非良構(gòu)領(lǐng)域智能教學(xué)系統(tǒng)的探究及應(yīng)用

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1、非良構(gòu)領(lǐng)域智能教學(xué)系統(tǒng)的探究及應(yīng)用?教育技術(shù)學(xué)論文非良構(gòu)領(lǐng)域智能教學(xué)系統(tǒng)的探究及應(yīng)用劉麗珍/王函石/宋(首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院,北京100048)摘要:智能教學(xué)系統(tǒng)是以信息集成技術(shù)為核心的開放復(fù)雜智能系統(tǒng)，知識構(gòu)建及Agents行為管理是其核心支撐技術(shù)。針對智能教學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜應(yīng)用問題，文章闡述非良構(gòu)領(lǐng)域下智能教學(xué)系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)，分析非良構(gòu)領(lǐng)域知識構(gòu)建及Agents行為管理的研究思路，進而探究數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在非良構(gòu)領(lǐng)域智能教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：智能教學(xué)系統(tǒng)；知識構(gòu)建；數(shù)據(jù)挖掘；非良構(gòu)領(lǐng)域；教學(xué)改革基

2、金項目：市級人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新試驗項目〃通識教育改革’智能科學(xué)〃(026145302000/034);校級精品課程群建設(shè)項目〃智能信息處理精品課程群建設(shè)〃(026135609700/012);校級青年教學(xué)改革項目〃結(jié)合模式識別課程建設(shè),探索智能人才培養(yǎng)改革模式"(032145330300/219)o第一作者簡介：劉麗珍，女，教授，硏究方向為數(shù)據(jù)挖掘、知識工程、智能教學(xué)系統(tǒng)、文本情感分析、自然語言處理等,[emailprotected].como0引言智能教學(xué)系統(tǒng)(intelligenttutorings

3、ystem,ITS)是基于計算機科學(xué)、教育學(xué)、管理科學(xué)等多學(xué)科交叉技術(shù)的適應(yīng)性教學(xué)系統(tǒng)，是教育技術(shù)領(lǐng)域的重要硏究方向之一。伴隨著人工智能、教育信息技術(shù)、管理科學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，綜合多學(xué)科交叉技術(shù)在教育中的應(yīng)用已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)的重要研究領(lǐng)域，為ITS的研究與應(yīng)用提供了新的發(fā)展空間。目前，智能教學(xué)系統(tǒng)的研究大都是面向良構(gòu)領(lǐng)域(well-defineddomains)的應(yīng)用。事實上，客觀世界是復(fù)雜的，學(xué)習(xí)任務(wù)產(chǎn)生于這個復(fù)雜的環(huán)境，因此需要解決的往往是非良構(gòu)W(ill-defineddomains)

4、的問題z如軍事、法律、航天、金融、醫(yī)學(xué)診斷、科學(xué)研究等領(lǐng)域。面向非良構(gòu)領(lǐng)域的ITS有廣泛的應(yīng)用空間，探索其關(guān)鍵技術(shù)是國家戰(zhàn)略發(fā)展、國民經(jīng)濟發(fā)展及科學(xué)技術(shù)發(fā)展的迫切技術(shù)需求,有著重要的現(xiàn)實意義。1面向復(fù)雜學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)新思維和自主學(xué)習(xí)能力〃百年大計，教育為本〃。我國現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展必須緊緊依靠科技進步和人民綜合素質(zhì)的提升。教育是社會發(fā)展的基石，把教育擺在突出位置有深遠的意義。當(dāng)今世界，科技水平是提高綜合國力和國際競爭力的決定性因素。發(fā)展文化、科技、教育、軍事等事業(yè)需要培養(yǎng)大批具有創(chuàng)造性思維的高素質(zhì)人才。面向

