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人工智能的智能教育范文1
关键词：人工智能；教育；应用；问题
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）03-0159-02
人工智能是研究如何构造智能机器（智能计算机）或智能系统，使其模拟、延伸、扩展人类智能的学科。随着人工智能的理论与技术在社会各个领域的广泛应用，其在教育领域内的应用也越来越受到重视，并取得了一定的研究成果。
一、人工智能教育应用的主要形式
人工智能在教育领域应用的最直接结果就是诞生了智能教学系统。智能教学系统是以计算机辅助教学为基础而兴起的，它是以学生为中心，以计算机为媒介，利用计算机模拟教学专家的思维过程而形成的开放式人机交互系统。目前，智能教学系统已成为人工智能在教育中应用的主要形式。智能教学系统主要是在知识表示、推理方法和自然语言理解等方面应用了人工智能原理。由于它综合了知识专家、教师与学生三者的活动，因此，与之相对应的，智能教学系统一般分成知识库、教学策略和学生模型三个基本模块，再加上一个自然语言智能接口。智能教学系统的功能具体来说有以下几条：了解每个学生的学习能力、认知特点和当前知识水平；能根据学生的不同特点选择适当的教学内容和教学方法，并可对学生进行有针对性的个别指导；允许学生用自然语言与“计算机导师”进行人机对话。智能教学系统的设计不仅要有计算机科学的知识，还需要有教育科学的理论指导。
二、人工智能在教育中应用的局限性分析
1.阻碍人工智能发展的关键因素。在人工智能的发展中，一直存在着对“计算机是否能代替人脑甚至超过人脑”的问题的讨论，实际上，以电子计算机为主要工具模拟人的某些思维活动而产生的人工智能是有局限的。①计算机处理问题的根本原理。要计算机解决某种问题，有三个基本的前提：必须把问题形式化；问题还必须是可计算的，即要有一定的算法；问题必须有合理的复杂度，即要避免指数爆炸。由于人的智能活动不能完全形式化，因此，机器就不能将人脑的智力活动全部复制出来。电子计算机最终只能把握0、1这两个开关代码，遇到不能形式化、不能找到算法或不能程序化的任务，计算机则难以执行。②人和机器之间的根本区别。智能模拟利用了人和机器的共性，即两者都是一个信息转换系统，但两者之间存在着不容忽视的本质区别。智能模拟与天然智能属于两种不同的进化系统，人类的智能是人类社会实践的产物，机器的智能是机械制造的结果。大脑和电脑的组织结构也不相同，两者属于两种不同的运动过程，前者是复杂的生理--心理过程，后者是机械--物理过程。智能模拟可以在局部上超过天然智能，但是，模拟的根本方法是功能模拟法，两个系统在结构和实际过程上是不一样的。智能模拟不具有人的思维的社会性，不具有主观世界。
2.人工智能在教育中应用的局限。就目前人工智能的发展水平以及人工智能本身的特点而言，它在教育中的应用也是有其局限性的。①与学生之间无法畅通交流。教育本质上是一种“交互”活动，而智能教学系统无法实现最充分、最真实的交互。目前自然语言理解的研究成果非常有限，远不能达到人人交流的要求。此外，就态度、品德、情感等教育问题而言，机器只能通过学生输入计算机的信息来判断其掌握和内化程度，而无法像人类教师通过自然状态的交流和观察来判断学生的真实情况，因此，“机器智能”很容易被蒙蔽“双眼”，无法做到像人与人之间那样自然畅通的交流。②决策和推理机制不完善。智能教学系统的关键智能所在是其决策和推理机制，即“教学策略”模块根据不同学生的具体情况通过推理做出灵活决策，这种决策基于学生模块提供的有关学生的知识水平、认知特点和学习风格，而这些不能完全被形式化。同时，随着教育理念的不断更新以及教学模式和教学方法的不断改进，系统所应用的教学策略模块用于评估和判断学生学习过程的能力是有限的。③人工智能并非适合所有的学习领域。根据加涅的学习结果分类，学习分为言语信息、智慧技能、认知策略、动作技能和态度五类。言语信息分为符号学习、事实学习和有组织的知识学习，这些属于可形式化内容，适用于智能教学系统；智慧技能分为辨别、具体概念、定义性概念、规则和高级规则，其中前四项属于可形式化内容，适用于智能教学系统，而高级规则属于复杂――形式化内容，部分内容不适用于智能教学系统；动作技能和态度领域的学习，在其认知成分中可以使用智能教学系统，但情感和行为成分等非形式化内容，则难以用智能教学系统来实现。因此，并不是所有的学习领域都适用于智能教学系统。智能教学系统在教育中应用的重点应放在认知领域中的符号学习、事实学习和有组织的知识学习、辨别、具体概念、定义性概念以及规则这些学习内容上。
三、人工智能教育应用的发展方向
近年来，随着计算机技术、网络技术、人工智能技术以及现代教育教学理论的发展，人工智能在教育中应用的发展呈现出以下几个趋势。
1.开始突破单一的个别化教学模式。长期以来，计算机辅助教学系统和智能教学系统都是强调个别化教学模式，这种模式在发挥学生的学习积极性、主动性和进行因人而异的指导等方面确实有许多优点。但是，随着认知学习理论研究的进展，人们发现在计算机辅助教学系统和智能教学系统中只强调个别化是不够的，在某些场合（例如问题求解）采用协作方式往往更能奏效。因此，近年来在智能教学系统中，协作型教学模式得到越来越多的重视和研究。
2.智能教学系统日益与超媒体技术相结合。超媒体系统具有良好的开发环境、灵活方便的用户界面以及图、文、声并茂的特点，而且其信息的组织方式与人类认知的联想记忆习惯相符，已成为目前一种最理想的信息载体和最有效的信息组织与信息管理技术，在许多领域尤其是教育领域有广阔的应用前景。把超媒体技术引入智能教学系统，从而发展成为智能超媒体辅助教学系统，可以大大改善计算机辅助教学系统的教学环境，激发学生的学习积极性，从而显著提高教学效果。
3.智能教学系统与网络的关系日益密切。网络的应用和普及为远程教育和终身教育提供了一个良好的空间。当前，智能教学与多媒体网络的结合成为人工智能在教育中应用的一个势不可挡的发展趋势。
4.传统人工智能与神经网络模糊决策机制相结合。传统人工智能从宏观角度开展认知模拟，可以部分地模拟人类的逻辑思维过程，而神经网络模糊决策机制从微观方面进行认知模拟，着力实现模仿人类右脑的模糊处理功能和整个大脑的并行化处理功能。今后将探索一种新的智能处理模型：把神经网络的模糊决策机制和符号专家系统的推理能力结合起来，利用多重知识源、多种模型进行复合协同处理。如果上述技术能够成熟运用，那将对人工智能的发展及其在教育中的应用起到决定性的作用。
参考文献：
[1]王士同.人工智能教程[M].北京：电子工业出版社，2001.
