基于web的智能教學系統評價

一、結果introduction智能系統是根據認知科學為理論基礎，利用人工智能、教育心理學、計算機科學等學科的成就，為學生提供有效的教育和科學教育的技術。ITS系統的智能性主要表現為:1、ITS系統區別對待不同的學生,注重一對一的師生關系(Tutoring),講究根據不同學生的認知特點進行個性化教學,實現“因材施教”。2、系統具有一定的自主性,動態了解學生的學習狀態,根據學生的水平和學習情況選擇和調整學習內容和進度,系統自動生成各種問題和聯系,在理解教學內容的基礎上自動解決問題并生成答案。3、系統具有一定的智能性,以最佳的方式組織教學。系統可以診斷學生的學習錯誤,分析原因并采取糾正措施,能自動評價學生的學習行為,不斷改善教學策略等等。傳統上,智能教學系統由四大部分組成:知識庫(有關領域的知識描述)、學生模型(學生的知識水平和學習能力)、教師模型(知識的傳授方法)和人機交互界面。其中人機交互界面部分是在智能教學系統和學生之間建立友好的通信交流方式,有時也被看成是教學方法的補充而作為教師模型的一部分。傳統的智能教學系統多數是單機或單獨運行的(stand-alone),系統費用昂貴,維護代價高,難以大范圍推廣應用。隨著Web技術的發展和不斷成熟,基于Web的智能教學系統研究越來越受到重視。在Web上構建智能教學系統,這種方式利用網絡實現了分布式教學,可以同時接受多個用戶的并發訪問,資源利用率大大提高,又不受時間和空間的限制,可以在最大程度上滿足“因材施教”的需要。基于Web的智能教學系統(Web-BasedIntelligenceTutoringSystem)綜合了傳統的ITS系統的優勢,同時又結合了Web的特點,客戶端結構簡單,適用范圍廣,人機交互界面簡潔明了。系統具有智能性,結合學生的特點進行教學,可以通過多種多樣的交流工具進行有效的交互和即時的通信反饋,能夠智能地引導學生學習,提供了豐富的信息來源和良好的導航結構,可以進行有效的信息過濾等等,實踐證明,基于Web的智能教學系統是ITS系統的發展方向。在發展基于Web的智能教學系統的過程中,如何對系統進行正確的評價也越來越重要了。Web上的ITS系統既是一種計算機軟件系統,同時又具有一定的教育意義和實踐價值。從實踐層面上,本文作者認為對基于Web的智能教學系統的評價應該從三個方面來進行,即軟件系統評價、教學功能評價和實踐應用評價。二、系統實現了原計劃的功能模塊Web上的ITS系統首先是一種計算機軟件系統,我們首先應該從軟件工程的角度來對系統進行評價,判斷系統是否實現了原先計劃的功能模塊。這可以從這樣幾個方面來進行:1、學生知識、教師模型、教學模型的評價基于Web的ITS系統的體系結構和傳統的ITS系統相似,只是在實現環境和采用的技術上有了新的變化。同傳統的ITS系統評價一樣,首先應該對整個系統的功能模塊進行評價。對系統的知識庫進行評價,判斷相關學科領域的知識表述是否正確合理。在理想情況下,在整個系統完成之前應該保證知識庫的描述是正確的,在系統完成之后這個模塊就應該被認為是正確的。確保領域知識模塊的正確性是ITS系統評價的首要任務,只有這個任務完成了才能進行其他的評價。學生模型的評價:學生模型應當具有診斷和建模的功能。診斷就是可以檢測學生的行為并從中獲取有意義的信息。建模就是通過一種有意義的方式把學生過去和現在的信息描述出來,并提供給ITS系統使用。學生知識模塊的比較標準就是實際的學生,學生模型建立得越準確,系統對學生的反映就越靈敏和智能。教師模型的評價:在理想情況下,ITS系統的教師模型應當可以模擬一個優秀教師的教學行為。在一個特定的教學條件下,教師模型可以依據一定的教學策略和教學方法來設計并支配整個的教學過程。教師模型應當可以根據不同的學習者特征,如學習者的原有知識結構、認知發展水平、學習風格和學習傾向性等,來實行個別化的教學,“因材施教”,建立一個個性化的學習系統。教師模型的評價標準應當是科學的教育教學理論和優秀的教師教學行為。人機交互界面的評價:由于Web技術和計算機圖形技術的發展,Web上的ITS系統的人機交互界面與傳統的ITS系統相比有了很大的提高。良好的人機交互界面應當簡潔明了,清晰醒目,符合人機工程學的規范,有效地減少學生的認知負擔,界面容易操作。系統的自主學習功能評價:ITS系統應當是具有智能性的,能夠自主地進行學習,能夠像現實生活中的教師那樣利用自身行為的一些信息來監控自己的行為,能夠根據學生的行為反應來調整自己的教學策略和教學方法。隨著時間的流逝,去評價ITS系統行為的變化,來檢測系統的自主學習模塊有沒有切實改善系統的行為,這一點是非常重要的。