智能计算机辅助教学系统的组织方法与实际运用

　　0、前言

　　当前时代下信息技术飞速发展，人类社会已经进入繁荣的信息时代，知识大量增加传播速度加快。随着计算机技术和网络技术的广泛应用，在现代教育领域也急需开创新的教育模式，教育教学方法的革新成为现在必须面临的重要问题。因此，必须转变传统教育观念，进行教育信息化改革，注重教学质量和效率的提高，培养素质全面提高的复合型人才，推动教育事业的迅速发展。

　　学校内的智能计算机辅助教学的应用是教育信息化的重要组成部分，已经越来越受到人们的重视。其中体育教学中的健美操教学是智能计算机辅助教学应用的重要方面，加快建立完善的教学体系，提高教学质量，是优化体育教学及其健美操教学发挥健美操教学重要作用必须面对的重要课题。

　　1、智能计算机辅助教学的来源

　　计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction,简称CAI)是使用计算机模拟教师的教学行动,在学生与计算机建立联系搭建了一个互动平台来达到体育教学目的。在1959年美国IBM电脑公司研制成功世界上的第一个计算机辅助教学系统后,计算机辅助教学系统引起了许多国家的重视,衍生出了许多产品,并逐渐形成了计算机辅助教学技术产业。在系统的发展中经历一个长期的发展历程,在传统CAI系统中在教学方式的选择上和教学目标的控制上非常死板,不能够适应教学实际中学生的水平和能力参差不齐的情况。随着计算机科学和人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)技术的不断发展和成熟,人工智能被引进计算机辅助教学系统中,使系统在灵活性方面有了很大的提升，能够对教学的对象进行判断选择教学方法。这种技术上的进步极大的提升了系统的应用价值，在实际应用中对教学内容的安排和方法的选择都更有针对性,在人工智能技术和认知科学理论的指导下，系统进一步发展为智能计算机辅助教学系统(Intelligent Computer Instruction,简称I-CAI)。这是计算机技术应用的重要突破，开辟了技术应用的新领域,是教学方式的重大更新,大幅度提升了教学的质量和效率。

　　2、智能计算机辅助教学系统的定义和特点

　　智能计算机辅助体育教学以认知学为理论基础,将人工智能技术应用于计算机辅助教学系统,提升了系统的智能性,以科学的判断将教学的内容与方式进行分类,根据学生认知模型提供的信息,在智能系统中的综合分析,形成个性化教学模式下的动态教学方案。根据学生的学习进度和接受水平,对学生学习中的困难点作出判断,同时向学生提出更改建议对学习的整体进行改善。在对整体中学生容易出现难点的分布作出形象化的图像分析图,为老师在教学过程中提供依据，在实际操作中对测试重点、测试的类型提出可行性方案。在健美操教学时在内容、测试内容设置方面可以有很大的改观,以软件的组织形式为基础调整健美操教学的计划。通过对学生认知模型、教学内容、测试结果的智能分析,为教师对学生的学习情况进行判断提供依据。在一定程度上智能计算机辅助教学系统可以胜任为一个优秀的健美操教学教师。

　　3、智能计算机辅助教学系统组织方法

　　智能计算机辅助教学系统在内容组织时主要根据教学的目标,人工智能对知识内容的理解也会有影响。系统对接受的信息分析,对数据库中知识进行联系,按照设置的推理方式,人工智能系统会根据所有因素综合判断,制定出智能化的教学方法,选择或生成相应的教学信息提示给学生。学生学习时,教学过程是根据学生的现实情况展开的。综上所述,智能计算辅助教学系统的技术组成主要为数据库和智能处理器。在组织结构如下图所示，由平行的教师、学生和诊断模型组成主体结构，通过数据知识库提供专业知识，再将采集的信息输入处理器做出判断处理，建立完整的教学体系。

　　认知能力是一个人的学习能力、记忆力和思维能力的综合,主要表现为分析问题的能力。以认知理论为科学基础,运用人工神经网络(ANN)中的反向传播模型(BP模型),建立对学生学习水平和认知能力进行判断的认知型学生模型。可以将认知活动根据一定的标准分为六个级别输入构建好的BP模型中,六个级别分别为识记、了解、运用、分析、整合、评价，将六个级别的评判测验成绩以及姓名、性别、年龄等个人信息和学习水平、身体机能、学习条件等12个量作为依据点,选取学生对概念、技术能力和运用能力方面的学习水平作为输出节点。从概念上说是将12个元素综合在一个三维空间中，组成一个的非线性映射:fbp:XyY,X={X1,X2,X3,…,X12},Y={Y1,Y2,Y3}。其中,X1,X2,…,X6分别表示学习过程的6个方面的评判测验成绩,X7,X8,X9,…,X12分别表示姓名、性别、年龄、学历、生理条件、学习环境。Y包括差(0-59)中(60-75)、良(75-90)、优(90-100),Y1,Y2,Y3分别表示学生对含义、技术应用的掌握程度。

　　在具体的健美操教学内容和判断推理机制完成处理的过程是:从认知型学生模型采集具体资料,使用具有智能处理能力的系统进行推理，制定不同的健美操教学方案。在系统中的表达方式为:IF<学生水平表示符号>THEN<新制定的教学方案>。示例如下:IF(知识表示内容)=(差)；THEN(知识内容细致讲解)；IF(知识表示内容)>=(中)AND(知识应用水平)=(差)；THEN(内容复习、综合讲解、联系应用)；整个健美操教学教学方案的制定过程就是一个数据处理器的处理过程,综合学生学习程度的表示值(Y1,Y2,Y3)根据上述系统中相应的处理方式进行处理,制定下一步的教学方案。教学的过程就是将这个处理应用反复的进行,在每一个环节上确保学生的认知能力的提升,最终达到BP计算方法的合格标准。

　　4、结束语

　　在智能计算机辅助教学的实践过程中可以发现，对教学中学生真是学习程度的判断，对教学难点的把握，制定教学计划以及计算机和教师的配合时应用的主要问题。主要体现在：一方面，涉及多项技术的应用，在各项技术上没有充足的应用经验，在具体应用时会不断面临很多新的问题；另一方面，人们在教育学习方面对过程的把握还缺少认识，这为智能计算机辅助教学的推广制造了障碍。目前这种教学方式的技术的应用越来越成熟，随着人们对教育教学的重视程度日益提高，智能计算机辅助教学应用前景非常广阔。我国健美操教育教学水平也会随着技术的发展更进一步，发挥在现代教学体系中的重要作用。

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