[2]王永庆.人工智能原理与方法[M].西安：西安交通大学出版社，1998.
[3]何克抗.计算机辅助教育[M].北京：高等教育出版社，1997.
[4]徐鹏，王以宁.国内人工智能教育应用研究现状与反思[J].现代远距离教育，2009，（5）：3-5.
人工智能的智能教育范文2
2016年1月，美国佐治亚理工学院计算机学院的教授AshokGoel，借助IBM的Watson人工智能系统创建了一个在线机器人JillWatson，并将其作为课程教学助理。其目的是帮助教师回答学生通过在线论坛提出的大量课程问题。通过几个月的反复调试，JillWatson的回答已经能够达到97%的正确率。现在，机器人助教已经可以直接与学生沟通，不需要真人助教的帮助。这项人工智能在教育中的使用，解决了AshokGoel教授的助教人数不够，难以及时回答学生提问的困境，增加了学生参与在线学习的兴趣，提高了在线学习的留存率。
这只是人工智能在教育领域的小试牛刀。虽然有专家预测在未来十年内不会看到人形机器人替代教师进入课堂，不过地平线报告2016年基础教育版和2107年高等教育版都预测未来五年内人工智能将会在教育行业普及。
教育行业已有的人工智能研究和应用
Woolf等人在2013年提出了人工智能在教育领域应努力解决“五大挑战”：①为每一个学习者提供虚拟导师：无处不在地支持用户建模、社会仿真和知识表达的整合。②解决21世纪技能：协助学习者自我定位、自我評估、团队合作等。③交互数据分析：对个人学习、社会环境、学习环境、个人兴趣等大量数据的汇集。④为全球课堂提供机会：增加全球教室的互联性与可访问性。⑤终身学习技术：让学习走出课堂，进入社会。
过去十年，一些研究者对人工智能在教育领域中的应用做了大量的探索。相关的研究成果包括：①跟踪学习者的思维步骤和解决问题的潜在目标结构（Anderson等，1995）；②诊断误解和评估学习者的理解域（VanLehn，1988）；③提供及时的指导、反馈和解释（Shute，2008）；④促进高效学习的行为，如自我调节、自我监控和自我解释（Azevedo&Hadwin，2005）；⑤以合适的难度水平和最适当的内容来规划学习活动（VanLehn，2006）。
这些研究，基本上使用到了人工智能的每一项技术——自然语言处理、不确定性推理、规划、认知模型、案例推理、机器学习等。“智能导师系统”就是基于这些研究和技术而开发的人工智能教育应用。类似的成熟产品包括Tabtor（hellothinkster.com）、CarnegieLearning（carnegielearning.com）和FrontRow（frontrowed.com）。2014年，加拿大西蒙弗雷泽大学的一项试验发现用智能导师系统的学习者比使用其他教学方法的学习者获得的成绩更高。
人工智能在教育行业的新发展
教育行业的三种类型（内容、平台和评估）的服务商都在经历着一场变革。内容出版商面临纸质印刷到数字出版和开放教育内容的挑战。学习平台正试图区分自适应、个性化和数据分析的功能。评估供应商则继续探寻从多项选择题测试转向更具创新性的问题类型。人工智能将为这三种类型教育服务商带来新的发展思路和契机，同时也惠及教育生态系统中的所有利益相关者。学生通过即时反馈和指导提高学习效率，教师将获得丰富的学习分析和个性化指导经验，父母能够低成本地为孩子改进职业前景，学校能够规模化提高教育质量，政府能够提供负担得起的教育。2017年，人工智能将在以下领域发挥其效益。
1.人工智能批改作业
批改作业和试卷是一件乏味的工作，这通常会占据教师大量的时间，而这些时间本可以更多地用于与学生互动、教学设计和专业发展。
目前，人工智能批改作业已经相当接近真人教师了，除了选择题、填空题外，作文的批改能力已经大幅提高。美国斯坦福大学已经成功开发出一种机器学习程序，能够批改8～10年级的作文。随着图像识别能力的大幅提高，手写答案的识别也接近可能。就连占有美国标准化考试60%市场份额的全球最大教育企业——培生公司也认为，人工智能已经可以出现在教室并提供足够可信的评估。据培生公司近期的报告IntelligenceUnleashed推测，人工智能软件所具有的广泛的、定制的反馈能够最终淘汰传统测试。
2.人工智能实现一对一辅导
自适应学习软件已经能为学生提供个性化学习支撑。据2011年VanLehn的一项研究发现，人工智能在某些特定主题和方法上比未经训练的导师更具有效性。进一步的研究发现，人工智能导师能在学生出错的具体步骤上给予实时干预，而不是就整个问题的答案给予反馈（Corbett&Anderson，2001；Shute，2008）。
自适应学习在拉美地区正在兴起。AndréUrani市政学校的学生使用人工智能软件Geekie观看在线课程（视频和练习）。Geekie为学生提供每一步的实时反馈，并随着学习的进展来传授更为精细的课程内容。
早在1984年，本杰明·布卢姆的研究就提出一对一辅导能带来更好的学习效果。而人工智能技术可以模拟一对一辅导，以更好地跟踪、适应和支持个体学习者。这将是人工智能在教育中更高层次的个性化学习应用。例如，比尔·盖茨看好的人工智能聊天机器人或个人虚拟导师，能在学生面临挑战时提供强有力的支持，随时随地回答学生的提问；还可以为学生订制学习方案和规划职业发展路径，并引导学生走向成功。更重要的是，人工智能可以匹配聊天机器人或虚拟导师的面孔和声音来满足学生个人喜好。对比网页界面的自适应学习系统，这才是真正做到了一人一导师。
