前言：中文期刊网精心挑选了人工智能进课堂范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
人工智能进课堂范文1
当前高职教育中为计算机专业学生所开设的人工智能课程很大程度上沿用了普通高等教育环境下的教学方式和内容，这显然与高职教育本身培养人才的目标和方式不一致。高职教育的最终目标是要培养适应生产需要的技能型、应用型人才，而高职教育在教学方式上应更为注重实践教学，包括各种实验、实训、实习和设计。因此，人工智能课程中单纯的理论讲授并不能有效地适应高职教育的实际教学环境要求，有必要对人工智能课程在教学内容和方式上加以改革。三个改革途径（一）引导学生阅读应用研究文献
高职教育强调培养学生的知识应用技能，其中重要的一点是要培养学生把理论知识应用到实际生产中的能力。然而在教学实践过程中，学生普遍反映由于人工智能课程理论性强，难于从课本理论联系到实际的专业应用上，这样对激发学生的学习兴趣，提高技能应用水平是不利的。
实际上，人工智能涉及的应用领域极为广泛，其中在专家系统、模式识别、智能控制、数据挖掘、自然语言理解等方面尤为突出，每一种应用都能够很好地体现出人工智能学科的基本理论方法特点。因此，在课程学习的开始阶段，应让学生按照个人兴趣自行选定某个应用领域，在一定的提示和引导下通过检索有关文献，访问相关的科研院校网站等方式获取资料，了解当前该领域的发展现状和具体产品的开发和使用情况，最后在课程的结束阶段以学习报告的形式在课堂上加以演示和共同讨论，这样可以大大激发学生学习人工智能课程的主观能动性，开阔学生的知识视野。资料的收集阅读与思考是知识应用的首要环节，对于培养应用型人才的知识应用技能很有帮助。（二）安排学生对经典算法程序进行实验
与普通高等教育相比，高职教育更加强调实践教学的重要性。从实践中学习和理解理论知识，并且把所学知识运用到实践中，这是高职教育的重要特点。人工智能课程内容抽象而概念性强，单纯的理论讲解学生难以从中得到启发，也难以体现出高职教育突出实践教学的特点，为此需要安排学生动手实验，从实践中理解人工智能科学的理论原理和应用途径。
在人工智能科学的发展过程中，先后提出了一些经典的优秀算法程序，如A*算法、遗传算法、神经网络的BP学习算法等，在科研和工程实际中得到了广泛的应用，在实践教学中同样有着重要价值。根据教学要求和实际情况，学生并不需要自行设计关于这些算法的具体程序，在提倡开放和共享源代码的今天，通过网络能够获得大量相关的程序代码资源。同时，一些软件平台也集成了一些工具箱，如遗传算法工具箱、神经网络工具箱等，只需设定相关输入参数和数据，便可通过调用工具箱函数实现算法，极为简便而易于理解。
学生应通过对这些程序作验证性实验来理解所学内容。为安排学生有效地进行实验，教师应结合当前阶段所讲授的内容准备相应的算法程序，当该部分内容结束后在课堂上讲解和演示算法程序的运行方法。学生获得该算法程序以及具体的实验任务后在课后完成实验并提交实验报告。
例如，在讲授启发式搜索时，可向学生提供A*算法求解八数码难题的算法程序，并对某个学生给定某个初始棋盘状态，要求学生动手运行程序并记录由算法扩展所得的每个棋盘状态的估价函数计算结果，以及相应的OPEN表和CLOSED表的变化情况，从中理解A*算法的原理特点。又如，在讲授BP学习算法时，可根据学生的实际情况对内容进行调整，强调BP神经网络的实际工程应用价值，而对BP算法的基本原理只作简单介绍。向学生提供利用BP神经网络学习特定目标函数的MATLAB程序代码后，要求学生动手运行该程序，并且记录和对比神经网络在训练前后对目标函数的逼近效果。
（三）启发学生引入人工智能理论方法对毕业设计加以创新
毕业设计是高职教育的重要环节，学生通过毕业设计对以往所学知识作系统性总结，通过毕业设计能进一步加强学生的技能训练，提高学生的技能应用水平。从实践教学的角度来讲，毕业设计不仅仅要求学生对已学知识和技能的简单重复运用，更重要的是强调学生能够主动独立地分析实际问题，对问题的解决方法提出新的观点并付诸实践。然而从教学的实际来看，在毕业设计中学生创新的主动性不足，往往停留在继承和模仿阶段，毕业设计作品少有突破和创新。究其原因，并非学生所学知识和技能不足，而是学生未懂得如何分析已有问题，在其基础上引入新的解决方法或提出新的应用内容。
人工智能进课堂范文2
中学美术 教学技术 技术策略
中学美术教学技术在中学美术教学课程设计中起着完善教学效果的重要作用。中学美术教学让学生在课程体验中不断地提高想象力和创造力，为学生提供了多样化的个性发展空间。各种信息技术快速发展为中学美术教学提供了新的教学环境，信息技术贯穿于教学活动的始终，为教学活动的各个环节服务。合理选择使用各种教育技术，能够加强学生的感官刺激，强化学生的教育接受，提高学生的综合素质。
《中小学教师教育技术能力标准（试行）》是教育部颁布的有关中小学教师专业能力标准的文件，它要求“中小学教师能够灵活地使用各种教育理论与技术对教与学过程及相关资源进行设计、开发、利用、管理和评价”。在教学活动中，教学技术的选择使用必须以学生的特点为基础，要正确评价中学美术各年级学生的年龄特征、行为水平、美术能力、知识基础等，针对不同的学习环节确定教学技术的实现目标，避免缺少思考的美术感官教学与片面的美术视角转化，不断地完善教学技术使用策略。
一、教育技术与教学技术
在我国，教育技术以学科的形式出现。“教育技术的本质特征是运用技术去优化教育、教学过程，以提高教育、教学的效果、效率与效益。这里的‘技术’既包括有形的‘物化技术’，也包括无形的‘智能技术’。”[1]“物化技术”主要指教育中信息技术软件与硬件的使用以及教师对信息技术的掌握与应用。“智能技术”则是指教师的教育理论与教学实践的能力。教育技术要求教师不仅要拥有信息技术技能，还要不断地更新教育理念，提高自身的教育能力与综合素质。
教育技术是对教学活动进行科学设计的技术，是“教”与“学”的有机融合，而教学技术则是连接“教”与“学”之间的媒介途径，二者都是为了实现课程的最优教学。教育技术中包含了教学技术的选择与使用策略。
中学美术教学技术策略是教师转化教学经验的过程，也是教师教育技术水平的体现，它具有两个方面的内涵。第一，中学美术教学技术是教师在进行教学设计的各个流程中选择应用的各种技术手段，比如备课中的文字处理、图片处理、幻灯片制作技术等。第二，中学美术教学技术主要是在课堂教学中教师选择采用各种媒体手段来体现的。学生根据教师的课堂教学安排通过多媒体等信息技术实现了教学内容由抽象向具象的转化。美术学科具有特殊性，在中学美术教学设计过程中，教学技术是教师完成教学目标、达成教学效果的重要手段。如图1所示，中学美术教学设计根据美术课程的教学目标确定教学方法，以学校的教学设施条件为基础，根据不同的教学内容与学生特点对教学技术进行优化组合。教学技术的选择使用是中学美术教学设计中不可缺少的重要组成部分。
二、中学美术教学技术的现状
“信息技术极大地拓展了教育时空界限，空前地提高了人们学习的兴趣、效率和能动性。”[2]中学美术教学技术分为视听媒体技术、网络技术和人工智能技术。视听媒体技术的推广，推动了各类学习资源在教学中的运用。在中学美术教学设计过程中，需要运用到计算机的各种软件，各种数码技术的熟练应用使中学美术课程变得多姿多彩；教师采用电子白板等多媒体演示技术进行教学，便于教学内容由抽象向具象转化。
网络技术在视听媒体技术的基础上构建，实现了教育信息化，为学生提供了综合平台。网络技术实现了校园内外以及国内外的同步教学及资源共享，为教师备课、教学演示、师生互动、作业练习、考试评价等教学活动提供了丰富的网络环境。另外，网络资源共享课程促进了网络教育资源的整合与共享，为学生提供了一个“个别化教学”的教育平台，形成了以学生为中心的个性化教学模式，提高了网络教育教学和人才培养的质量。
