智能计算机技术开发在辅助教学中应用-

论文导读：
摘要：从现代计算机在教育中的普及和发展出发，分析了计算机辅助教学系统及其现状，重点介绍了计算机的技术开发在辅助教学中的所起到的作用；探讨了ICAI的实现原理及利用ICAI对教学的改进方案，并对智能计算机辅助教学系统进行了详细讨论，提出要适时、适量、适当使用计算机辅助教学。
关键词：计算机辅助教学技术开发
1007-9416(2012)07-0252-02
现代计算机的普及和发展，为计算机教学走进课堂，提供了良好的教学条件。而使用计算机辅助教学系统(Computer Aided Instruction,CAI)可以提供理想的教学环境，容易激发学习者的学习积极性和主动性，从而显著提高教学效果。多媒体技术的日益发展以及与其它领先技术的结合，必然促进CAI的进一步发展。计算机技术开发的应用改善了教与学的过程和方式、解决了教与学过程中所存在的传统手段难以解决的各种各样困难，提高教与学的质量和效率已是一大发展趋势。

1、计算机辅助教学的概念

随着计算机技术、网络技术和多媒体技术的发展，数字化的音像资料和多媒体素材的增多，特别是计算机应用于教学实践的发展，教师利用计算机和计算机网络查找教学资源、进行备课活动，在教学中部分地使用多媒体计算机及其机关设备（如投影机）来展示相关的教学资料、素材、课件，学习者直接在计算机上利用电子出版物、教学辅助材料和网络信息资源进行探索性学习，也成为计算机辅助教学的重要内容。因此，我们把计算机辅助教学定义为运用计算机及其相关设备和设施的先进性能，并使用经过精心设计的相关教学软件（课件、网络教学资源等）来帮助教学，以提高教学质量、教学水平和教学效率为目的的一项技术。

2、计算机辅助教学系统及其现状

2.1 计算机辅助教学系统

计算机辅助教学(CAI)即利用计算机代替教师进行教学，把教学内容编成各种“课件”，学习者可以根据自己的程度选择不同的内容进行学习，从而使教学内容多样化、形象化，便于因材施教。如各种教学软件、试题库、专家系统等。CAI无论是在普通教育、高等教育还是在继续教育中都扮演着重要的角色。
在国外，CAI课件已经广泛应用于学校和家庭中，并收到了很好的效果。在我国，尽管CAI的研究起步较晚，但发展很快，自上世纪80年代起，已有一批实力雄厚的高等院校把CAI的发展列为重点研究课题。

2.2 计算机辅助教学的现状

CAI的实现需要应用AI技术及编制复杂的程序，如自然语言理解、知识表示、推理方法等，一些AI技术的特殊应用成果，如代数说明、符号合成、医疗诊断及理论证明等均被应用于CAI系统，以提高其智能性和实用性。
早期绝大多数CAI课件大都使用决策理论和随机学习的模式，它极大地简化了学习过程的表达形式。例如早期的地质教学系统(SCHOCAR)等。后来，随着人工智能技术的发展，CAI系统中添加了学生的学习行为及训练策略，同时AI技术被应用于建立学习顾问模块(存放所要教课程的问题和技能)。这种方法能控制训练策略并给出适合学生的学习内容。目前为了获取对课程知识表示和控制的灵活性和模块性，有些CAI系统还用AI技术来表示训练计划和策略。例如多数程序设计语言的CAI均属此例。

3、计算机在辅助教学中的技术开发

智能计算机辅助教学系统(Intelligent Computer Aided Instruction,ICAI)以认知学为理论基础，将AI技术应用于CAI，是智能化的CAI。在IC源于：7彩论文网免费毕业论文www.7ctime.com
AI系统中，学生的学习可以借助于智能化计算机对大量知识进行选择、判断、处理，使学习内容更有针对性，从而提高学习效果。
教学过程是一个复杂的教与学的思维过程。它需要教师以其专门知识和经验为依据，经过吸收、讲解、推理、示例、综合等多个步骤才能较好地完成。一个教学型专家系统的任务是根据学生的特点、弱点和基础知识，以最适当的教学方案和教学方法对学生进行教学和辅导。因此，从AI的角度看，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及学生进行学习并得以实现的“专家系统”。因而，在CAI中引人AI思想，即使用专家系统的方法、工具，构建智能CAI(即ICAI)。这样构建成的专家系统的主要特点是具有诊断和调试修改功能、具有良好的人机界面。在智能CAI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AI的核心技术之一，也是将AI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CAI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。教学与学习过程即是对知识库中的知识进行推理，并最终得出所需结果的过程。由于专家系统主要是由知识库与推理机组成的，因此，它也是智能计算机辅助教学系统的核心技术。
采用计算机辅助进行教学，使教师的教和学生的学更直观、更形象、更具有交互性，这对于提高学生的学习兴趣等都有着十分重要的意义。具体有以下几方面的表现：