3.人工智能关注学生情感
2016年地平线报告高等教育版把情感计算列为教育技术发展普及的重要方向。也就是说，人工智能不仅限于模拟人类传递知识，还能通过生物监测技术（皮肤电导、面部表情、姿势、声音等）来了解学生在学习中的情绪，适时调整教育方法和策略。例如，机器人导师捕捉到学生厌烦的面部表情时，就可以立即改变教学方式努力激发他们的兴趣。这种关注情感的人机交流为学生营造一个更真实的个性化学习环境，更好地维持了学习者的动机。美国匹兹堡大学开发的AttentiveLearner智能移动学习系统就能通过手势监测学生的思想是否集中。突尼斯苏斯国家工程学院的研究人员正在研究开发基于网络的人工智能教学系统。该系统能够识别学生在任何地方开展科学实验的面部表情，以优化远程虚拟实验室的教学过程。
进一步的研究发现，人工智能还可以关注学生的心理健康。当前已经有使用人工智能来为自闭症儿童提供有效支持的案例。例如，伦敦知识实验室在Topcliffe小学开展试验，让自闭症学生与半自动虚拟男孩安迪开展互动交流，研究人员发现患有自闭症的学生在社交能力方面有进步。
4.人工智能改进数字出版
教科书等课程材料并非总是完美，传统印刷出版让课程的修订变得过于缓慢。这不仅是生产工艺的问题，更主要的是纸质课程材料无法快速获取使用者的反饋来识别缺陷所在。而数字化出版在人工智能的支撑下能彻底改变这一现状。
人工智能可帮助使用者快速识别课程缺陷。大规模网络开放课程Coursera的提供者已经将这一想法付诸实践。当发现大量学生的作业提交了错误的答案时，系统会提示课程材料的缺陷，进而有助于弥补课程的不足。
另一项人工智能在数字化出版的应用是自动化组织和编写教材。这是基于深度学习系统能模仿人类的行为进行读和写。ScottR.Parfitt博士的内容技术公司CTI就依据这项技术帮助教师定制教科书——教师导入教学大纲，CTI的人工智能引擎能自动填充教科书的核心内容。
随着自然用户界面和自然语言处理在人工智能领域的成熟应用，课程材料的数字化出版也会有更新的形态——不再局限于书本或网页的形式，聊天机器人和虚拟导师将成为内容表达的更好的方式。
5.人工智能作为学生
多年的研究表明，教会别人才是更好的学习，即learning-by-teaching。美国斯坦福大学教育学教授DanielSchwartz正基于这一理念来开发新的人工智能产品。他联合了多个领域的专家一起开发了人工智能应用——贝蒂的大脑（Betty’sBrain），让学生来教贝蒂学习生物知识。试点研究发现，使用这一方法来学习的学生比其他学生成绩更好，且在科学推理上也更胜一筹。
类似的研究和开发还有瑞典隆德大学的TimeElf和美国卡内基梅隆大学的SimStudent，这两个人工智能产品也是基于learning-by-teaching而开发，让学生在教会机器人知识的过程中深化对知识的理解。
另外，人工智能还推动其他教育方法和技术更好实现。如让虚拟现实学习环境更具沉浸感；给学生带来更多动手实践的机会；提供基于丰富学习分析的仿真和游戏化学习场景等。
人工智能的智能教育范文3
【关键词】人工智能 计算机辅助教学 教学与控制
一、人工智能的定义
人工智能也称机器智能，它是计算机科学、控制论、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科学，逐渐形成一门涉及心理学、认知科学、思维可循、信息科学、系统科学和生物学科等多学科的综合性技术学科。
二、计算辅助教学体系和现状
计算救助教学是利用多媒体计算机的功能与特点，利用计算机辅助教师完成各个教学环节，并通过与计算机之间的交互活动，激发学生的学习积极性和主动性，帮助学生更有效地学习。实用计算机辅助教学，有利于认识主体作用的发挥，它所提供的图像、声音、动画等信息由利于学生知识的获得与保持，达到提高教学教学的目的。
目前为止，所实用的绝大多数传统以及理论证明等均被应用于计算机辅助教学系统，以提高其智能性和实用性。早期绝大多数计算机辅助教学将全部教学信息以编程方式预置于课件中，这样的以及理论证明等均被应用于计算机辅助教学系统，以提高其智能性和实用性。因此现有的以及理论证明等均被应用于计算机辅助教学系统，以提高其智能性和实用性。早期绝大多数计算机辅助教学系统面临许多挑战，它主要存在以下几个方面的问题。
1.计算机辅助教学系统的闭塞性
不具有开放性是目前以及理论证明等均被应用于计算机辅助教学系统，以提高其智能性和实用性。其弊端在于固定内容的局限性使课件的适用面狭窄，而且设定的运行路线使授课缺乏自主性;授课的针对性不强;无法利用新出现的资源在较高起点上进行二次开发。
2.智能性的欠缺
现有的计算机智能辅助课件系统不能对不同何曾度的学生进行有针对性的教育，学生的学习是被动的，不能由系统自动提供助学信息而使学生有选择地学习。。
3.人机交互能力较弱
现有计算机智能辅助大多以光盘作为信息的载体，将材料中的内容以多媒体的形式展现出来，教学信息是按预置的教学流程机械式地提供给学者，学习者使用计算机智能辅助课件学习是完全被动的。