5、非良構(gòu)領(lǐng)域的ITS旨在改善和提高人類在復(fù)雜學(xué)習(xí)環(huán)境中解決問題的創(chuàng)新思維和自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)習(xí)者全面掌握和靈活應(yīng)用各種知識解決實際問題的能力。由于非良構(gòu)領(lǐng)域缺乏形式化的、清晰的領(lǐng)域任務(wù)模型，領(lǐng)域知識的構(gòu)建及問題求解等關(guān)鍵技術(shù)的研究還處于初級階段。自20世紀(jì)70年代以來，美國、英國、加拿大、日本等國家都十分重視ITS的研究，并投入了大量的人力和財力進行數(shù)學(xué)、物理、工程、化學(xué)、軍事訓(xùn)練等領(lǐng)域的ITS開發(fā)與應(yīng)用硏究。20世紀(jì)90年代以來JTS被公認(rèn)為學(xué)術(shù)、工業(yè)、軍事、金融、體育等領(lǐng)域中有效的教學(xué)工具。目前，

6、對復(fù)雜非良構(gòu)領(lǐng)域問題的ITS硏究與開發(fā)一般都可簡化為良構(gòu)問題處理，因此學(xué)習(xí)者學(xué)到的是對良構(gòu)問題的解決方法。這種局限性會導(dǎo)致所學(xué)理論難以應(yīng)用在實踐中，難以滿足國民經(jīng)濟發(fā)展需求。因此,硏究非良構(gòu)領(lǐng)域ITS中的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。2非良構(gòu)領(lǐng)域挑戰(zhàn)智能教學(xué)系統(tǒng)的研究及應(yīng)用當(dāng)今信息時代，人類學(xué)習(xí)方式和環(huán)境發(fā)生了很大變化。如何利用高新技術(shù)提高學(xué)習(xí)效率，在很大程度上取決于對客觀世界和學(xué)習(xí)機制的正確認(rèn)識。在良構(gòu)領(lǐng)域中，待解決的問題有明確的領(lǐng)域模型，因此學(xué)生對于學(xué)習(xí)任務(wù)所提出的問題可以明確地分辨出答案的對與錯。學(xué)

7、生通?？刹捎媚Ｊ礁櫴趯?dǎo)系統(tǒng)(model-tracingtutoringsystem):①將領(lǐng)域知識轉(zhuǎn)換為一系列學(xué)習(xí)問題,并提供清晰的問題解決策略；②Agents根據(jù)學(xué)習(xí)者的情況給岀在線評價和反饋,并依據(jù)明確的答案評估學(xué)習(xí)效果;③通過問題解決步驟與系統(tǒng)現(xiàn)有領(lǐng)域模型的比較為學(xué)習(xí)者提供幫助，指導(dǎo)學(xué)習(xí)者集中在正確的學(xué)習(xí)路徑上。對于非良構(gòu)領(lǐng)域,由于缺乏形式化的任務(wù)模型，知識構(gòu)建的問題不能有效解決,在正確與錯誤的答案之間缺乏明晰的界限，只能通過傳統(tǒng)的比較法確走哪些是比較合理的答案。無法辨析用戶的學(xué)習(xí)計劃是否會進

8、入無法挽回的〃陷阱〃路徑，當(dāng)然也就無法給岀合理的學(xué)習(xí)評價和正確的反饋建議。當(dāng)前，國際上在這方面的研究還沒有突破性進展，這就給ITS的研究提出了一系列的挑戰(zhàn)，主要包括在缺乏清晰的問題、策略和答案的情況下如何形成問題空間(problemspace);非良構(gòu)領(lǐng)域的知識構(gòu)建與維護；當(dāng)問題解決模型不確定時,Agents如何為學(xué)習(xí)者提供指導(dǎo)與反饋；非良構(gòu)領(lǐng)域ITS中的學(xué)習(xí)評價;搜索與推理策略;協(xié)作學(xué)習(xí)等。大量的研究和實驗表明：非良構(gòu)狀況的普遍存在嚴(yán)重制約了各類智能教