人工智能技术通过编程技术与模拟法实现，不断地运用到各个学科领域，它可以完成智能控制、图像与语言理解、自主的信息处理与管理等规模庞大的任务。人工智能技术的使用在中学美术课程教学中成为了必然的趋势。首先，它是教师进行课程设计的好帮手。它可以满足教师在教学设计中的多种需求；其次，它为个别化教学增添了智能的选择与识别。另外，人工智能技术在图像上的识别为中学美术课程的学生作业提供了识别评价的可能。
信息技术的多样性为中学美术课堂教学增添了色彩，提高了中学生对美术课程学习的主观能动性。在充斥着信息技术的中学美术课程中，各种技术使用的合理性需要进一步探讨。
1.缺少思考的美术感官教学
所谓“感官教学”是指中学美术课经常采用“课件教学――课堂练习”这个由多媒体课件进行感官教授的教学模式，多媒体教学系统的普及，由课件直接到练习成为了一些中学美术教学的主流模式，这种缺乏策略的使用多媒体教学系统，使部分中学美术课堂成为了缺少思考的感官教学。一方面，缺少思考课程内容与教学技术契合度的问题；另一方面，缺少思考教学资源与学生特点的辩证关系。
不同的美术领域对教学技术的需求不同，教师要重视课程内容与教学技术契合度的问题。中学美术教学分为“造型与表现”、“设计与应用”、“欣赏与评述”、“综合与探索”四个领域，针对不同的教学领域，教学技术的选择也应不同。义务教育课程标准实验教科书、人民教育出版社《美术》八年级下册第二单元《装点我的居室》即属于“造型与表现”领域的学习内容，它围绕“装点我的居室”这一主题，引导学生利用不同的美术表现形式去装点自己的居室。这个单元让学生初步学习了中国写意花鸟画、版画、装饰画、铅笔淡彩画和挂画的形式美要求，最后通过同学之间的展示交流进行总结，树立学生美化生活的意识，提高学生的造型表现能力。在这个单元学习中国写意花鸟画的课程内容中，有欣赏环节、有知识技能学习的环节、还有学生的练习与评价环节，这三个教学环节中或多或少都需要使用到各种教学技术。教师通常使用教学课件引导学生欣赏中国写意花鸟画；在知识技能学习环节中，教学课件与网络媒体的结合使用能够有效地补充学生所需的学习资源并能进行相关的知识拓展，比如了解相关的艺术家及其工作室，进一步明确中国写意花鸟画的题材、风格、构图等。也就是在这个重点的教学环节中，教授的知识技能与教学技术的采用契合度尤为重要。中国写意花鸟画中“笔墨章法”是教学难点，是否能够完全通过多媒体技术手段让学生掌握呢？答案是否定的。知识技能、特别是动手技能的掌握不能单靠“感官教学”来完成，需要学生通过体验，在不断的实践中学习。教学课件中播放的绘画视频减少了教师与学生、学生与学生之间的互动体验与绘画技术的交流，感官教学无法取代传统的动手技能的培训与学习。“笔墨章法”这个教学内容就需要教师进行课堂示范，教师播放的图片与绘画教学视频只能是对这个教学内容的资源补充，教师在学生的实践中针对问题单独指导并示范，这种互动的直观课堂教学能够提高学生对知识技能的把握。
互联网的普及给教师提供了大量的教学资源，有些课堂教学缺少思考教学资源与学生特点的辩证关系。“教学资源指教学材料可被设计、开发与实施的所有方式。”[3]从广义上说，教学资源是教师在教学中利用的一切要素，包括所有支撑教学和为教学服务的各种内容；从狭义上说，教学资源包括教学信息材料、教学软硬件和相关教学系统。在教学中教学资源主要是教师采用的教学信息材料与教学硬件设施。教学资源的选择使用必须以学生的特点为基础，选择合适的教学资源。还以人民教育出版社《美术》八年级下册第二单元《装点我的居室》采用的教学资源为例：初二的学生处于生理成熟期，个性逐渐形成，对自我社会化发展要求增多，通过以前的美术课程学习有了初步的美术基础，根据学生的这些特点，尽量选择符合学生心理兴趣点的美术资源；根据学生掌握的文化知识可以选择学生文化素养范围内的中国画进行欣赏。只有正确评价学生的年龄特征、行为水平、美术能力、知识基础等，才能合理地使用教学资源。
2.缺乏准确的美术视角转化
不同教师对课程内容有着不同的美术视角，美术视角转化于课堂教学中要注重转化过程的准确，以偏带全会导致学生认识的片面性。缺乏准确的美术视角转化主要存在两个问题：一个是教师对课程内容美术视角审视的准确性问题，一个是美术视角转化过程中使用资源的片面性问题。教师对课程内容的理解主要依靠教学大纲的规范与其个人的教育能力。教学资源的使用需要进一步推敲，学生首次在美术教学中对某一美术门类的体验不可避免地会形成对该美术门类的主观经验主义，教师在选择教学资源的同时要思考该资源是否能够准确地带给学生正确的美术视角。比如《装点我的居室》的第一部分，要求学生了解中国写意花鸟画的题材、风格、构图、等，要求教师提供给学生经典的写意花鸟作品，并明确告诉学生不同时期写意花鸟的特征，树立学生对写意花鸟画的正确认识。
三、中学美术教学技术的改进策略
中学美术是技能、审美与艺术创造力的结合，要求教师不仅要具备美术学科能力，还能根据学生的特点应用教育技术，不断地调整教学策略，实现因材施教。中学美术教学技术策略“将信息技术有效地融合于学科的教学过程来营造一种信息化教学环境，实现一种既能发挥教师主导作用又能突出体现学生认知主体地位的以‘自主、探究、合作’为特征的新型教与学方式，从而把学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来”[4]。中学美术教学技术策略围绕学生、教师、教学内容与教学技术展开，它包括以教学内容为主体的精简组合策略、“教”与“学”并重的产生激发策略、重视课堂内外的发散拓展策略。
精简组合策略以教学内容为主体、教学技术为依据。不同的教学媒体都有各自的优点，在学习上既有潜在的功能性，也有一定的局限性，所以要针对不同的教学内容与教学方法，有机地组合多种教学技术。并不是现代媒体手段使用得越多越好，而是要扬长避短、优势互补，合理安排教学技术的使用顺序，达到整体优化的教学效果。
产生激发策略强调了在应用教学技术过程中“教”与“学”同等重要的地位。奥苏贝尔与加涅提出以“教”为主体的教学理论，强调了教学方法的重要性；同时，奥苏贝尔提出“有意义接受学习”强调了学生的认知因素，“构建主义教学策略”指出了“学”的重要地位，美术知识技能的认知与掌握是由学生主动构建的，教师的“教”与学生的“学”要选择互动多样的形式实现。在中学美术教学技术策略中，要使用有效的认知工具，让学生在学习过程中始终处于主动的地位，自主地完成教学内容，激发学生对学习任务和学习过程的积极和热情。
发散拓展的媒体选择可以积极地把课程资源与学生的认知结构相联系，或以多媒体、或以软件、或基于网络、或采用仿真试验模拟等不同的技术支持课堂内外的教与学。由于美术学科与其他学科融合的广泛性，中学美术教学技术的选择要为学生考虑到学科知识的发散与相关领域拓展的可能性。教学内容的发散与拓展分课内与课外的发散与拓展。课内的发散与拓展是在课堂教学过程中依据该课的教学内容，根据学生的知识与认知特点，在一定范围内知识的深度与广度联系起来的教学活动，它有效地加强了学生对教学内容的深入理解，探究了创新的学习意识；课外教学内容的发散与拓展以学生兴趣为依托，对课堂知识技能进行进一步拓展与延伸，培养了学生的自主学习，促进了学生均衡个性地发展。
中学美术教学技术策略根据不同教学内容与学生特点选择相应的教学技术，教师不断地完善中学美术教学技术策略设计出不同的学习方式与活动，为学生提供最佳的学习环境，保证了能够高效地进行中学美术教学。
参考文献
[1] 何克抗.关于《美国2010国家教育技术计划》的学习思考[J].电化教育研究，2011（4）.