4.教师与学生的互动在教学中的缺乏
现有计算机智能辅助课件在学生自学以及进行操作使用时，如何学习都是学生自己的事。教师不能全完了解学习者的情况，学生在蹦到问题时不能向教师求教，师生之间互相封闭，谈不上师生互动，因此课件所起的效果大打折扣。
5.课程特点没有突出
各门课程在教学上有不同的要求，但现有课件对于这些不同要求完全不予理会。例如很多课程都要涉及到大量的曲线或曲面，对有些课程来说，将这些曲线或曲面给出了一个简单的展示就足够了，而有些课程这样的展示不能达到教学目的的要求。
6.教学计划的欠缺
在课件的开发过程中实际上离不开教学策略的设计，但课件的制作者往往并未意识到这一点。例如:现有的绝大多数课件都是单一的展播式，这样的可见制作“精美”，但它不可逆、不能互动。实际上运用课件教学只是手段而不是目的，应该在教学设计理论的指导下讲求课件的实效性，着眼点在于学生学习新知识、掌握新技术、培养各种能力有帮助，而不是表面上的制作“精美”。
综上所述，现有的计算机智能辅助存在许多问题，随着新技术的不断出现，这些问题将使计算机智能辅助越来越不能适应新的要求。因此以智能计算机智能辅助为代表的心的计算机辅助教学系统将成为教育技术上需要不断探求、努力实现的发展方向。 转贴于
三、智能计算机辅助教学系统
智能计算机辅助教学系统(Intelligent ComputerAided Instruction)，简称ICAI。教学过程是一个复杂的教与学的思维过程，它需要教师以专门知识和经验为依据，经过吸取、讲解、推理、示例、综合等多个步骤才能较好地完成。计算机辅助教学实际上是一个由计算机系统辅助教师进行教学以及学生进行学习并得以实现的系统。在智能ICAI中，教学思想、方法、学习内容可用知识形式表示，如何解决知识的形式化表示以及知识的访问与调用问题，是人工智能的核心技术之一，也是将ICAI引入教育技术领域中所要面临的一个问题。知识库是实现知识推理与专家系统的基础，可以用知识库作为智能ICAI的构建环境。在知识库中，教学内容等的有关知识可以用事实与规则表示，并存储于知识库内，教学与学习过程既是对知识库中知识进行推理，并最终得出所需结果的过程。ICAI系统的一般包括以下几个模块:
1.知识库。知识库是关于教学内容的模块，解决“教什么”问题。知识库中的教学内容有待于教学与控制模块和学生模块进行选取、调用。
2.学生模块。学生模块是用于记录学生的学习情况，对学生学习的各个环节信息进行搜集，以便系统对学生的学习情况进行自动评估，提出具有针对性的学习建议和个别化的辅导。学生模块描述学生对教学内容理解、掌握的程度，系统可以根据学生模块的具体情况调整教学策略并提供适当的反馈。
3.用户接口模块。这是系统与用户交流的界面。整个系统依靠用户接口模块把教学内容呈现给用户、接受用户输入的信息、并向用户提供反馈。
4.教学与控制模块。这是教学过程与整个系统的控制模块，涉及到“如何教”的问题。它具有领域知识、教学策略和人机对话等方面的知识。根据学生模型提供的学生学习情况，通过智能系统的搜索与推理，得出智能化的教学方法与教学策略，能够较科学地评估学生的学习水平，可以通过分析学生以往的学习兴趣和学习习惯，预测学生的知识需求和常犯错误，动态地将不同的学习内容、学习方法与不同的学生匹配，智能地分析学生错误的原因进而针对地提出合理的教学建议、学习建议以及改进方法。
新世纪的教学将是以智能化的ICAI为主线，是多学科、多方位发展的新技术的体现。随着人工智能技术的发展、计算机辅助教学的成效将更加明显。
参考文献
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关键词：人工智能；教学改革；学习心理；考核方式
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）06-0152-02
虽然人工智能的发展历史只有五十余年，但它已经广泛应用于专家系统、机器翻译、图像处理和机器人技术等领域。随着人工智能技术对社会经济发展的影响不断增大，人工智能课程不再是计算机专业独有的专业课程，国内外很多高校在自动化、智能交通等专业都开设了选修课，甚至在高中的信息技术课程中也在推广设置。吉林大学硕士专业“模式识别”将《人工智能》设为专业学位课程，同时也将其设为汽车、机械等其他学科的选修课程。由于研究生相关基础知识水平参差不齐，课程内容又比较抽象、生涩，为了提高教学质量，在本次教学改革过程中充分考虑学生学习新知识的心理演变过程，认真研究教学内容、教材、教学方法等诸多方面，力求在教授基本原理的同时，培养学生对智能系统进行理论分析、设计并编程实现的能力，为后期的论文研究阶段打下坚实的基础。本次教学改革受到了吉林大学研究生课程体系建设和核心课程建设项目的资助。
一、教学内容