3.1 提高计算机教学效率

我们评价课堂教学的效率，一般很重视这节课的教学知识容量，也就是说课堂效率与课堂知识容量有着重要的关系。传统教学中课堂知识的传播主要来源于教师的口授与黑板板书，这两者速度的局限性限制课堂信息含量，使之具有一定的局限性。利用计算机辅助教学节省了板书时间，教师可以在有限的时间内传授更多的内容。所有这些因素可以大大地提高知识信息传递中的效率，使得学生能在较短的时间内获得更多的信息量，并能留下深的印象。

3.2 调动学生的学习兴趣

计算机将文字、图形、动画和声音有使之有机的结合在一起，具有强大的计算功能和信息处理功能，对图形可以进行多样变换，向学生提供丰富的感性材料，创造生动、直观的情境，将抽象的理论、复杂的空间结构通过三维动画、虚拟现实等各种手段进行处理，使内容形象化，增现代计算机的普及和发展，为计算机教学走进课堂，提供了良好的教学条论文导读：
件。而使用计算机辅助教学系统(Computer Aided Instruction,CAI)可以提供理想的教学环境，容易激发学习者的学习积极性和主动性，从而显著提高教学效果。多媒体技术的日益发展以及与其它领先技术的结合，必然促进CAI的进一步发展。计算机技术开发的应用改善了教与学的过程和方式、解决了教与学过程中所存在的传统手段难以解决的各种各样困难，提高教与学的质量和效率已是一大发展趋势。

1、计算机辅助教学的概念

随着计算机技术、网络技术和多媒体技术的发展，数字化的音像资料和多媒体素材的增多，特别是计算机应用于教学实践的发展，教师利用计算机和计算机网络查找教学资源、进行备课活动，在教学中部分地使用多媒体计算机及其机关设备（如投影机）来展示相关的教学资料、素材、课件，学习者直接在计算机上利用电子出版物、教学辅助材料和网络信息资源进行探索性学习，也成为计算机辅助教学的重要内容。因此，我们把计算机辅助教学定义为运用计算机及其相关设备和设施的先进性能，并使用经过精心设计的相关教学软件（课件、网络教学资源等）来帮助教学，以提高教学质量、教学水平和教学效率为目的的一项技术。

2、计算机辅助教学系统及其现状

2.1 计算机辅助教学系统

计算机辅助教学(CAI)即利用计算机代替教师进行教学，把教学内容编成各种“课件”，学习者可以根据自己的程度选择不同的内容进行学习，从而使教学内容多样化、形象化，便于因材施教。如各种教学软件、试题库、专家系统等。CAI无论是在普通教育、高等教育还是在继续教育中都扮演着重要的角色。
在国外，CAI课件已经广泛应用于学校和家庭中，并收到了很好的效果。在我国，尽管CAI的研究起步较晚，但发展很快，自上世纪80年代起，已有一批实力雄厚的高等院校把CAI的发展列为重点研究课题。

2.2 计算机辅助教学的现状

CAI的实现需要应用AI技术及编制复杂的程序，如自然语言理解、知识表示、推理方法等，一些AI技术的特殊应用成果，如代数说明、符号合成、医疗诊断及理论证明等均被应用于CAI系统，以提高其智能性和实用性。
早期绝大多数CAI课件大都使用决策理论和随机学习的模式，它极大地简化了学习过程的表达形式。例如早期的地质教学系统(SCHOCAR)等。后来，随着人工智能技术的发展，CAI系统中添加了学生的学习行为及训练策略，同时AI技术被应用于建立学习顾问模块(存放所要教课程的问题和技能)。这种方法能控制训练策略并给出适合学生的学习内容。目前为了获取对课程知识表示和控制的灵活性和模块性，有些CAI系统还用AI技术来表示训练计划和策略。例如多数程序设计语言的CAI均属此例。