[2] 张敬涛.教育信息化实用技术指南[M]. 北京：中央广播电视大学出版社，2001.
[3] [美]加涅等，著.教学设计原理[M].王小明等，译.上海：华东师范大学出版社，2007.
人工智能进课堂范文3
关键词：教学模式；知识模型；学生模型；教师模型；智能教学系统
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)12-20ppp-0c
The Research of the Intelligent Tutoring Systems of Computer Foundation Course Based on the Web
QIN Yue-xing1,2
(1. College of Computer Science & Information Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China; 2. Department of Mathematics and Computer Science, Qinzhou College, Qinzhou 535000, China)
Abstract: Because of the neglect of the students' leading role and differences, the traditional CAI teaching pattern couldn't teach students in accordance with their aptitude. While ICAI pattern follows the principle of "people oriented, student first", with the purpose of teaching students in accordance with their characteristic and the fulfillment of the self-adapted teaching, it respects students' individual differences and attaches great importance to the students' central role. Through the combination of the characteristic of ICAI, this paper puts forward a structural model for the intelligent teaching of Computer Foundation course based on the Web.
Key words: teaching pattern; knowledge model; student model; teacher model; intelligent tutoring systems
1 引言
21世纪是一个信息社会的时代，计算机技术的日益普及和“信息高速公路”的开通将会给人类带来一个崭新的信息化社会，信息资源的共享更是当今世界发展的大势所趋。这就要求当代大学生熟练掌握计算机技术，通过它学会获取信息、加工、处理信息的能力，学会分析问题和解决实际问题的能力。《计算机文化基础》作为高等院校学生接受计算机基础教育的入门公共课程，它的内容是当代大学生必须要掌握的计算机基本知识和基本操作，其目的是为了提高学生的综合素质，使学生掌握计算机应用技能，把计算机作为一种有效的工具，应用到学习生活和以后的工作中。而目前《计算机文化基础》的上课主要是计算机＋大屏幕投影，采用以同一本教材、以教师为中心、学生围着教师转的“你教我学”的“演播式”教学模式。这种教学模式相对呆板，师生之间的交互性差，学生完全处于一种被动的学习状态，而学生又都是来自全国各地，城乡差别，地区差别较大，计算机水平参差不齐。教师把教学内容“满堂灌”式地传输给学生，而入学前计算机水平较高的学生则会感觉到课堂内容太浅，没有学习兴趣；入学前计算机水平较低的学生却又感觉课堂内容太深，上课听不太懂、跟不上，难以理解和消化。所以，实际上这样的教学模式仍然没有走出传统上课的教师“教”学生“学”的旧有模式，学生过份地依赖于教师，没有学习的积极性和主动性。这种模式忽视学生的主体性和差异性，泯灭学生的学习兴趣，面对不同的学习对象，不能做到因材施教。而智能教学则坚持“以人为本，学生第一”的教学原则，充分尊重学生的个体差异性，根据学生不同的特点，实现因人施教，充分发挥学生的主体作用，让学生积极、主动地去学习，在有效调动学生的学习主动性基础上，注重培养学生分析、解决问题和实践创新的能力。为了实现《计算机文化基础》课最好的教学效果，使学生真正掌握到计算机知识与技能，本文提出了基于Web的《计算机文化基础》的智能教学并进行了系统的简单研究与设计。
2 智能教学概况
智能教学，也称智能计算机辅助教学，简称ICAI (Intelligent Computer Assisted Instruction)是计算机辅助教学的一个重要发展方向，是利用计算机技术模仿人类的教学能力，以学生为中心，计算机为媒介形成的一种开放式的交互教学。智能教学系统是以人工智能、计算机科学、认知科学、思维科学、教育学、心理学和行为科学等为理论基础，根据学生的实际情况，自动选取适合学生的教学内容和教学方法，对学生进行个别化教学，实现了教育界提倡的“因人施教”“自适应教学”，让学生积极、主动地去获取知识，体现了智能性。实际上智能教学就相当于是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的教学效果。
智能教学系统最显著的特征是它具有自适应性。它能根据每个学生的基础知识、水平和能力，制定相应的学习计划，面对不同个性的学生有针对性地进行个别化指导，并在学习过程中根据学生的具体学习情况和进度自动调整适合学生的教学内容和教学策略，以达到最好的教学效果。理想的智能教学系统应能够根据学生的实际情况选取教学内容、教学模式，对学生实施个别化教学，做到“因人施教”，将教学资源、教学模式优化组合起来，建立一个良好的教与学的互动环境，激发教与学双方的主动性和创造性。
目前随着Web技术的不断发展和成熟，基于Web的智能教学系统研究越来越受到人们的重视。在Web上构建智能教学系统，利用网络的功能实现分布式教学，可以不受时间和空间上的限制，同时可以接受多个用户的并发访问，用户可以随时随地享受教学资源，充分实现信息资源的共享，又可以在最大程度上满足每个用户的需求，真正做到“因材施教”，因此得到教育领域的广泛应用。