教学改革的关键是教学内容。人工智能与统计学、心理学、语言学、计算机科学、生物学、控制论等都有交叉关系，学科涉及的内容十分庞大。人工智能学科知识的繁多与授课学时有限之间的矛盾比较突出。作为国内模式识别专业的领军院校，如中科院智能所、清华大学、上海交通大学和南京理工大学等，他们所开设的《人工智能》课程学时和内容也不尽相同。我们参考了上述院校的授课内容，同时考虑到本校本学科的学术研究方向，精心归纳、优化教学内容，力争做到教学内容系统、精炼和实用。目前，我们讲授的教学内容主要包括：智能化智能体系统、盲目搜索方法、启发式搜索方法、局部搜索方法、约束满足问题、博弈树搜索方法、知识表示方法、不确定知识与推理、规划与机器学习等，共40学时。
另外，人工智能领域中新问题、新理论交错涌现，这就要求教学大纲要定期修订，教学内容要及时更新，同时教师也需要不断提高自身的学术水平，以便提高硕士课程的研究性内涵。
二、教材选用
要搞好课程建设，教材是一个很关键的问题。我们广泛阅读和研究了国内外的经典教材，经过一番斟酌之后，我们选用了Stuart Russell和Peter Norvig所著的《人工智能-一种现代方法（第二版）》。首先，选用国外教材能够更快地追踪最新研究成果。同时该教材已经被世界上900多所大学采用，符合促进高校的教学内容向国际水准靠拢、与国际接轨的理念。另外，人民邮电出版社在2002年曾经出版该书的英文版的第一版，双语学习能有助于提高学生的英语水平，为学生后续的查阅英文文献，甚至发表英文文章奠定基础。
三、教学方法
在国内，比较有影响的是中南大学以蔡自兴教授为首的教学团队为计算机科学与技术本科专业开设的人工智能课程，该课程在2003年被评为全国高等学校首批精品课程[1]。2007年该课程又开始进行全国双语教学示范课程建设，成绩斐然[2]。多年来，我们不断汲取同行的成功教学经验[3]，结合本学科的硕士专业特点、考虑学生的知识结构和实践能力，不断改革和尝试，总结了一套行之有效的教学方法。我们一切以学生为主体，在教学过程中充分考虑学生学习新知识的心理演变过程，采用灵活多变的教学手段。让学生从感兴趣，保持兴趣，到收获用所学知识解决实际问题的成功喜悦，并进一步增强投身于科研论文研究的热情。
课程伊始，通过多媒体演示人工智能技术已取得的杰出成就，激发学生的学习兴趣。然后布置学生查阅资料，列举人工智能发展史上的重要事件和最新研究的热点问题，课上再组织学生做报告。通过上述活动，一方面拓展了学生的专业视野，另一方面锻炼了学生的表达能力。
随着课程内容的深入，让学生组成兴趣小组，任意选择问题实例，利用每节课学习的理论、算法不断地更新该实例的解决方案，评价性能优劣。学习小组可以培养学生科研协作的精神。另外，课堂上每组轮流做报告阐述各自的研究进展，演示编程效果。其他同学或给出修改意见，或提出个人观点。最后老师及时总结，引导学生提高分析问题的深入性和广泛性。充分的课堂讨论能够提高学生多角度思维的能力，培养学生善于钻研和勇于创新的精神。同学间的这种学术交流也可以让学生有机会了解彼此的学习状况与能力，促进学生展开良性的学习竞赛，也为学生接受和理解老师最后给出的课程成绩做了心理铺垫。老师总结时要对学生的努力多肯定，激发他们的学习热情和潜能，让他们感到学习知识的快乐。
四、考核方式
实践表明笔试测验的方式不能全面反映学生的学习情况，所以本课程尝试采取自选实验设计题目，根据实验报告、上机演示结果和口试等方式综合评定成绩。其中，实验报告要求学生根据实验题目详细介绍设计思路，阐述编程方法，分析实验结果。口试是老师当场就报告中的问题提问，并对学生的回答进行讲评。课程成绩中，实验报告设计分析占60%，上机成果演示占30%，口试占10%。
通过实验设计的考核方式，学生的学习积极性得到了很大的调动，充分发挥了学生的自主创新能力，锻炼了学生知识综合应用技能。但美中不足的是该方式不像笔试那么客观，学生的成绩容易受教师的主观性影响。另外，人工智能作为一门学位课，其成绩往往直接影响学生的奖学金评定，学生和相关领导对成绩的评定原则十分关心和重视。为了减少人为因素对学生成绩的干扰，避免师生因课程成绩产生分歧，我们规定了完善的考核细则。考核细则发给同学，作为实验报告的首页，方便记录每一个环节上学生的得分情况，做到成绩评定有据可查。
非笔试的成绩评定方式对任课教师的要求也提高了，我们教师团队还规定了详细的教师工作守则。首先要求教师认真细致地阅读学生的实验报告，给出报告得分，并准备口试时提问的问题，得分和问题都要在实验报告的首页做好记录。询问每个同学的问题都不能重复，上机演示和口试环节都是公开的。问题可以是设计不合理的思路，或是阐述不清的步骤等，教师要注意掌握问题的数量，尽量做到均衡。上机演示时，学生经常因为紧张而漏掉部分功能的演示，因此，教师要跟学生加强沟通。口试时，根据学生的状态，可以给予适当启发，但要在成绩评定上做出相应调整。经过多年的摸索，我们将上机演示按照实验报告成绩的倒序方式进行，这样有利于在口试过程中由浅入深，逐渐加深问题的难度，有效避免重复。教师评价时应严格缜密，让学生正确认识自己的设计水平，对课程成绩的认定跟老师达成一致。
经过教学团队的不懈努力，“模式识别”专业的“人工智能”课程建设在教学内容、教学方法、教材选用、考核方式等方面的研究都取得了一些成绩，教学实践表明教改措施已见成效，教学质量有了明显提高。
参考文献：
[1]刘丽珏，陈白帆，王勇，余伶俐，蔡自兴.精益求精建设人工智能精品课程[J].计算机教育，2009，（17）：69-71.