3、计算机在辅助教学中的技术开发

智能计算机辅助教学系统(Intelligent Computer Aided Instruction,ICAI)以认知学为理论基础，将AI技术应用于CAI，是智能化的CAI。在ICAI系统中，学生的学习可以借助于智能化计算机对大量知识进行选择、判断、处理，使学习内容更有针对性，从而提高学习效果。
教学过程是一个复杂的教与学的思维过程。它需要教师以其专门知识和经验为依据，经过吸收、讲解、推理、示例、综合等多个步骤才能较好地完成。一个教学型专家系统的任务是根据学生的特点、弱点和基础知识，以最适当的教学方案和教学方法对学生进行教学和辅导。因此，从AI的角度看，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及学生进行学习并得以实现的“专家系统”。因而，在CAI中引人AI思想，即使用专家系统的方法、工具，构建智能CAI(即ICAI)。这样构建成的专家系统的主要特点是具有诊断和调试修改功能、具有良好的人机界面。
在智能CAI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AI的核心技术之一，也是将AI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CAI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。教学与学习过程即是对知识库中的知识进行推理，并最终得出所需结果的过程。由于专家系统主要是由知识库与推理机组成的，因此，它也是智能计算机辅助教学系统的核心技术。
采用计算机辅助进行教学，使教师的教和学生的学更直观、更形象、更具有交互性，这对于提高学生的学习兴趣等都有着十分重要的意义。具体有以下几方面的表现：

3.1 提高计算机教学效率

我们评价课堂教学的效率，一般很重视这节课的教学知识容量，也就是说课堂效率与课堂知识容量有着重要的关系。传统教学中课堂知识的传播主要来源于教师的口授与黑板板书，这两者速度的局限性限制课堂信息含量，使之具有一定的局限性。利用计算机辅助教学节省了板书时间，教师可以在有限的时间内传授更多的内容。所有这些因素可以大大地提高知识信息传递中的效率，使得学生能在较短的时间内获得更多的信息量，并能留下深的印象。

3.2 调动学生的学习兴趣

计算机将文字、图形、动画和声音有使之有机的结合在一起，具有强大的计算功能和信息处理功能，对图形可以进行多样变换，向学生提供丰富的感性材料，创造生动、直观的情境，将抽象的理论、复杂的空间结构通过三维动画、虚拟现实等各种手段进行处理，使内容形象化，增强其表现力，使学生的多种感官同时得到刺激，激发学生的兴趣。

3.3 有利于学生参与教学的积极性

网络互动式利用计算机校园联网，在多媒体教室中进行教学，可以克服个别教学容易“迷航”，课堂演示教学缺乏“交互”的特点，更好地体现教学中教师的主导作用和学生的主体作用，现代教育思想更突出学生的主体地位。计算机辅助教学最大的优势就是学生可以更好地参与教学。其一，由于学习兴趣的提高，在教学中学生都能做到认真听课，积极思考，主动参与教学活动；其二，在教学课件中也可以设计交互性的方式，使学生直接参与到教学活动中，有利于发挥学生的主观能动性和教师的主体作用。
4、适时、适量、适当应论文导读：究，从而促使智能计算机辅助教学的健康发展。最终，ICAI一定会在目前教育领域中得到广泛应用。参考文献黄继容,陈光喜.多媒体技术与数学“启发-探究”式教学.高教论坛,2010,2(124).孙汉群,高荣国,魏玉梅.多媒体计算机辅助教学与课件制作.河海大学出版社,2009-01-01,第1版.作者简介高清江，广州大学华源于：{
用计算机的开发技术辅助教学
并非所有的教学内容都适合计算机辅助教学，有些可以由教师讲清楚，由其他教学手段就可以解决的问题，就没有必要让教师花费大量的时间制作课件，要防止为使用计算机而使用计算机。教师设计课件，不要只注重外在形式，应注重实效，应遵循学生数学学习的心理特征、认知规律和注意力规律。虽然计算机辅助教学能给课堂带来生机和活动，但计算机不是决定性因素，起决定作用的是教师，是信息时代教师的教育观念。所以计算机它不是全能的，更不可能代替具有思想的教师。
5、结语
计算机在辅助教学的技术开发应用尚存在这样那样的不足,但它已在现代教学中起到了重要的作用，作为现代的教师我们要敢于去探索和尝试、去思考如何正确合理使用计算机辅助教学，提高教学效益。我们相信，随着计算机技术、AI技术和教育学的深人发展和日趋成熟，人们对ICAI的认识和理解也会逐渐加深，越来越多的人们会从越来越多的视角审视ICAI，并从事ICAI的研究，从而促使智能计算机辅助教学的健康发展。最终，ICAI一定会在目前教育领域中得到广泛应用。
参考文献
黄继容,陈光喜.多媒体技术与数学“启发-探究”式教学.高教论坛,2010,2(124).
孙汉群,高荣国,魏玉梅.多媒体计算机辅助教学与课件制作.河海大学出版社,2009-01-01,第1版.
作者简介
高清江，广州大学华源于：7彩论文网毕业论文致谢www.7ctime.com
软软件学院助理实验师，从事高校实验室管理工作。