3 基于Web的《计算机文化基础》智能教学系统设计的构成
针对基于Web的《计算机文化基础》教学系统的特点，本文采用4个相互作用的模块：知识模型、学生模型、教师模型和交互模型来设计该系统。
3.1 知识模型
知识模型将领域知识以一种特定的结构存储在计算机中，根据不同的知识类型采用不同的存储结构。知识库作为智能教学系统的重要组成部分，主要解决教什么的问题（教学内容），表示教学领域的相关知识，以及相关问题的求解知识。实际上，知识表示是智能化系统首先要实现的部分。用于智能教学的教材内容的组织不是简单地将书本电子化，而是通过对学习内容模块化来确定知识的内在联系和认知顺序。
本系统的知识模型模块，对《计算机文化基础》教学内容知识库的表示，可以采用超文本表示方法，根据教学把课程内容分解成小单元，设置相应的内容链接。其特点包括：教学内容被组织成包含文字、声音、图形、图像、动画和视频等多媒体集成的超文本文件（HTML）文件，使教学内容更为丰富、形象、生动、充实。例如，《计算机文化基础》讲解格式化磁盘或安装操作系统的相关知识时，由于硬件和时间条件的关系，教师不可能把上课所用的机子格式化后重装系统演示给学生看，一般都是口头随便讲解，草草带过。但学生对这些内容又比较感兴趣，这样，想教无法教，想学又没学到，教与学出现矛盾！但是现在通过智能教学系统，可以把这些知识点做成步骤详细的flas作品挂在校园网上，学生通过校园网可以反复多次地观看，甚至可以下载保存到自己的电脑上，这样让学生积极、主动地去学习，从而达到掌握知识和形成技能的目的。通过智能教学系统，我们可以把一些在课堂上很难实现的知识很轻松、容易地教会学生，提高学生的学习积极性。
3.2 学生模型
学生模型是记录学生的基本信息和学习情况的模块，根据学生的学习基础、能力特征和个性特点智能教学系统要提供最适合学生需要的教学，针对不同的学习个体，做到因材施教，系统就必须充分了解当前的学习对象，需要把学习对象的各种认知特征、知识水平、学习能力等用适当的数据结构记录下来，作为选择教学内容和教学方法的依据。
学生模型在ICAI中构造了一种可靠的表示学生知识水平程度的数据结构，它记录着学生对知识的掌握程度，是学生知识结构的反映。学生模型监控学生的学习情况，依据学习的进度和学生的知识水平能力从试题库中调出相应的测试内容进行测试，并将测试结果的详细情况存储到学生信息库中，方便教师模型对学生信息的调用。学生模型的构造目的是评估学生的认知状态，并发现学生在认知过程中出现的错误。
本系统的学生模型模块主要用于帮助学生进行个性化的学习活动。主要有两个方面：(1)学生学习：系统提供多种学习方式供学生进行选择，根据学生的选择系统提供相应的学习资料或课件，给出相应的学习指导。比如，如果学生选择传授式学习，那么整个学习过程都处于计算机导师的直接控制之下，相当于传统的课堂教学下的学习；如果学生选择探索式学习，那么计算机导师就会提出相应的问题和提示，学生自主地浏览相关网页内容，在这些问题和提示下，完成主动性的学习；(2)学生练习：学生完成一个单元或阶段的学习后，系统提供相应的练习题给学生进行练习；在学生提交练习结果后，系统进行评估，给出进一步的学习建议，如果系统评估不过，则学生要重新进行该练习，直到学生掌握了该知识点才能进行下一步的学习，如果系统评估通过，则形成新的有针对性的练习，或者引导学生进入下一单元的学习；同时建立学生的个性化知识库，使系统能够进行有效的推理，形成启发式的自学策略。
3.3 教师模型
教师模型是模仿人类教师工作的一组程序，存放指导教学序列和教学方法，通过人机交互对知识模型和学生模型的分析，启动推理机工作，评价学生领域知识的掌握程度，提供指导的教学序列，并在最适当的时候显示最好的指导，进行启发式的高水平教学。
本系统的教师模型主要用于辅助教师编写教案。主要包括：(1)教案生成管理：系统根据教学知识模型和学生模型，结合已有的教学资源，通过一定的推理机制生成相应的教学策略，辅助教师作出有针对性的教学计划，编写个性化的计算机教案，同时提供教案库的管理和维护功能；(2)素材组织：按照教学知识模型库将各种类型的教学素材（如声音、图形、图像、视频等）进行组织和管理，建立教学素材与教学知识点之间的有机联系，并提供与常见多媒体课件编辑工具（如PowerPoint、Authorware、Flash）的链接，能够在常见的课件编辑工具中有效地利用已有教学素材。
3.4 交互模型
交互模型实现学生与知识、系统之间的交流，是教与学双向活动的人机界面。交互模型包括学生交互界面和教师交互界面。
本系统主要有两种基本的交流工具：(1)教师信箱：学生通过电子邮件的方式与教师之进行交流；(2)电子白板:电子白板是一个虚拟的协同的交互空间，供教师和学生进行同步或异步方式的交流。对在交流过程中产生的有价值的信息，用户将其作为知识进行提取存储起来，供以后再利用。
4 结束语
《计算机文化基础》是一门基础性、应用性、操作性比较强的学科，我们要找出一条适合《计算机文化基础》教学的新路子,充分发挥学生的主体作用。目前，有关基于Web的智能教学系统的研究和开发逐渐成为国内外研究的热点，本文针对《计算机文化基础》这门课研究探讨了一种基于Web的智能教学系统的构造方法，希望能构造出一个高效的基于Web的智能教学系统，从而真正实现《计算机文化基础》的智能化教学。
参考文献：
[1] 邹立坤, 蓝岚. 大学计算机文化基础教学改革的几点思考[J]. 保定师范专科学校学报,2007,20(4).
[2] 纪莉莉. 人工智能教学系统的探讨[J]. 福建电脑,2005,7.
[3] 谢忠新, 王林泉, 葛元. 智能教学系统中认知型学生模型的建立[J]. 计算机工程与应用,2005,3.
[4] 李志平, 刘敏昆, . 基于Web的智能教学系统研究[J]. 计算机工程与应用,2006,2.
[5] 刘寅, 黄燕. 基于Web的智能教学系统知识模型与学习控制[J].计算机工程与设计,2006,27(14).
[6] 王晶. 基于网络的智能教学系统的研究与开发[J]. 内蒙古电大学刊,2005,1.
[7] 史玉珍, 陈和平. 基于Web的智能教学系统的研究和设计[J]. 福建电脑,2005,7.
[8] 罗梅, 王万森. 基于Web的智能教学系统的研究与实现[J]. 研究与设计,2006,22(9).
[9] 况少平. 基于事例推理的智能教学系统之探讨[J]. 现代企业教育,2006,9.
