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什么是智能CAI?

时间:2010-09-18 14:36来源:知行网www.zhixing123.cn 编辑:麦田守望者

CAI技术的发展
自从1959年美国IBM公司研制成功世界上第一个计算机辅助教学系统,从而宣告人类开始进入计算机教育应

用时代以来,计算机辅助教学的理论基础经历了行为主义学习理论(60年代初至70年代末),认知主义学习理

论(70年代末至80年代末),建构主义学习与教学理论(90年代初至今)三次大的演变.建构主义学习理论是认

知主义学习理论的最新发展,它强调以学生为中心,不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对

象转变为信息加工的主体,知识意义的主动建构者;而且要求教师要由知识的传授者,灌输者转变为学生主

动建构意义的帮助者,促进者.这个阶段被认为是CAI理论发展的成熟阶段.
CAI技术的发展
受计算机技术,认知学,教育学发展的制约,CAI课件的实现技术大大落后于CAI理论的发展.目前比较成熟

并占领市场的仍是基于行为主义学习理论的CAI课件系统.这种课件的形式为大家所熟悉,它们共同的技术

特点是基于框面,采用小步骤的分支式程序设计,学生作为软件的使用者,被动地接受知识的灌输.
下面本文分别介绍基于认知主义学习理论和建构主义学习理论的CAI课件系统.
智能CAI(ICAI)
智能计算机辅助教学(IntelligenceComputerAssistedInstruction———ICAI)以认知学为理论基础,将

人工智能技术应用于CAI,是智能化的CAI.
ICAI将教学内容与教学策略分开,根据学生的认知模型提供的信息,通过智能系统的搜索与推理,动态生

成适合于个别化教学的内容与策略;通过智能诊断机制判断学生的学习水平,分析学生产生错误的原因,同

时向学生提出更改建议,以及进一步学习内容的建议;通过对全体学生出现的错误分布统计,智能诊断机制

将向教师提供教学重点,方式,测试重点,题型的建议;为教师提供友好的教学内容,测试内容维护界面,无需

改变软件的结构即可调整教学策略;通过对学生认知模型,教学内容,测试结果的智能分析,向教学督导人员

提供对任课教师教学业绩评价的参考意见.可以说,一个理想,完美的ICAI系统就是一个自主,优秀的"教

师".
以现有的科学技术水平而言,短时期内显然无法实现具备上述全部功能的ICAI系统.一般认为,只要具有

下列一个或几个特征的CAI系统就可以称之为ICAI系统.
1,能自动生成各种问题与练习;
2,根据学生的学习水平与学习情况选择与调整学习内容和进度;
3,在了解教学内容的基础上自动解决问题,生成解答;
4,具有自然语言生成与理解能力,以便实现比较自由的教学问答系统,提高人机交互的主动性;
5,对教学内容有解释咨询能力;
6,能诊断学生错误,分析原因并采取纠正措施;
7,能评价学生的学习行为;
8,能评价教师的教学行为.
不难看出,ICAI与传统的CAI相比,更加符合教育教学的规律,切合学生的认知习惯,具有明显的优越性.
网络CAI(NBCAI)
网络CAI(NetworkBasedComputerAssistedInstruc—tion———NBCAI)是学生和教师通过计算机网络进

行课程内容的学习,讲授,练习和测试.网络CAI的实现主要有两种:基于WWW的CAI和基于Client/Server的

CAI.
基于WWW的CAI是教师将教学内容制成超文本文件,发布到Internet或Intranet的WWW服务器上,学生通过

使用WWW浏览器,登录到相应的网站以实现远程教学(DistanceLearning)内容的学习.它的主要优点是不受

地域的限制,能够方便地做到资源共享.缺点是速度慢,缺乏智能性.
基于Client/Server的CAI是教师和学生通过各自的客户端软件,组织教学内容和学习课程知识.其优点是