人工智能的智能教育范文5
关键词:机器人教育 教育机器人 认知发展 教学目标
一、引言
据预测,21世纪中期,人类社会将全面进入以智能机器人为代表的智能时代,机器人的广泛应用将极大促进社会生产力的发展与产业结构的调整。近年来,随着机器人价格的下降、简易性的提高、其潜在的巨大教育价值逐渐得到社会的认可,使得机器人进入了教育领域。在发达国家,尤其是英、美、日等国家,已将机器人作为一种教学辅助工具,上至高等院校、研究机构,下至中小学、幼儿园,都正在积极开展机器人相关的教研活动。为了适应未来科技社会对人才培养的需要,我国教育部从2003年起把中小学机器人比赛纳入全国中小学电脑制作活动中,2003年颁布的普通高中新课程标准又将“人工智能初步”及“简易机器人制作”列入选修内容。
机器人是一种能够通过程序控制,自主完成某类任务的机器系统。教育机器人则是一类应用于教育领域的机器人,它一般具有以下特点:首先是教学适应性,符合教学使用的相关需求;其次是具有良好的性能价格比,特定的教学用户群决定了其价位不能过高;再次就是它的开放性和可扩展性,可以根据需要方便地增、减功能模块,进行自主创新;此外,它还应当有友好的人机交互界面。
国内中小学机器人教育教学的开展虽已有近十年的时间,但仍然游离于日常课堂教学之外。究其缘由,其中一主要因素是当前教育机器人产品缺少规范,品牌繁杂,开放性低等教育机器人产品自身的问题。以下,我们将结合各个教学阶段学生的认知发展水平和机器人教学的要求,在对此进行阐述分析的基础上对不同阶段使用者所需的配件、人机界面等产品功能和结构设计提出一些意见和建议。
二、各阶段学生的认知发展与机器人教育目标
1.小学阶段学生的认知发展与机器人教育目标
著名的儿童教育学家和心理学家皮亚杰认为:儿童的认知是由他自身与外部世界不断地相互作用而逐渐形成的一种结构。儿童在观察事物时,往往注意新鲜、感兴趣的东西,他们对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望,乐于动手操作具体形象的物体。因此,这一时期是培养科学兴趣、体验科学过程、发展科学精神的重要时期。
小学阶段的机器人教育,主要是让学生了解智能机器人的应用价值,培养学习使用机器人的兴趣。具体到教学要求上,对于硬件部分则要求学生了解简易机器人的基本构造;说出各类传感器(如声音、光敏、红外、温度、触摸)的功能及其对人类功能的模拟。能描述机器人各部分的功能更和工作原理,能描述机器人各部分的功能和工作原理,如通过传感器搜集信息、通过程序来判断处理信息、控制外部动作等;如果条件允许,则可要求学生根据设计要求和已有的模块化组装部件,尝试动手制作或组装简单的实物机器人,将编制好的控制程序导入到实物机器人;在程序设计方面,学习LOGO等简易语言或图形化操作界面,能够结合使用传感器模块和流程控制模块等编写程序,感受利用程序解决问题的一般过程。
2.初中阶段学生的认知发展与机器人教育目标
初中阶段正是“形式运算”阶段(12～15岁)。这个阶段的主要思维特点是,在头脑中可以把事物的形式和内容分开,可以离开具体事物,根据假设来进行逻辑推演,能运用形式运算来解决诸如组合、包含、比例、排除、概率及因素分析等逻辑课题。初中生思维活动的基本特点是抽象逻辑思维已占主导地位,但有时思维中的具体形象成分还起作用。
初中阶段的机器人教育,不仅要求培养学生使用机器人的兴趣,还要教授机器人的基本工作原理,了解机器人领域的发展前沿。在硬件知识部分,除了在制作和操纵简单的机器人的基础上,探究机器人的机械装置、电子装置、传感器装置等,能力强的学生可对机器人构件功能进行拓展应用,例如用继电器和声音传感器组装声控灯;在软件部分,了解计算机控制机器人做出各种动作的简单流程,感知程序和程序设计语言,理解程序的基本结构,了解“确定算法,编程实现”这一计算机解决问题的一般过程。
3.高中阶段学生的认知发展与机器人教育目标
高中生认知结构的完整体系基本形成。高中生认知结构的各种要素迅速发展,各认知能力不断完善,认知的核心成分――思维能力更加成熟,抽象逻辑思维占了优势地位,辩证思维和创造思维有了很大的发展。思维的目的性、方向性更明确,认知系统的自我评价和自我控制能力明显增强。他们情感丰富、意志力增强,兴趣更广泛和稳定,学习动机更强烈。
高中阶段的机器人教育,已经出台了一些课程标准,如新课标“简易机器人制作”模块要求学生知道单片机和机械传动的基本知识,能设计与制作单片机和传动机械等组成的简易自动控制机器人或简单的自动控制系统。对于硬件知识部分,学生除了对各部件功能结构的了解外,也会自行改造;在程序设计方面,考虑到对学生算法与程序设计能力的培养,因此除了对图形化编程的掌握外,还要求使用更高级的程序设计语言,如Qbasic、C、Java等,通过代码编辑器直接设计程序来控制机器人运行,在编程的过程中锻炼学生的逻辑思维能力。
三、教育机器人的功能设计分析