人工智能进课堂范文4
【关键词】人工神经网络;教育资源;管理系统
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2009)07―0120―04
教育资源是信息化教学的基础。随着教育信息化的深层次推进,互联网中的信息资源以指数方式增长,这些资源不仅在内容上多种多样,在表现形式上更是丰富多彩。它对教育领域的冲击与渗透使得网络教育资源的利用受到重视,并随之出现了新型教学模式,如:基于资源的自主探索式学习和协作学习等。然而海量的网络教育资源既为教育带来了强大的服务功能,也为资源的建设与管理带来了新的挑战。教育资源具有数据量大、形式多样、针对性强、教育性强等诸多特点,如何将分散、无序的资源整合起来,使“用户能方便、高效地将其利用于自己的学习和工作之中,并在大范围内实现共享是网络教育资源建设者必须慎重面对的问题。”[1]
一 教育资源管理面临的问题
随着信息资源飞速增长,对教育资源管理的要求也更加苛刻。而网络环境的复杂给教育资源的管理带来许多不确定性。
1 教育资源管理系统在网络过载,受到攻击的情况下很容易崩溃。系统一旦崩溃,所有辛辛苦苦积累起来的资料化为乌有,资源的开发利用和共享无从谈起。目前“教育资源管理系统在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下,很容易死机和崩溃。”[2]而鲁棒性(robustness)的大小是在异常和危险情况下系统生存的关键,代表了系统健壮与否。简而言之,系统的鲁棒性有待加强。
2 教育资源管理系统需要连续不断地吸收新的教育资源。向用户提供可靠的信息输出。但是在发生故障时,教育资源管理系统容易停止工作,给用户带来较大的损失。而容错性(Fault Tolerance)是指在故障存在的情况下管理系统不失效,仍然能够正常工作的特性。很明显,管理系统的容错性较差,犹如一个经常断电的供电站,给广大用户带来不必要的烦恼与损失。
3 教育资源的扩张速度极快,对海量教育资源的分类显得越来越困难。原先的人为分类跟不上信息传递的频率,导致很难在较短的时间内找到用户迫切需要的资料,浪费用户的时间,也给教育资源的进一步推广使用带来障碍。
二 人工神经网络的特点
人工智能(Artificial Intelligence)是探讨人类智能的基本机理,研究如何利用各种自动机来模拟人的某些思维过程和智能行为,从而构造智能人工制品的科学。
人类对人工智能的研究可以分成两种方式,对应着两种不同的技术:基于心理角度模拟的传统人工智能技术和基于生理角度模拟的人工神经网络技术。从人脑的生理结构来观察,人脑的每个神经元大约有103~4个树突及相应的突触,一个人的大脑总计约形成1014~15个突触。用神经网络的术语来说,即是人脑具有1014~15个互相连接的存储潜力。虽然每个神经元的运算功能十分简单,且信号传输速率也较低(大约100次/秒),但由于各神经元之间的极度并行互连功能,最终使得一个普通人的大脑在约1秒内就能完成现行计算机至少需要数10亿次处理步骤才能完成的任务。根据人脑的生理特点,人工神经网络(Artificial Neural Networks,ANN)是由大量并行分布的单元广泛互连而成,通过各组成部分非同步化的变换,实现信息的整体处理任务,它的这一结构特点决定着人工神经网络具有高速信息处理的能力。它实质上是一种模仿动物神经网络行为特征,进行分布式并行信息处理的算法数学模型。其“工作原理是通过调整内部大量节点之间相互连接的关系,从而达到处理信息的目的。” [3]所以它具有自学习和自适应的能力,可以通过预先提供的一批相互对应的输入――输出数据,分析掌握两者之间潜在的规律,最终根据这些规律,用新的输入数据来推算输出结果。
人工神经网络中神经元处理单元可表示不同的对象,例如特征、字母、概念,或者一些有意义的抽象模式。网络中处理单元的类型分为三类:输入单元、输出单元和隐单元。输入单元接受外部世界的信号与数据;输出单元实现系统处理结果的输出;隐单元是处在输入和输出单元之间,不能由系统外部观察的单元。神经元间的连接权值反映了单元间的连接强度,“信息的表示和处理体现在网络处理单元的连接关系中。”[4]人工神经网络的本质是通过网络的变换和动力学行为得到一种并行分布式的信息处理功能,并在不同程度和层次上模仿人脑神经系统的信息处理功能。正因为这个重要特征,“人工神经网络采用了与传统人工智能技术完全不同的机理,克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷,具有自适应、自组织和实时学习的特点。”[5]它与专家系统的最大区别是,专家系统属于人类智能的功能模拟,而人工神经网络则偏重走结构模拟的路子。与其它智能系统相比,人工神经网络具有以下特点:
1 学习能力:学习能力是神经网络具有智能的重要表现,即通过训练可抽象出训练样本的主要特征,表现出强大的自适应能力。例如实现图像识别时,只有先把许多不同的图像样板和对应的应识别的结果输入人工神经网络,网络就会通过自学习功能,慢慢学会识别类似的图像。
2 分布式结构:人工神经网络力图“体现大脑的分布式并行计算和非线性等特征,依此而建构的网络是一种具有大量连接的并行分布式处理器。”[6]具有通过学习获取知识并解决问题的能力,且知识是分布存储在与大脑神经元突触相类似的连接的权重中。在传统的串行体系计算机中信息分布在独立的存储单元中,而在神经网络中,信息则分散在神经元的连接上。神经网络的信息分布特性,使之具有强大的容错能力和记忆联想能力。信息的分布存储提供容错功能。由于信息被分布存放在几乎整个网络中,所以,“当其中的某一个点或者某几个点被破坏时,信息仍然可以被存取。系统在受到局部损伤时还可以正常工作。”[5]
3 并行处理:神经网络主要是对人脑的结构模拟。各种神经元在处理信息时是独立完成的,不同神经元之间具有并行性,这种并行处理使得信息处理速度大大加快。信息处理方式由原来冯•诺依曼设计的串行处理变为对信息并行处理。
三 人工神经网络应用于教育技术资源的管理之中
将网络布线由原来的星型布线转向神经网络布线方式。应用神经网络软件,网络采用分布式结构,信息采用统一并行处理的方式处理,从而加强了网络的鲁棒性、容错性。同时发挥神经网络的自学习能力,对待不同的信息资源进行模式分类。神经网络模型考虑采用目前比较成熟的误差反向传播网(BP神经网络)。教育资源分类考虑设计关键词进行训练,同时设立样本训练方法,用BP算法对该网络进行训练。训练结束之后,神经网络就可以作为教育资源分类器来进行使用。
BP(Back propagation反向传播)网络又称误差信号反馈网络,是神经网络中使用最广泛的一类。它是一种有教师的学习网络,能够实现从N维到M维的非线性映射,采用梯度下降法实现快速收敛。BP神经网络采用的是并行网格结构,包括输入层、隐含层和输出层,经作用函数后,再把隐节点的输出信号传递到输出节点,最后给出输出结果。由图1可见各层次的神经元之间形成全互连连接,各层次内的神经元之间没有连接。