功能开发灵活方便,软件运行速度快和易于研制ICAI.但不足之处是Client端计算机应装有特定的Client端

软件.
近年来,随着网络技术的日臻成熟,Internet以前所未有的速度延伸,具有较高传输速率的校园网与企业

内部Intranet的普遍建立,使网络CAI成为研究的热点.国内外一些著名的Internet站点纷纷设立网络学校,

接受学生的注册或非注册的学习.在著名搜索引擎Ya—hoo的

http://dir.yahoo.com/Education/Distance_Learning/下,列出了近百个提供此种服务的网站地址.
CAI技术的新动态
CAI在沿着智能化与网络化两大趋势发展的同时,在国外又有了新的进展,即将协同学习

(CollaborativeLearning)的概念引入CAI.协同学习是指多个用户使用同一个系统,对某个问题在互相帮助

的前提下进行研究.对单个用户而言,他能在借鉴系统其余用户解决问题的思想基础上,提出自己的解决方

案.对于用户提出的错误方案,系统会按一定的诊断机制指出问题的所在,以及弥补缺陷的方法.在网络环境

下使用协同方式进行学习的一个代表是由日本人建造的CAMELOT.
现有CAI的主要不足
我们从江苏省镇江市连邦软件专卖店,以及山东双信正版软件专卖店在Internet上提供的有关CAI软件的

销售信息中,共查找到83种处于销售状态的CAI软件,分析其说明后得到如下表的统计结果:
表:CAI软件市场的组成
单机环境网络环境使用超媒体
97.6%2.4%6%具有智能有教师参与有督导参与0%1.2%0%
通过以上资料不难看出,在市场上占绝对统治地位的是单机环境下运行的CAI软件,这类软件大多以光盘

作为信息的载体,将教材中的内容以多媒体的形式展现出来,个别的具备题库功能.通过以上对CAI市场调查

结果的分析,我们认为现有的CAI软件存在着以下几点不足:
1,缺乏网络支持现有的绝大多数CAI课件是被刻录在光盘上,在单机环境下运行,无法利用网络在知识

更新上方便与快捷的优势.这样的CAI课件一旦生产完成就再也无法对教学的内容进行更新和维护,因而是

没有生命力的,将随着时间的发展而逐步被淘汰.
2,缺乏智能性缺乏智能性的CAI课件系统,因为无法按照学生的认知模型为其准备最适合的学习内容,

也就无法达到教育学所要求的个别化教学和启发式教学.
3,缺乏教师的参与现有的CAI课件系统在售出后,如何操作,如何进行学习都是学生自己的事.教师完全

不了解学生的情况,学生在碰到问题时,也不能向教师求助,师生之间根本没有交流.这使得软件的适应性很

差.
4,缺乏督导人员的监督现有的CAI始终被作为是一种辅助教学的方式,而不是一种独立的教学手段,在

很大程度上是因为缺乏必要的监督与制约机制.没有监督与制约的教学体制,当然不会得到教育部门和社会

的认可.
智能CAI展望
基于网络环境的智能计算机辅助教学系统

(NetworkBasedIntelligenceComputerAssistedInstructionSystem———NBICAI),是网络CAI与智能CAI相

互取长补短,以有机方式构建的一个新系统工程.
在NBICAI系统中,学生通过使用学生机房或是家中的计算机可以登录到NBICAI的Server端,NBICAI会按其

不同的认知水平为其准备不同难度的教学内容.完成学习时,系统通过各自适应的测试(CAT)确定学生新的

认知水平,作为其下一次登录学习时为其准备学习内容的依据,并向学生提出进一步安排学习内容的建议.

学生在学习过程中可以实时地与其他在线的学习者进行讨论,并可通过e-mail的形式与教师进行交流.
教师使用自己的计算机,在教研室或家中登录到NBICAI的Server端,检查学生的学习进度,学习情况.并依

据学生的实际情况,有针对性地对教学内容,测试内容进行更新.
督导人员在教务机构通过计算机连到NBI—CAI的Server端,对教学过程进行监督,对教学效果按一定的教

育统计学规则进行评价.
针对传统CAI的发展趋势与不足,和对NBICAI的分析,我认为CAI的生命力与发展方向在于网络化与智能化

.传统的基于行为主义学习理论的CAI课件将逐步退出市场,代之以基于建构主义学习与教学理论的NBICAI

课件.
 

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