综上所述,不同阶段学生的认知水平和教学要求都各不相同,那么不同层次的教学对象就需要选用不同的教育机器人产品,以便提供合适的功能、配件以及人机界面。那么,目前的教育机器人产品能否满足各种年龄层次的学生的需要呢?市场上不乏有很多好的教育机器人产品,但也存在一些不近如人意的地方,因此根据上述不同阶段学生的认知水平和机器人教育的要求,我们对四个阶段所用机器人产品在结构与功能、程序设计与传输、机器人本体三部分的设计进行研究,提出了如下表1所示的教育机器人的结构功能及标准要求简表1。
1.应用于小学阶段的教育机器人的设计
适用小学阶段的教育机器人,在结构设计上,主要体现在插件应用上,对于机械传动系统可选用积木式或插件式或变形式三种类型。这样的结构设计利于学生在机器人外形上做创新,凭自己的想象任意搭建机器人,设计出形态各异的机器人;对于机器人控制系统和执行系统,这部分知识要求超过了这一年龄段学生的认知,因此可选用模块功能封装的形式,分别采用一体化控制模块和成品设备;在人机交互上,可以采用人工控制的方式,例如遥控;也可用程序控制,选用简易的可视化图形编程语言,如用LOGO语言做一些简单的编程。儿童学习LOGO语言,有利于他们元认知能力的发展。考虑到学生的能力水平和教学要求,可选用程序传输这种安全简便的方式把程序导入到实体机器人当中;对于小学生来说,还应选用结实耐用的、安全的机器人产品。小学教师认为,除了以上几点外,选用的机器人产品也要方便管理。除此之外,根据学校的条件可选用一些有外形的机器人,例如,AIBO机器狗,这样可以提高学生对机器人的兴趣。
2.应用于中小学阶段的教育机器人的设计
初中阶段使用的机器人在设计上不再以外形为主,需要附加一定的功能,要求学生了解简易传感器原理及其使用,并能体现出机器人在焊接和控制应用方面的知识,其机械传统系统设计时可采用遥控式或单片机式,这样学生对单片机的原理将有初步的了解。同时,采用单片机还可以大大降低产品的价格,利于机器人教育的普及推广;控制系统可直接采用控制版,使得单片机的相关知识更为直观的展现在学生面前;对于执行系统,设计成半成品的形式,使之功能封装成模块化,利于学生自行组装;在人机交互上,除了选用遥控式外,弱化益智类玩具的概念,体现出机器人一定的智能化,可选用一些较LEGO语言要复杂些的程序设计语言,如Qbasic,为后续学习VB语言作了铺垫。传输技术还是采用安全系数高、操作简便的数据传输形式。初中教师提出,除了以上几点功能设计要求外,所设计的教育机器人不仅可以用于课堂教学,还可以用于参加比赛。
3.应用于高中阶段的教育机器人的设计
适用高中阶段的教育机器人,在结构设计上要求有更好的可扩展性和开放性,注重产品功能的综合应用,最终达到可在多门课程中通用的要求。因此,机械传动系统除了可选用初中阶段所采用的单片机形式外,还可选用嵌入式。但要注意的一点是单片机方面的设计要紧密结合通用技术模块的要求,选择可多次烧录的单片机型号和简单易学的单片机编程语言;在控制系统和执行系统部分,可采用套装散件。采用单片机和散装化套件都极大的促进了学生在实践过程中动手实践能力的提高和创新思维的培养;在人机交互方面,除了保留简易的图形编程软件平台之外,鉴于高中生的认知水平和今后计算机编程角度考虑,设计相对较抽象的编程语言接口,如Java、NQC、C++、C、汇编语言等。对于程序的传输除了选用数据线和红外线发射传输之外,还可选用烧录技术。
四、结束语
教育机器人作为机器人教育的实施平台,其建设水平的高低对机器人教育具有至关重要的影响。研制适用于不同阶段符合学生认知发展水平和教学要求的教育机器人,不仅有利于解决教育机器人产品的开发、选用,教学实施等当前机器人教育中所存在的问题,而且有利于机器人教育资源、实验经验的共享,对于推动我国机器人教育健康、规范、可持续发展有着积极的作用。同时,规范化的教育机器人产品设计开发需要教育政府、高等院校、中小学学校、机器人厂商等各方面的共同协作与努力。
参考文献
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人工智能的智能教育范文6
张丽芬 孟祥丽 张文杰 李丽满 河北联合大学迁安学院
摘要：儒家人本思想具有政治整合功能、经济发展功能、文化传承功能。从社会发展层次上讲，儒家人本思想的社会性功能与个
体性功能是密不可分的，社会性功能以个体性功能为基础，个体性功能以社会性功能为实施保障。在现代社会中，为最大限度挖掘人
本思想的潜在价值，应积极探索各种方式发挥其教育功能。
关键词：儒家思想；思想政治教育功能；人本思想
一、儒家人本思想的思想政治教育社会性功能
儒家思想在汉朝时期成为封建正统思想，这源于儒家思想包
含着众多社会观点，对社会有一定的服务功能。儒家思想的社会
功能在现代思想政治教育中着重体现为个体性功能。
（一）政治整合功能
在现代社会中，政治整合功能指的是通过思想政治教育活动
培养高素质人才或者个体，通过高素质人才或群体的影响力去传
播政治思想，进而提升全民整体素质水平。政治整合功能能够最
大范围最大限度传播政治思想、最大程度造就政治人才、最大力
度推动和谐社会的建设，因而在思想政治教育的诸多功能中，政