该算法的学习过程由信息的前向传播和误差的反向传播组成。在前向传播的过程中,输入信息从输入层经隐含层逐层处理,并传向输出层。第一层神经元的状态只影响下一层神经元的状态。如果在输出层得不到期望的输出结果,则转入反向传播,将误差信号(目标值与网络输出之差)沿原来的连接通道返回,通过修改各层神经元权值,使得误差均方最小。神经网络理论已经证明“BP网络具有强大的非线性映射能力和泛化功能,任一连续函数或映射均可采用三层网络加以实现。”[3]
其BP神经网络模型设计方案如下:输入层、隐含层、输出层。输入层与外界的信息来源渠道紧密相连,称之为接受信息的服务器。隐含层包含若干个存储器,代表若干个知识单元。存储器需要具备输入输出渠道,具备自学习能力,可以接受外界信息,也可以传送信息。输出层由传送信息的服务器组成。输出层接受到隐含层传来的信息之后,根据用户要求传送相关信息。层间联接根据模型设计方案来铺设。神经网络中的每一个节点,无论其在输入层、隐含层、输出层上,每台计算机上必须有相应的神经元器件,以便网络进行自学与联想记忆。BP神经网络管理系统的硬件实现。是将协处理器插入标准计算机中,通过运行神经网络软件包,以实现神经网络的硬件功能,可以使神经网络在任何计算机硬件和软件环境中得到所需要的教育资源处理能力。其设计的模型具有如下特点:
1 教育资源并行分布方式处理:在神经网络中教育资源是分布储存和并行处理的,即神经网络把教育资源分布地存储在神经元之间的连接强度上,而且对教育资源的处理是由网络中神经元集体完成的。在BP神经网络中,教育资源的存储表现为神经元之间分布式的物理联系,它分散地表示和存储于整个网络内的各神经元及其连线上。每个神经元及其连线只表示一部分教育资源,而不是一个完整具体概念。只有通过各神经元的分布式综合效果才能表达出特定的概念和知识。由于人工神经网络中神经元个数众多以及整个网络存储容量的巨大,使得它具有很强的不确定性处理能力。即使输入教育资源不完全、不准确或模糊不清,神经网络仍然能够联想思维持在于记忆中事物的完整图像。只要输入的模式接近于训练样本,系统就能给出正确的推理结论。
2 鲁棒性与容错性比较强:人工神经网络的结构特点和其信息存储的分布式特点,使得它相对于其它的判断识别系统如专家系统等,具有另一个显著的优点健壮性。当一个人的大脑因意外事故受轻微损伤之后,并不会失去原有事物的全部记忆。人工神经网络不会因为个别神经元的损失(网络过载、停电、突发故障)而失去对原有模式的记忆(管理功能)。另外“即使是突发事件,暂时使网络的硬件实现还是软件实现中的某个或某些神经元失效,整个网络仍然能继续工作。”[7]BP神经网络是一种非线性的处理系统。只有当神经元对所有的输入信号的综合处理结果超过某一阈值后才输出一个信号。因此神经网络是一种具有高度非线性的超大规模连续时间动力学系统,可以实现对教育资源不间断、长时间的持续管理。它突破了传统管理系统的局限,标志着教育资源管理能力的较大提升。因而神经网络具有极强的鲁棒性与容错性,有联想记忆抽象概括和自适应能力。
3 具有自学习和自适应能力:神经网络抽象概括和自适应能力称之为自学习能力,自学习是神经网络中最重要的特征。通过学习,网络能够获得教育资源的分类知识,适应环境。在训练时,能从输入、输出的数据中提取出规律性的分类知识,记忆于网络的权值中。并具有泛化能力,即将这组权值应用于一般教育资源分类的能力。另外,BP神经网络的分类能力学习也可以在线进行。
以教育学院教育技术学资源管理为例,输入层由两台高性能的服务器组成,中间设七个知识单元,输出由两台输出服务器组成。隐层的七个神经元分别为计算机软件资源室、课堂教学资源室、“影视创作资源室、计算机教育应用资源室、网络技术资源室、传统教学资源室、传统媒体使用资源室。”[8]模型图如图2所示:
教育技术学资源管理系统一种可编程的动力系统,其存贮、加工和提取教育资源均是可编程的。输入层负责对教育技术学的相关教育资源进行筛选比较,然后根据学习后的分类能力对资源予以分类,将所有的教育技术资源分布式存储在隐层的各神经元中,需要处理时根据用户需要,从各个神经元中取出信息并行处理,输出到输出服务器中,提供给用户。用户可以将用户要求直接给输出处理平台,传递给输出层后,由输出层将用户要求反馈给中间隐层。也可以将要求送给输入处理平台,传递给输入层,进行筛选之后将信息传送给中间隐层。即使系统突然面临网络过载问题,由于存储是分布式的,可以很容易地将信息资源分配下去。即使突然停电,由于相关资源已经存储完毕,损失微乎其微。系统的鲁棒性大大加强。同时如果系统发生突然故障,由于输入渠道有两条,所以可以很轻松地用另一个服务器处理。输出处理时也是如此。因此系统的容错性也得到提高。至于模式分类,则需要较长时间的训练和大量的样本。一旦BP神经网络模型训练完毕,日后教育技术学资源分类就显得十分轻松。只需将关键词输入准确,便可以进入相应的知识单元存储起来。处理信息时,根据用户需要,有不少不同类别的资源需要统筹规划、联合利用,才能得到用户需要的结果。这儿就可以充分发挥神经网络并行处理的特点,有条不紊地对信息加以处理。其总体示意图如图3所示:
四 结语
教育信息化的核心问题是教育资源的应用和管理。神经网络式的教育资源管理系统把教育资源存储、教育资源管理、教育资源分类、教育资源动态升级四大特色功能进行整合,全面突破了“当前基础教育信息化过程中的应用‘瓶颈’。” [9]其最大的特点就是突出了教育资源的管理功能,通过以一个统一管理平台为核心的方式,对各类教育资源进行优化、整合,改善了以往教育资源管理从单一功能角度进行设计,各功能之间不能相互结合,造成资源管理困难和资源互不兼容的问题,实现了教育资源的价值最大化。值得注意的是,由于管理系统采用神经网络的结构特点进行设计,其鲁棒性、容错性和模式分类能力较强,较之传统教育资源管理方式比较起来,不仅提取和输入变得十分简单,而且对大量资源的分类式识别也大大加快,提高了管理效率。分布式存储提高了教育资源的存储容量,而“并行式处理又加大了教育资源的处理速度,同时系统在应付突发事件和网络攻击方面,应变能力大大增强,”[10]其可靠性与可用性也有突破性的提高。同时,在教育资源管理过程中,系统能抓住教育资源应用与管理过程中的关键问题,关注用户的反馈,即时更新教育资源,加强了教育资源的建设,为教育信息化的持续发展提供了有力的保障。
参考文献
[1] 余胜泉,朱凌云.教育资源建设技术规范体系结构与应用模式[J].中国电化教育,2006,(3):58-59.
[2] 穆肃.校本学科教学资源库的设计和实现[J].中国电化教育,2004,(1):56-61.
[3] 周志华著.神经网络及其应用(第1版)[M].北京:清华大学出版社,2004.
[4] 张广莹,徐丽娜,邓正隆.“神经网络控制”CAI课件研制中的几个问题[J].现代教育技术,1997,(2):32-33.
[5] 韩立群著.人工神经网络理论设计及应用(第1版)[M].北京:化学工业出版社,2002.
[6] 陶剑文.一种分布式智能推荐系统的设计[J].计算机工程,2007,(15):207-208.
[7] 王国旗,张辛亥,肖.采用前向多层神经网络预测煤的自然发火期[J].湖南科技大学学报(自科版),2008,(2):20-22.
[8] 茹洪丽.教育技术学课程设置问题探略[J].电化教育研究,2005,(12):38-41.