2、整體性能測試按照系統的設計思想和軟件設計規范,檢查評價系統的整體性能。將系統放到真實的環境中進行測試,系統的各部分功能是否正常,模塊之間的銜接是否合理、流暢和自然,系統整體的健壯性、穩定性、容錯性如何等等。3、是否適用于網絡安全在評價基于Web的智能教學系統時,我們必須注意整個ITS系統是基于Web的,是在網絡上運行的,所以評價系統是否適應了Web的特點,是否適合于網絡應用也是十分必要的。比如系統的整體結構是否適合Web方式,內容組織是不是適宜學生的網絡學習,是否可以適應不同的客戶端硬件系統,是否可以適用于不同的瀏覽器和操作系統,對網絡帶寬的要求是否適當,是不是采用了當前應用比較廣泛的網絡開發技術,是不是提供了不同的語言版本,是不是支持網絡上的協同學習,彼此之間的交流方式是不是簡單、流暢等等,Web方式的應用必須考慮到類似這些的問題。4、開發、運行、維護和應用中的作用完整的文檔資料是任何一個軟件系統的重要組成部分,在軟件的開發、運行、維護和應用中起著非常重要的作用,必須予以高度的重視。Web上的ITS系統必須具有完整的文檔資料,便于日后的維護使用,這一點也是評價內容中不可缺少的一部分。三、技術的教學服務Web上的ITS系統必須服務于整體的教學功能,任何技術上的實現都應當為教學服務,以教學為中心。這一部分的評價應當由資深的教育教學專家、教育技術開發專家和教育教學第一線教師參與,評價可以從這樣幾個方面來展開。1、建構主義的要求一個實用的ITS系統必須貫徹先進的教育教學思想、教育理念,符合學生學習的認知心理特點。近年來,建構主義的學習理論逐漸成為Web學習方式的核心理論。整個Web上的ITS系統必須體現建構主義學習理論的要求,提供豐富的學習情境,并利用Internet網開放式的環境構建一個相互交流、協作的環境,提供有效的人機對話和人人對話,實現建構主義的“情景”、“協作”、“會話”和“意義建構”四個要素的要求。在教學策略和教學方法上,應當給學生提供多種多樣的學習方式,可以讓學生進行人機交互的學習、小組的協作學習、探究式的學習等等,系統應當可以對學生的各種學習方式提出合理的建議等等。2、導向性學習的動力基于Web的ITS系統應當給學習者提供豐富的超媒體資源,為學習者創造出一種由他們自行控制的學習環境。在這種學習環境中,知識的組織和導航結構很重要。如果設計得不好,就會使一些學習者迷航,產生一種無所適從的感覺,從而增加學生的認知負擔,降低學習效率。Gayle等人(1999)的教育實驗顯示,在航行中高分組的學習者是靠自信、系統提示和練習為基礎來做航行決定的,很少依靠好奇、熟悉和興趣等來產生航行決定,這樣的學習者在學習之后的測試中所得分數也比較高。在Web上的ITS系統應當為學生建立學習者自己的日志,為學生呈現系統自動生成的學習者狀態、學習進度、目前的知識水平和學習方法建議等等信息,給予學生及時準確的提示。系統自動記錄學習者的學習路徑、學習心得,提供便捷的檢索和幫助方式,提供清晰明了的導航結構等等。3、協同學習過程中被教育者的評價評價與反饋是Web上的ITS系統不可缺少的一部分,對于這一部分也應當進行嚴格的評價。目前許多系統中的評價只是系統對學習者的評價,還應當考慮學習者自身的評價、協同學習中同伴的評價等等,這些方式的評價對于學習者獲得學習成就感是非常有效的。另外還應當具有系統對自身系統的評價功能,這是系統智能性的體現,這有利于系統自身根據一定的策略進一步的完善。四、實踐應用效果評價將Web上的ITS系統投入實際使用以后,還應當對系統的實踐應用效果進行評價,來檢驗系統的實際運行情況。在前面兩類評價通過的基礎上,此時應當重點評價系統的實際教學效果。主要可以從這樣幾個方面來進行。1、學習成績評價評價一個ITS系統成功與否的關鍵就是要看它是不是可以有效地提高學生的學習成就。在系統運行一段時間后,應當檢驗一下學生的學習成就,看看這套系統是不是提高了學生的學習成績。這種評價可以采用測試法、對照實驗法、學生自我測評法等等開展。在做這樣的評價時,應當注意對學生不同層次的學習掌握程度進行評價,例如知識可以分為陳述性知識、程序性知識、元認知策略等,應當對這些層次或領域的知識都進行評價,評價它們各自掌握或提高的程度,從而對系統的實際教學效果有一個總體的評價。2、如何系統設計在實際的應用過程中,還應當進一步評價系統的設計是否合理,是不是存在由于系統設計的問題而增加了學生的學習困難和認知負擔,系統不是適應學生原有的學習習慣,學生對于系統是否容易掌握,學生對于系統的教學設計、教學方法有沒有什么意見等等。3、關于及其改進的作用簡單地講,學生對于這套ITS系統的喜愛程度如何,學生對于這套ITS系統