，存在许多问题，如医学和工科的理论结合层面较为薄弱，多学科交叉联合指导的机制不完善，成果转化和临床应用性不高。实践层面，在现有的医学教育模式下，医学生缺乏全面的对数据进行收集、处理与分析的能力。但是在智能医学时代，对数据的处理与分析能力会成为医生工作的重要组成部分。面向医疗健康的智能医学工程交叉学科人才的迫切需求，智能医学工程交叉学科的人才培养的机制有待完善。2019年，一些院校如南开大学和天津大学获得教育部的审批，已经率先实行招收智能医学工程专业的新生［1］。高等医学教育对新医科背景下智能医学工程专业人才培养认知还处于探索阶段，智能医学工程如何实现医工交叉学科的融合发展，如何获取人才培养中的合适方法、模式、关键技术等的研究，协同医学发展、社会需求的人才，还需要深入思考和进一步探索。

2新医科背景下智能医学人才培养

2．1新医科符合医科改革的内在需求

随着“健康中国2030”国家决策不断推进，医疗健康逐渐被国家视为重要的基础性战略资源，在大数据和人工智能技术影响下，临床应用、疾病预测与预防、公共卫生、循证公共卫生决策、健康管理、健康监测与个性化医疗服务等方面的研究以及产业发展，将是未来整个医疗领域的提升方向，给智能医学分析与决策赋予了新的意义和内涵。

2．2医工融合发展的必然趋势

随着精准医疗与智能医学诊疗技术的深度融合，理论层面，把握新医科背景下智能医学工程专业复合型创新人才培养目标，以临床应用性为导向，多学科领域知识相互渗透。调整医工结合课程体系，既符合新医科需求，又实现医工融合课程模块间的交叉互补，体现医工结合特色的宽口径学科结构。培养既懂医药科学、数据科学又懂人工智能应用的高级复合型人才。实践层面，精准医疗与智能医学工程技术紧密结合，利用临床医生在传统医学中积累丰富的临床经验，并融入到智能医学诊疗模式变化中，将彻底改变现有诊疗模式。

2．3人工智能助力智能医学工程人才培养

随着科学技术的飞速革新，人工智能核心技术推动传统学科专业建设和医工交叉融合。助力人才培养主要表现在以下三个方面。一是从智能医学诊疗技术创新的角度，技术的革新引领人工智能与各个产业领域深度融合，创造新的产业或领域，计算机模拟人脑的思维过程，实现人机交互，提高医疗资源的利用率，推动医疗产业的高效运转。智能医学诊疗主要包括疾病早期诊断、临床决策支持、正确用药、诊疗方案的选择等。如KopR和HoogendoornM等探索了医院对病人电子病历(EMR)数据进行分析，结合结直肠癌预测模型，更准确的预测早期直肠癌和干预治疗实践［2］;HoshyarAN和Al-JumailyA等探索了医学影像自动诊断皮肤癌，通过数据预处理去除噪音和不必要的背景图像，提高图像质量，辅助医生进行临床决策［3］。二是从医疗健康大数据的角度，随着大数据、数字技术、机器学习和人工智能等信息技术在医疗领域的应用，电子健康记录数据呈指数型增长，医疗大数据来源包括医院记录、患者医疗记录、医疗检查结果和物联网设备［4］。智能医疗系统具有识别、筛选和决策等智能医疗辅助功能。2017年上海计算机软件技术开发中心对医疗大数据可视化系统的实践与研究［5］;2018年，阿里健康与阿里云宣布共建阿里医疗大脑2．0［6］，加强在图像识别、生理信号识别、知识图谱构建等能力的建设［7］;同年，腾讯推出医疗AI引擎“腾讯睿知”，具备更智能化的医疗垂直搜索功能，帮助患者精准匹配合适的医生。三是从人才培养的角度，多学科交叉融合发展是大势。人工智能将打破不同学科专业的壁垒，推进多学科交叉融合发展，形成“人工智能+”的专业新的人才培养模式。高校也应根据产业需求变化调整专业设置，构建新的专业结构。高校人工智能相关的本科专业将会蓬勃发展，形成颇具特色的“人工智能+”专业集群。“人工智能+”技术所衍生的新医科、新工科专业之间的协同创新发展，实现技术创新与医疗应用的统一。以“人工智能+医学”为契机，结合医学产业发展趋势和智能医学工程专业的特点，研究相应的教学体系、制定科学的教学计划，建立具有行业特色的课程群、制定合理的课程大纲，解决学生在医学诊疗和工程技术两方面协调发展的问题，全面提升医学生的综合素养以及未来的职业竞争力。综上所述，新医科人才培养在人工智能助力下，培养学生具备较强的创新意识和具有智能医学领域科研能力，掌握关键理论与方法，创造性地将计算机科学技术、人工智能技术和方法、大数据关键技术与医学应用系统相结合，进而创新性完成的医学信息处理、行为交互和人工智能系统集成及应用。以上需培养的能力，对现有医学专业的改造升级、人才培养模式的改变、师资队伍的全面建设具有较高的要求。