人工智能进课堂范文5
为了促进虚拟教室在欧洲的推广和应用,欧盟委员会的Socrates Minerva开展了“教育机构中的虚拟教室”项目。本文主要介绍该项目的研究方法、过程、成果,以期引起研究者和实践者对虚拟教室的关注、研究和应用。
研究方法和过程
该项目的研究内容主要是调研虚拟教室在欧洲各培训机构的应用情况,调研的数据来自欧洲的28个国家。
项目的研究过程分为6个阶段,如下图所示。
研究成果
该项目完成之后,所作项目研究报告的内容不仅涉及虚拟教室的介绍、本次调研数据的分析和结论,还包括对虚拟教室中教学问题、课堂组织、内容设计、教学活动组织、教学交互以及教学评价等问题进行深入研究的成果。
1.调研结论
研究得出,在欧洲,调查对象虽然都知道虚拟教室,但对虚拟教室的了解甚少,也很少应用虚拟教室。当然,研究也获得了一些成功案例,如西班牙的加泰罗尼亚开放大学已经自主开发了虚拟教室系统――虚拟校园(Virtual Campus);匈牙利的布达佩斯大学经济和行政学院已在高层次的教育中广泛应用了虚拟教室。
2.虚拟教室中的交互问题
虚拟教室可以增强教学的灵活性和效率。它可以通过一些技术手段来促进参与者之间的交互。例如,分组讨论室、视频交互、文本聊天以及应用程序共享等。为了让学生更好地参与虚拟教室课堂,进行协作学习,提高虚拟教室的交互性,必须要注意以下教学原则。
①教师在设计虚拟教室中的教学时,要充分考虑学生对交互的需求。
②在进行虚拟教室教学前,要对教师和学生进行技术培训,让参与者能够熟练操作虚拟教室。
③在虚拟课堂中,要不断地增强交互。教师可以建立小组讨论室,组织分组讨论,同时参与者还可以通过文本、视音频进行交互。
研究得出,用虚拟教室、传统教室、非实时教学系统和视频会议系统等学习技术、平台结合进行混合学习将是未来学习方式发展的一种趋势。这种混合学习能够集合实时教学和非实时教学的优势,提高学生学习的灵活性,增强跨校园的交互,同时还能够加强师生之间的交互。
3.虚拟教室的内容设计和活动组织
在虚拟课堂中,所有的学习内容和学习活动都将在虚拟教室中进行。因此,对于虚拟教室的内容和活动的设计显得尤为重要。
虚拟教室的内容和活动的设计以教学目标为导向,传统教室和非实时教学系统的内容和活动设计也遵循这一原则,但虚拟教室的内容和活动的设计要更加严谨和精确,因为虚拟教室对内容和活动的连续性要求更高。
同时,还要为学生提供课程大纲或课程介绍文档,告诉学生在上课之前必须具备哪些先行的知识,以消除学生顺利、快速进入学习的障碍。在学习内容的制作上,教师或者内容设计者可以充分利用已有的教学材料,并使用自己较熟悉的工具整合已有材料,创建新材料,同时还要附带学习帮助、学习指导等材料,为学生的学习提供尽可能多的学习支持服务。
此外,研究还得出,为了让学生保持较集中的注意力,虚拟教室中一节课的时间应该要比在传统教室的时间短,同时教师还需避免单调的教学方式,要提供丰富媒体形式的教学材料,语调要抑扬顿挫,引发学生参与讨论。在课后,教师要充分听取学生的反馈,修订和完善教学设计方案。
4.虚拟教室的教学评价
不同于传统教室,虚拟教室中的教师和学生在地理位置上是分离的,教师只能通过观察学生在虚拟教室中的行为和表现或者倾听学生回答问题来获得学生学习的情况反馈,而如何做到客观、公正地对学生进行评价呢?
研究提出了几种对学生进行评价的方法:利用虚拟教室的“问题和测试”功能,设计问答题和小测试,学生作答之后,系统会自动统计结果;基于音频的评价;基于视频的评价;基于文本聊天室的评价;利用“应用程序共享”功能,观看学生的任务操作步骤,对学生掌握的技能进行观摩和评价;通过对虚拟课堂进行录制和存档,教师可以回过头来很清晰地观看课堂全过程,从而可以对学生进行较客观、准确的评价。
带给我们的启示
第一,我们要加强对远程教育虚拟教室的研究,特别是加强对虚拟教室中教学设计与教学策略的研究。这两方面是相辅相成的,理论的研究可以指导和促进虚拟教室的应用;而反过来,虚拟教室的应用又可以给理论的研究提供实验案例以及丰富的研究题材。因此,在虚拟教室的研究中,要多做理论研究和实际应用相结合的研究。
第二,现有的远程教育教学系统只是陈列了一些课件、资源,缺乏及时的实时交互,忽略了教学情境和教学交互的创设。严格来说,我们还仅仅满足于“网上电子资源展示”,因此,我们需要积极探索利用虚拟教室开展教学实践的方法和策略,虚拟教室的研究既需要有关技术设计和开发的研究,也需要教学设计和策略的研究。开发面向远程教育应用的虚拟教室系统,一开始关键并不在于内容和资源如何丰富,而是应该针对现代远程教育的特点,重点关注教学交互与教学情境的创设,重点关注对硬件条件要求不高的相应软件系统的开发应用。
第三,我们在研究和应用虚拟教室时,还需考虑与传统教室、非实时教学系统等学习技术、平台的结合。集合不同学习技术、平台进行混合学习将是未来学习方式发展的一种趋势。混合学习试图寻找既能发挥网络学习的优势,同时又能获得最高的效率而投入最低的学习方式。混合学习通过选择“恰当媒体”,找出解决特定教学问题的独特而有效的方法,从而使网络学习能在最合适的地方使用,解决了速度、规模和效果的协调问题。
第四,随着计算机和网络技术的发展,我们还应关注和引进新技术在虚拟教室的应用。人工智能技术、虚拟现实技术等新技术的引入可以提高虚拟教室的交互性、场景真实性以及智能性,能够创设一个能真实模拟课堂教学情境的虚拟教室,提供多通道的、自然的交互方式。此外,我们还可以借鉴网络游戏的激励机制,激发学习者的学习兴趣,给予学习者更强的参与感和沉浸感,从而更有效地促进网上学习。
人工智能进课堂范文6
关键词泛在学习;有机化学;教学模式
随着无线网络技术、云计算技术和人工智能技术的迅猛发展，许多高校实现了WIFI信号的全部或部分覆盖，学生利用平板电脑、智能手机等设备进行无缝学习已成为了现实。自1988年，美国的计算之父MarkWeiser提出泛在计算概念后，泛在计算、泛在学习受到了国内外研究者的广泛关注［1-2］。而如何充分利用现代移动互联技术，实现泛在学习方式与传统课堂教学模式的有机结合，变手机聊天、网络游戏等不利的学习障碍为有益的教学支持，成为当代教师迫切需要解决的问题。
1泛在学习概述
1.1泛在学习的定义
泛在学习又称为无缝学习、普适学习、无处不在的学习方式，是利用泛在计算技术提供给学习者一个无时无刻的沟通、无处不在的学习方式，是一种任何人可以在任何时间、任何地点，用任何可以获得的科技工具进行任何学习活动的5A式(Anyone，Anytime，Anywhere，Anydevice，Anything)学习［3］。
1.2泛在学习的教学优势
泛在学习具有泛在性、移动性、易获取性、交互性、主动性、即时性等特点，其在教学上的优势主要体现在以下几个方面。1.2.1教学资源广阔性泛在学习资源是多种多样的，有文本、电子书、动画、课件、录像等，图文并茂、动静结合，以视觉、听觉和触觉等多种感官方式呈现给学习者;它可以有效地增强学生学习的兴趣，能够满足学生的个性化学习需求。1.2.2终端形态多样性泛在学习所使用的终端主要有移动设备(如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、DV等)、台式机和嵌入式设备［4］(如博物馆、科技馆中的嵌入式计算机)等，学生利用无线通信技术，能够找到适合自身的学习工具，实现在任何地点、任何时间使用自己感兴趣的教学资源。1.2.3交流平台多渠道泛在学习可以充分利用Moodle论坛、QQ群、邮箱、微信、易信、微博作为信息沟通平台，强化了教育者与学习者、学习者与学习者、学习者与网络间的交流反馈，将学习行为从校园带到整个社会，从真实生活带入到无线的智能空间，提高了学习的主动性和自由度，增强了学生终身学习的愿望和能力。1.2.4共享资源丰富性网络信息传输的跨时空性实现了资源共享，位于Internet上不同类型的网络资源(如微课、精品课网站、慕课等)、网络教学机构(如远程教育等)及个人主页资源等，为网络用户提供不同程度的共享服务，使学习者可以及时随处获取丰富、便捷的泛在学习资源。
