1第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五探討智能教學系統的目的我國計算機輔助教學開發領域的現狀電子教科書（書本搬家）知識的呈現、選擇等缺乏靈活性領域發展的要求缺乏研究的連續性缺乏跟蹤、對比研究教學發展的需要提供適應性、靈活性的教學環境有利于學生個體、群體的發展有利于實現教學的智能化2第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五內容提要什么是智能教學系統專家模塊學生模型課程與教學模塊智能教學系統發展的現狀智能教學系統發展的發展趨勢3第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五什么是智能教學系統計算機輔助教學(ComputerAssistedInstruction,CAI)計算機輔助教學發源于斯金納的（Skinnerian）“刺激-反應”心理學。“學生的反應可以用來判定教學傳播過程的有效性，同時也可以采用恰當的矯正學生的學習行為”（Crowder,1959）。教師事先構造了程序中的所有分支。4第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五計算機輔助教學的模式圖開始課程問題的呈現解決方案的比較學生的答案計算機的答案反饋的展示如果正確如果錯誤反饋5第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五智能計算機輔助教學（ICAI）從線性CAI到復雜的、分支性CAI，從基本的ICAI到具有自治（Autonomous）功能的ICAI，它們是一脈相承的（Wenger,1987）。人工智能是應用計算機模型來研究人類智力能力”（Charniak&McDermott,1985）ICAI和ITS是兩個可以互換的名稱，二者的細微區別在于：ITS是ICAI的特例。ITS的基本組件：專門知識（專家模型）學生的知識（學生模型）教學策略知識（導師）。6第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五ITS模式圖開始課程呈現問題方案的比較學生的解決方案更新學習標記導師領域專家學生模型更新學生技能模型呈現反饋生成問題偏差庫計算機的解決方案學生顧問7第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五專家模塊提供同領域知識知識相聯系的接口。領域知識鑲嵌在系統中，代表專家知識及其問題解決的特點。簡單的專家系統（ExpertSystem)使用者用戶接口推理引擎知識庫8第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五包含三個基本組件：用戶接口：滿足用戶和系統之間交互的需要推理機制：提供對知識庫的解釋，其結果用于對問題的展示。知識庫：是專家系統的核心組件，包含許多針對某些應用問題的解決方案。知識展示的策略：IF-then規則：稱之為產生式規則，其模式為

If條件then結論If-then伴隨一定的不確定性 產生式規則伴隨一定的不確定性。9第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五例如： 如果打開開關，電燈有80%亮的可能。語義網絡表示（semanticnetworkrepresentation)方法：一系列的節點通過有標記的線段（或弧線）連接起來，用以表示兩節點間的聯系。支持繼承（Inheritance）關系基于框架表示（Frame-basedrepresentation）框架包含屬性和數值的大小兩部分，可以看作是語義網絡的延伸。例如：

FrameMiniCityInstanceofCar Attribute:Numberofdoorstwo Attribute:numberofseatsfour Attribute:colorwhite Attribute:enginesize1000cc框架表示比語義網絡表示更加簡單，并且可以合并于產生式規則中。10第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五學生模型什么是學生模型在ITS中，表示學生當前知識狀態的模塊叫學生模型。對學生模型進行推理的模塊叫診斷。學生模型是一個數據結構，診斷則是對學生模型操縱過程。 判斷學生當前對學科領域的理解狀態。描述當前學生的知識狀態的數據被儲存在學生模型中。學生模型的建構誤解：學生有，專家沒有。缺失：可以被專家處理，但學生不能。11第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五學生模型的種類覆蓋模型（OverlayModel）：適用于必備教學材料展示的場合學生知識看作是專家知識的子集，導師的目標是擴大這一子集。12第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五缺陷學生不能學習專家不知道的知識忽視了學生理解知識的誤解或偏差微分模型（DifferentialModel）微分模型是覆蓋模型的擴展，知識被區分為學生探索或沒有探索過兩部分。13第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五缺陷：微分模型將領域知識區分為向學生展示和沒有展示兩部分。微分模型涉及了學生的誤解或偏差。偏差模型（PerturbationorBuggyModel）考慮了學生對知識的處理沒有包含在專家領域知識中的部分14第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五采用附加的偏差庫，拓展了專家知識。產生偏差庫的過程可以采用列舉法或產生法。列舉的方法是通過分析問題范圍和學生產生的錯誤，將學生所有產生偏差的可能都列舉出來。產生式方法是嘗試利用認知理論產生偏差。學生診斷是促進學生模型演化的過程。通過分析學生和系統之間的交互，可以促進學生模型的演化。通常通過檢查學生對問題的回答情況和分析問題解決步驟來完成。還包括請求幫助、超文本系統的瀏覽方式等。15第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五診斷的技巧跟蹤模型（ModelTracing）：分析問題解決的過程，并且包含跟蹤學生活動的問題解決模型。

--ListTutor（Anderson,Reiser,1985）主題跟蹤（IssueTracing）：跟蹤模型的一種。通過問題解決過程的分析，判斷哪一種技巧或主題被使用過。學生模型中個體技巧計數器被更新以標記被使用過。

--West（Burton&Brown,1982）專家系統（ExpertSystem）：用于分析學生的答案或結論，專家系統的結論通常包含在學生模型中。為所有的情境提供診斷規則。

--Guidon（Clancey,1983）16第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五診斷技巧路徑發現（PathFinding）條件推理（ConditionInduction）計劃辯識（PlanRecognition）決策樹（DecisionTree）產生和測試（GenerateandTest）交互診斷（InteractiveDiagnosis）17第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五課程與教學模塊又稱專門知識模塊，是有關教學知識的專業知識與技能，它既有說明事物概念的陳述性知識，也包括利用這些概念性知識解決問題的過程性知識。元知識：體現知識形成或技能運用過程的知識。知識庫：專門知識和元知識構成知識庫。課程：對向學生展示的材料進行選擇和排序。教學：向學生展示材料的活動。18第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五知識庫的特點：必須要有明確的教學目標和范圍要形成前后比較連貫的關系或基礎知識體系形成一個實用的思維或推理模型考慮學生接受能力的限制展示知識的方法對話（dialogue）教學模型：使用教學實例或指導教學實踐19第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五智能教學系統發展的現狀與ITS開發相關的重要主題70年代80年代90年代問題產生跟蹤模型學習者控制簡單學生模型基于個案的推理情境學習與信息處理知識表示探索世界虛擬現實蘇格拉底式的輔導心智模型的進展技能與策略性知識模擬反應性學習環境自然語言理解偏差庫著作系統專家系統和導師覆蓋模型/遺傳圖表20第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期五八十年代ITS的發展主要集中于對模式和環境的標準化。九十年代對有關問題，如學習者控制、學習者同ITS的交互、學習情境、虛擬現實（VR）的應用等進行了深入探討。21第21頁，共22頁