3培养新医科人才的实施路径

3．1从医工融合研究的视角

智能医学工程的专业培养建设要体现医工融合发展需求，推进智能工程、医学与教育的深度融合，提升人工智能在医学中的应用，满足新医科发展要求的卓越工程师为育人目标，强调学科交叉渗透、重视临床应用、把握科技前沿，推动教学创新等。

3．2从医工融合研究的广度

目前我国部分高校开展了医工融合人才培养模式的探索，但有区域特色的医工融合研究还不多。针对新医科临床需求分析，把握智能医学工程高等教育体系，重点聚焦区域特色，研究面向健康和重大及特殊疾病防治需求的“新医科”对人才的需求。

3．3从医工融合研究的深度

(1)整体设计智能医学工程专业教学环节。建立知识能力矩阵，整体设计教学、实验、课程设计、专业实习、毕业设计等环节，突出新医科相关课程及实践，加强附属医院和教学医院的联系，深化临床实践能力。(2)培养学生专业能力和科研创新能力。智能医学工程专业教学与知识能力培养的思考是以智能医学学科的特点为基础，通过知识能力矩阵的智能医学工程专业课程创新教学，根据智能医学工程专业课程知识点的内在联系和相对独立性，优化核心知识模块形成知识能力矩阵，构建课程内容架构。通过系统理论知识教学、优化课程实验和上机安排，引导学生自主设计性学习，提高学生的学习积极性，达到有效教学效果。(3)结合学生兴趣偏好，研究如何提高学生的专业兴趣，探索将专业兴趣转换为“工匠精神”的教育理论及方法:广泛调研，全面建立当前地方高校智能医学工程专业学生与专业偏好的培养模式。

4结语

第9篇：人工智能与教育教学范文

关键词：人工智能，基础教育，专业发展

一、前言

人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI)快速发展，在一定程度上促进了人们的思维方式、人际互动模式以及学习和教学方式的改变，我国教育部门不断重视AI技术在基础教育领域中的融合，以更好地促进中小学生的个性化发展。AI视域下，教师的工作环境将会越来越智慧化，智能阅卷、智能授课和智能评估逐渐成为可能，教师可以根据学生的学习进度和学习特征，有针对性地对学生开展个性化指导。同时，学生在课堂上也可以更熟练的使用平板电脑而不是手抄本进行交流。目前，AI技术已经成为教育系统性变革的内生变量，不断推动着教育模式的变革、教育理念的更新以及教育体系的重构，基础教育信息化进入了创新发展的2.0时代[1]。虽然我国AI教育发展水平落后于国际先进水平，尚未在在中小学教育中普及应用，但是我国教育部门已经制定和出台了相关政策，以推动基础教育和AI的不断融合和发展，可以预见，AI技术必将为基础教育发展赋予越来越强大的智慧支撑，推动基础教育现代化。

二、AI教育时代中小学教师面临的挑战

面对以AI为核心的信息技术，如何更好的促进学生发展，从适应到引领转变，实现自身的突破性发展，是教育工作者必须深思的问题。AI技术在一定程度上提高了教学水平和教学质量，但是在教师层面还是存在一些问题，使AI技术与基础教育在融合过程中面临一系列的挑战。1.与AI教育相配套的教学方法创新性不足AI教育作为一个高度依赖技术的跨学科领域，AI应用程序可以在一定程度上扮演教师的角色，观察学生的学习过程，分析他们的学习表现，并根据他们的需求为他们提供即时帮助。此外，了解AI技术的能力和特点，教师可以在课堂上采用合适的AI应用程序来提高学生的学习成绩、动机或参与度。新技术影响了教育体制和教学手段，在这样的背景下，教师在使用新技术时要关注教育主体、尊重教育主体，而不能秉持以往旧的认识。但是在现实教学中仍存在盲目学习的典型问题，教师未能针对学生的个性特征而进行因材施教，学生在学习的过程中存在“一刀切”的现象，而不是被个性化对待。2.AI师资力量薄弱AI教育属于多学科交叉领域，教师一方面要具备心理学、教育学和信息技术等各学科相关知识，另一方面要将这些知识进行整合和运用。目前虽然学生的学习意愿强烈，但是从当前AI的师资来看，具有AI学识的师资力量十分薄弱，教师普遍缺乏完整而系统讲授AI课程的能力和知识，部分教师简单地将AI教育视作机器人教育﹑编程教育、计算机辅助教学等，个别中小学的AI教师是由其他学科教师来兼任，此外，AI教师编制不足、师资质量不均衡也是突出的问题。教师师资队伍建设是改善AI教学质量的关键。3.教师培训缺乏针对性目前教师已了解到AI在教学方面发挥的积极作用，并认可AI对教学的促进作用，但大部分教师都是停留在简单的意识层面，在教学实践中并未真正去落实。虽然存在以上问题，但是大部分AI教育教师没有接受专业培训，在讲授AI知识时，缺乏深入性，只能浮于表面，有违学科初衷。4.实施路径单一AI教育作为新兴学科，是基于时代最新技术的教育，要求教师在专业发展过程中，一方面要注重掌握各学科知识，另一方面更要注重教师专业发展的实践性和情境性，强调学生在学习过程中的参与和体验。但是目前中小学AI教育实施路径比较单一，在课程设计上，教师主要停留在传统的信息技术与教学设计层面，学生在课堂学习和实践中难以系统而深入掌握AI的技术、方法和基本理念。在教授形式上，主要采用课堂教学的方式对AI知识进行讲解，而学生实践和体验的机会相对较少。