2泛在学习有机化学教学模式的实践
有机化学是药学类、医学类等相关专业的基础课程之一，主要学习与药学、医学及生命科学密切相关的有机化合物的组成、结构、性质及应用。该课程以无机化学为先导，为生物化学、药物化学、药物分析等课程的学习打基础，对从事药物生产和药学服务等职业岗位能力培养具有非常重要的作用。而对于化学学习基础薄弱、自控力差、学习意志不强的高职高专学生，有限的课堂时间已很难满足他们的学习需求，厌学现象比较严重。而《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中指出要强化信息技术的应用，提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果;鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题的能力。为此，笔者尝试将泛在学习模式引入有机化学教学中，主要包括4个教学环节:创境设疑，自主预习;在线测试，建构新知;汇报分享，体验成功;互动交流，拓展延伸。现就以人卫版《有机化学》第六章第二节酚为例，说明该模式的具体实施过程。
2.1创境设疑，自主预习
有人说，让一个人随时随地玩，很容易实现，而让一个人随时随地学习，是很不现实的。也就是说学生的学必须在教师的精心设计引导下才能产生良好的效果。2.1.1教学资源的准备教师于课前根据教学的重难点和学生实际水平设计出符合其个性化学习需求的电子版校本教学资源，主要包括电子教案、课程PPT、习题作业、单元测试及教学微课等。微课具有可重复性、可暂停、可循环播放、不受教学进度约束、便于个性化自主学习的特点［5］，是一种适用于泛在学习的教学资源，其内容要具有一定的启发性。如酚这节课，教师将涉及其化学性质的实验部分与自学提示问题一起制成7min左右的教学微课，用以指导学生自主预习。涉及的问题有:①醇和酚都含有羟基，如何从结构上分析其性质上的异同?②为什么苯酚可与氢氧化钠反应，而乙醇不能?③如何解释苯酚的水溶液浑浊，加入氢氧化钠变澄清?④苯与苯酚都能与溴反应，二者有何差异?⑤如何鉴别酚类物质?⑥酚类物质在药学方面有哪些应用?如何存放酚类物质?⑦查看苯酚软膏的使用说明，利用酚的性质说明其使用的注意事项和药物相互作用。2.1.2微信的互动交流微信是一款具有通讯、社交、平台化功能的移动性应用软件，被大学生广泛使用，可以构建移动互联网环境下随时随地学习的一种新型交互平台［6］。教师可以借助学生乐于用手机微信看网页、视频的习惯，课前将有预习指导作用的微课及与本节教学内容相关的网页链接，通过微信群向学生。学生利用碎片时间随时对视频和网页进行关注，根据微课中提出的问题，主动查找资料完成自主预习，并以小组为单位将预习的结果和存在的问题务必于课前通过微信反馈给教师，这样教师就掌握了学生存在的普遍问题和最想解决的问题。2.1.3布置讲解任务教师将学习兴趣相投的学生组成学习小组，每组4人，轮流分摊课前讲解任务。如酚这节课，学习小组需要收集食品、药品或保健品中含有酚结构的物质，其中2人负责将它们的名称、结构、疗效、适用症状、临床案例等，制作成生动的PPT，1人负责课上讲解，1人负责回答疑问。为保障学习任务的有效性，教师要对学生制作的PPT及讲解内容予以适当的指导和帮助。
2.2在线测试，建构新知
苏霍姆林斯基曾说过:“学生解决问题的过程就是一个探索的过程”。教师从实际出发，引导学生积极主动地去研究、探索和发现，可以有效地培养其解决问题的能力。课堂上，教师为使学生对知识理解得更加透彻和深刻，将教学内容划分成几个小段，然后转化为学习任务，即碎片化过程。如将酚这节内容分解为8个任务:酚的分类和命名;酚的物理性质;酚的结构;酚的酸性;酚的显色反应;酚的氧化反应;酚的亲电取代反应;苯酚软膏的使用说明。每个学习任务既有教师设置的问题，也要求学生提出问题，学生以小组为单位在全班进行学习分享，及时消化教学的重、难点，形成知识的内化。教师向学生发送关于本节内容的单元测试卷，试题的内容按照教学中的知识点顺序展开，试题的类型涵盖选择题、名词解释、反应方程式、简答题等。学生可以使用手机、平板电脑完成测试卷。通过这种方式学生主动构建新知，及时了解自己知识的不足，增强学习的动力和毅力。
2.3汇报分享，体验成功
在学生自主探索、在线测试、小组交流的基础上，学习小组成员在全班汇报讲解PPT。分享的内容有:①感康的主要成分是对乙酰氨基酚，它可以缓解普通感冒及流行性感冒所引起的发热、头痛、四肢酸痛、流鼻涕等症状;②天然维生素E又名生育酚，具有美容养颜、抗氧化的作用，临床上常用于治疗先兆流产或习惯性流产、预防冠心病等多种症状;③白藜芦醇是多酚类化合物，主要来源于葡萄、花生、桑葚等植物，具有强效抗衰老、抑制血小板聚集、预防心肌梗死和脑血栓等症状;④芹菜素化学名称为4'，5，7-三羟基黄酮，广泛存在于多种水果、蔬菜、豆类和茶叶、洋甘菊等植物中，具有降血压、治疗各种炎症、抗氧化、镇静、安神、抑制致癌物质的致癌活性等。每个学习小组汇报完毕，其他组提问、打分和评价，各组学生的表现将记入平时成绩中。在这样的课堂教学环境中，学生有了明确的学习目标，亲自参与过程、选择内容、探索疑难、自我检查，学习的主动性和创造性得以充分发挥，引导学生变被动学习为主动学习，由机械地听转变为自觉地思考与探索［7］，课堂教学呈现出积极向上、民主和谐的氛围。
2.4互动交流，拓展延伸
课后教师将适合泛在学习的文本、视频、音频等多种资料通过微信的群发功能推送给学生，学生利用手机或平板电脑安装的浏览软件可以随时对感兴趣的学习内容进行浏览，对所学知识及时反思和总结。同时教师还可以利用微信公众平台为学生提供学习研讨、辅导答疑、在线指导、作业等服务，使他们的学习疑惑能够在师生间得以及时的沟通和交流［8］。另外，学生还可以将自主搜索选择的学习内容、收获、感悟等分享到个人微信朋友圈中，通过回复、点赞和评价功能进行师生、生生评价，促进学习共同体的构成。
3实施泛在学习教学模式的反思
与传统教学模式相比较，泛在学习模式可以使学生根据个人需求，利用信息手段主动探索、自主学习，能够不断激发出学生学习的积极性，不仅培养和维持了他们的学习兴趣，还促使他们能够利用泛在学习资源，亲身体验、探究有关化学原理和规律的乐趣。但开放的网络环境和学生的自我控制力，给课堂教学的组织和管理带来一定的难度，需要进一步探索、有效克服。教学的有效性不仅依赖于教师对教学过程的合理设计、整体安排，对学生的悉心指导、互动交流，更有赖于学生的积极配合。微信公众平台为辅助课堂教学提供了更为方便的资源环境，而这不仅需要终端设施普及、数字化校园建设和多种方式互联网的全覆盖支持，更需要管理者对平台的精细加工和维护，吸引学生集中注意力参与其中。互联网泛在学习资源日益丰富，智能化程度越来越高，课堂教学不能只传授学科知识，更应该教会学生掌握现代通信技术，并能有效利用泛网。总之，泛在学习模式是对传统教学模式的改革和创新，目标是创建让学生随时随地利用任何泛在终端设备进行学习的资源环境，尽管其实施过程还有待于进一步完善，但其对培养学生的自主学习潜能及提高学习效率发挥着积极的作用，更有利于促进教师和学生的双重发展。
参考文献