治整合功能占据主导地位。孔子认为政客在政治运行中扮演者重
要角色，政客的思想与行为直接关系这国家兴亡与衰败。在社会
生活环境中存在诸多人际交往的关系，这些复杂而细微的关系直
接影响着社会道德规范化。儒家善于从整体把握社会关系，提倡
人与社会建立和谐和谐，推动社会政治健康发展。
（二）经济发展功能
经济发展功能指的是个体在思想政治教育影响下受到启发，
在经济建设中积极发挥主观能动性，为经济的腾飞贡献自身的绵
薄之力。儒家不反对个人追求财富，只是在乎追求财富的手段，
儒家认为君子爱财取之有道，对财富的追求方式能从本质上区分
君子与小人。君子用符合道义的方式追求金钱，小人不择手段追
求财富，在关系到民族危亡的紧急时刻，君子愿舍利取义，贫困
中仍保持自身高尚的气节，而小人则会为一己之私投递叛国。儒
家认为对财富的追求无可厚非，但追求的程度要合乎“礼”的要
求，对过多财富欲望加以制止。针对国家的管理，儒家主张施行
仁政，爱民亲民，反对苛捐杂税。儒家思想认为，附属制度不应
成为酷吏施行不仁政策的依据，而应成为激发人们积极性的工
具，在赋税制度的激励下培养人们对经济的理性认知，进而发挥
主观能动性追求经济效益的最大化。儒家人本思想的经济发展功
能对我国社会主义经济有借鉴意义，我们应从民族经典中汲取营
养，进一步提升我国的经济实力。
（三）文化传承功能
文化传承功能指的是思想政治教育对整个社会文化的影响。
儒家思想属于意识形态范畴，其对个体精神世界有积极作用。儒
家思想是中华文明中耀眼的一颗明珠，经过千百年的发展和历史
的沉淀，其蕴含着丰富而充满哲理的思想。这种思想对现代社会
有重要的指导意义，这种思想也已经深深内化到每一个中国人的
心中，成为凝聚社会的一种向心力。
二、儒家人本思想的思想政治教育的实践应用
从社会发展层次上讲，儒家人本思想的社会性功能与个体性
功能是密不可分的，社会性功能以个体性功能为基础，个体性功
能以社会性功能为实施保障。在现代社会中，为最大限度挖掘人
本思想的潜在价值，我们应积极探索各种方式发挥其教育功能。
（一）主张学以致用，在生活中发挥学的价值
学而无用不可谓之学，儒家着为重视知识的应用性。孔子认
为，学诗旨在学习其中深刻哲理，从中领会侍奉父母道理、正确
处理君臣关系的方法，在实践中提升自身的综合素质。修身治国
平天下的基础是个体生存需求的满足，个体是构成整个社会的基
本单位，只有满足个人的生存需要，实现个人的社会价值才能谈
及整个社会整体水平的提升与社会的进步。
（二）发挥模范带头作用，健全个体人格
榜样的作用是无可估量的，在榜样的模范带头下人们会认识
到自身的缺陷，并以榜样为目标不断完善自身，使自身满足社会
的要求，成为社会栋梁。孔子曾说，见贤思齐焉见不贤而自省也，
这就告诉我们要虚心向他人学习，提升自身的道德需要，在看到
他人的不足时，要做到有则改之无则加勉，只有这样我们才能成
真正为社会需要的人。
（三）教育内化，内外统一
孔子率先提出“自省”，意在要求人通过惯常自身的行为，
对自身有正确而客观的评价，认识到自己的优势与不足，并针对
自己的不足进行有针对性的学习，以实现自身的全面发展。儒家
要求严于律己、宽于待人，即使在没有舆论监督的情况下也要严
格要求自己，使自身的行为符合道德规范；在人际交往中，人要
真诚对待他人，不能将个人的意愿强加于他人。人的道德修养是
在犯错误与改正错误的过程中养成的，只有认识到自己的错误，
并下定决定改正错误，才能以错误为垫脚石成就自身的道德素
养，个人道德素养的提升会对其人际圈产生良好的带头作用，人
际间道德的广泛传播对推动社会进步有重要作用。
（四）实现个体与社会的统一，建立和谐社会
实现和谐的人际关系最有效的方法就是个人做到谦让不争。
孔子在学习过程中丝毫不讲自己摆在德高望重的位置，而是以谦
虚的态度向有知识的人学习。面对别人的建议和批评，孔子也是
虚怀若谷的坦然接受。从孔子的谦虚态度中，我们可以看到孔子
对真善美的追求以及自身的高尚品德，孔子所表现出的这种道德
品质正是儒家所人本思想的核心，我们要领会其中深刻的哲学含
义，并将其应用于现代思想政治教育中。个体的学识程度与其处
理社会关系的能力有直接关系，一个知识渊博的人能通过自身良
好的道德修养处理社会关系，使自身的人际关系处在和谐状态。
结语
儒学发展至今已有千年历史，经过历史的洗礼与沉积，儒家
思想沉淀下意蕴丰厚的思想。在现代社会中儒家的人本思想逐渐
受到人们的重视，并以多元化的方式展现在人们面前。在时代进
步中，儒家思想发展也呈现多元化发展态势，但究其根源儒家思
想的核心为人本主义思想，我们对儒家思想进行研究、挖掘其内
在价值的首要前提是确立人本思想的首要地位。在对儒家人本思
想教育功能的研究中不仅要利用儒家的君子教育方法，也要与时
代相结合，积极融入各种具有时代特色的教育模式，只有在多教
育方式的引导下才能最大限度发挥思想政治教育的功能。
参考文献：
[1]王建林，王治中.儒家思想在教育中的解读[J].杨凌职业技
术学院学报，2008（3）.