三、AI视域下中小学教师发展路径

中小学教师如何更好适应AI时代，更好的构建AI教育生态体系，以促进AI与基础教育的深度融合，主要有以下路径：1.培养信息素养信息素养的本质是全球信息化，人们需要具备的一种能力。面对AI技术的迅速发展，中小学教师应注重信息素养的培养，信息素养主要包括两方面内容，即信息技术素养和信息意识素养。在信息技术素养方面，中小学教师应呈现趣味性强的教学课件、流畅的运用多媒体、及时反馈学生的问题等调动学生的积极性，以激发学生各科的学习兴趣，培养良好的学习习惯。此外，中小学教师要保持对新技术的敏感性。信息意识素养是信息素养中的观念性成分，是教师对信息的态度、认识层面的关键要素，是信息素养的重要组成部分。中小学教师在信息意识层面，要积极接受新兴技术带来的学习和教学方式的改变，决定性意义转变的前提是更新观念。2.提升职业道德素养恪守职业道德：传道、授业、解惑是中小学教师的主要职责。随着AI与教育的融合，智能平板等设备可以在一定程度上代替教师讲授知识、解疑答难和阅卷评分，AI在得到科学利用的前提下，可以成为师生的强大助手，从而大幅提升教与学的效率。教师应积极面对AI技术给教育带来的便利，提高自身的自主学习能力和创造力，同时注重培养学生思维的创新性，呵护学生的好奇心和求知欲，鼓励学生发现和解决问题。引导学生树立正确价值观、道德观和法治观：如今AI技术迅速进入中小学生的课堂教学，深刻改变着学生的学习模式和师生互动模式，一方面教师要充分将AI技术有效整合到课堂，另一方面也要正视AI的使用边界，AI技术快速发展有可能带来伦理风险。在中小学阶段不乏这样的例子，有些学生利用课堂上学到的编程知识去充当黑客，或者产生网络成瘾行为，以上学生的偏差行为已经触及价值观的层面，对自身的身心健康产生不利影响。因此，面对AI技术的迅猛发展，教师要有效的应对信息技术带来的伦理挑战，深入研究思考并引导学生树立正确的价值观、道德观和法治观，提升学生的诚信意识和社会信用水平。3.更新教育教学观念改变传统单一教学模式：随着AI技术的发展，互联网、大数据分析、智能化推送等教育产品层出不穷，如果不能科学利用这些技术产品营造适合学生成长的教学生态环境，技术将无法真正促进学生学习效果和教师教学水平的提升。AI视域下，教师要接受并适应智能技术给教育带来的变化，转变传统教育观念和教师角色，同时，教师在教学中应考虑学生的认知发展的阶段性特征，适时了解学生的学习风格和学习策略及学习中遇到的学习障碍，利用多样的教学活动和教学过程将知识获取和能力培养结合起来，促进学生认知和非认知能力的发展，最终实现学生的全面和个性化发展。课堂教学中，教师应改变“灌输式”“注入式”等单一的教学模式，充分利用AI技术实现教学方法多样化，活跃课堂氛围，提高课堂效率，树立教学、体验和实践相结合的教学观，提升学生的动手能力，中小学AI教育在实施路径方面应该多元化，实现认知、实践和体验的有机结合。此外，教师要看到学生的不同进度和情感需求，借助于AI技术，根据学生的发展节奏制定不同的学习计划，做到因材施教，为每一位学生成长提供学伴式帮助。注重培养线上和线下相结合的自主学习能力：AI视域下信息技术与基础教育的融合，网络在线平台为教师提供了丰富的学习资源，教师要更新自身旧的知识框架，进而不断提高自身的知识体系。针对目前存在的教师培训缺乏针对性的现状，教师可以加强线上自主学习，学习教学中常用的AI技术和程序。首先，线上学习过程中，面对网络和AI应用提供的多种类别的学习内容，教师要根据所教学科和所任学段的学生发展特点，选择恰当的教学内容，以便信息技术可以更充分地服务于教学，从而提高教学水平。其次，教师在注重线上学习的同时，也要注重线下学习，教师在教学中可以组织课前、课后的学习讨论小组，就教学中遇到的问题进行面对面的沟通与交流。

四、结语

AI技术的迅速发展，给基础教育带来便利的同时也必然会带来较大的冲击与挑战，AI视域下，中小学教师应该以积极的心态去面对机遇和挑战，抢抓机遇、迎难而上，努力培养自身信息素养，提升职业道德素养，更新教育教学观念，在人与机器日益激烈的竞争中获得主导地位，在基础教育改革发展浪潮中实现跨越式自我发展。

参考文献：