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1、1,智能教学系统（Intelligent Tutoring System),赵建华华南师范大学教育信息技术学院Email:,2,探讨智能教学系统的目的,我国计算机辅助教学开发领域的现状电子教科书（书本搬家）知识的呈现、选择等缺乏灵活性领域发展的要求缺乏研究的连续性缺乏跟踪、对比研究教学发展的需要提供适应性、灵活性的教学环境有利于学生个体、群体的发展有利于实现教学的智能化,3,内容提要,什么是智能教学系统专家模块学生模型课程与教学模块智能教学系统发展的现状智能教学系统发展的发展趋势,4,什么是智能教学系统,计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction,CAI)计算机
2、辅助教学发源于斯金纳的（Skinnerian）“刺激-反应”心理学。“学生的反应可以用来判定教学传播过程的有效性，同时也可以采用恰当的矫正学生的学习行为”（Crowder,1959）。教师事先构造了程序中的所有分支。,5,计算机辅助教学的模式图,6,智能计算机辅助教学（ICAI）从线性CAI到复杂的、分支性CAI，从基本的ICAI到具有自治（Autonomous）功能的ICAI，它们是一脉相承的（Wenger,1987）。人工智能是应用计算机模型来研究人类智力能力”（Charniak&McDermott,1985）ICAI和ITS是两个可以互换的名称，二者的细微区别在于：ITS是ICAI的特例
3、。ITS的基本组件：专门知识（专家模型）学生的知识（学生模型）教学策略知识（导师）。,7,ITS模式图,开始,呈现问题,方案的比较,学生的解决方案,更新学习标记,领域专家,学生模型,更新学生技能模型,呈现反馈,生成问题,计算机的解决方案,学生顾问,8,专家模块,提供同领域知识知识相联系的接口。领域知识镶嵌在系统中，代表专家知识及其问题解决的特点。简单的专家系统（Expert System),9,包含三个基本组件：用户接口：满足用户和系统之间交互的需要推理机制：提供对知识库的解释，其结果用于对问题的展示。知识库：是专家系统的核心组件，包含许多针对某些应用问题的解决方案。知识展示的策略：IF-th
4、en规则：称之为产生式规则，其模式为If 条件 then 结论If-then伴随一定的不确定性产生式规则伴随一定的不确定性。,10,例如：如果打开开关，电灯有80%亮的可能。语义网络表示（semantic network representation)方法：一系列的节点通过有标记的线段（或弧线）连接起来，用以表示两节点间的联系。支持继承（Inheritance）关系基于框架表示（Frame-based representation）框架包含属性和数值的大小两部分，可以看作是语义网络的延伸。例如：Frame Mini City Instance of CarAttribute:Number of
5、 doors twoAttribute:number of seats fourAttribute:color whiteAttribute:engine size 1000cc框架表示比语义网络表示更加简单，并且可以合并于产生式规则中。,11,学生模型,什么是学生模型在ITS中，表示学生当前知识状态的模块叫学生模型。对学生模型进行推理的模块叫诊断。学生模型是一个数据结构，诊断则是对学生模型操纵过程。判断学生当前对学科领域的理解状态。描述当前学生的知识状态的数据被储存在学生模型中。学生模型的建构误解：学生有，专家没有。缺失：可以被专家处理，但学生不能。,12,学生模型的种类覆盖模型（Overl
6、ay Model）：适用于必备教学材料展示的场合学生知识看作是专家知识的子集，导师的目标是扩大这一子集。,13,缺陷学生不能学习专家不知道的知识忽视了学生理解知识的误解或偏差微分模型（Differential Model）微分模型是覆盖模型的扩展，知识被区分为学生探索或没有探索过两部分。,14,缺陷：微分模型将领域知识区分为向学生展示和没有展示两部分。微分模型涉及了学生的误解或偏差。偏差模型（Perturbation or Buggy Model）考虑了学生对知识的处理没有包含在专家领域知识中的部分,15,采用附加的偏差库，拓展了专家知识。产生偏差库的过程可以采用列举法或产生法。列举的方法是通
7、过分析问题范围和学生产生的错误，将学生所有产生偏差的可能都列举出来。产生式方法是尝试利用认知理论产生偏差。学生诊断是促进学生模型演化的过程。通过分析学生和系统之间的交互，可以促进学生模型的演化。通常通过检查学生对问题的回答情况和分析问题解决步骤来完成。还包括请求帮助、超文本系统的浏览方式等。,16,诊断的技巧跟踪模型（Model Tracing）：分析问题解决的过程，并且包含跟踪学生活动的问题解决模型。-List Tutor（Anderson,Reiser,1985）主题跟踪（Issue Tracing）：跟踪模型的一种。通过问题解决过程的分析，判断哪一种技巧或主题被使用过。学生模型中个体技巧
8、计数器被更新以标记被使用过。-West（Burton&Brown,1982）专家系统（Expert System）：用于分析学生的答案或结论，专家系统的结论通常包含在学生模型中。为所有的情境提供诊断规则。-Guidon（Clancey,1983）,17,诊断技巧路径发现（Path Finding）条件推理（Condition Induction）计划辩识（Plan Recognition）决策树（Decision Tree）产生和测试（Generate and Test）交互诊断（Interactive Diagnosis）,18,课程与教学模块,又称专门知识模块，是有关教学知识的专业知识与技
9、能，它既有说明事物概念的陈述性知识，也包括利用这些概念性知识解决问题的过程性知识。元知识：体现知识形成或技能运用过程的知识。知识库：专门知识和元知识构成知识库。课程：对向学生展示的材料进行选择和排序。教学：向学生展示材料的活动。,19,知识库的特点：必须要有明确的教学目标和范围要形成前后比较连贯的关系或基础知识体系形成一个实用的思维或推理模型考虑学生接受能力的限制展示知识的方法对话（dialogue）教学模型：使用教学实例或指导教学实践,20,智能教学系统发展的现状,21,八十年代ITS的发展主要集中于对模式和环境的标准化。九十年代对有关问题，如学习者控制、学习者同ITS的交互、学习情境、虚拟现实（VR）的应用等进行了深入探讨。,22,智能教学系统发展的发展趋势,ITS中沉浸式学习环境将得到进一步发展传统的ITS将消失，特定的认知工具（Cognitive Tools）将占主导地位。远程学习（Distance Learning）个别化学习将渐出，协作学习将渐入ITS模式将进一步发展，并将具有真正的智能化,
