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计算机辅助教学的智能化历程及其启示

出处:论文网
时间:2018-07-26

计算机辅助教学的智能化历程及其启示

  计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction,CAI)是指用计算机帮助或代替教师执行部分教学任务,传递教学信息,向学生传授知识和训练技能的活动。它是计算机技术在教学实践中的具体运用,是一种新的教学技术和方法。CAI通过多媒体技术、超文本、知识库和人工智能等计算机手段的运用,为学生提供个性化的学习环境和场景,让学习更加生动、有趣,改变了传统教学单一、片面的局面,对提高学生学习效率和学校的教学质量有较大的帮助。随着计算机技术的发展,研究CAI智能化发展的历程,总结其中的经验和教训,对CAI的?M一步发展和CAI系统建立和发展都有重要的理论和现实意义。

  1 CAI的智能化历程

  从上世纪50年代开始发展至今的CAI智能化,总结起来,经历了四个阶段:程序教学、计算机辅助教学、智能计算机辅助教学,以及适应性学习支持系统。

  1.1 程序教学阶段

  程序教学就是将教学内容按一定的逻辑顺序分解成若干小的学习单元,编制成教学程序由学习者自主学习。程序教学具有小的学习步骤、自定学习进度、积极反应、即时反馈等特点。它是哈佛心理学家斯金纳在20世纪50年代提出并运用的,基于操作条件反射和积极强化原理两个理论支持。程序教学在20世纪60年代风靡了美国教学界并得到广泛运用,它推动了个性化教学的发展,它在学习领域的成功是使学习者能够快速高效的学会技能,达到会“做”的效果。随着程序教学的深入,学习者的需求不断提高,使得程序教学的弱点慢慢显现:学生与教师直接对话的机会减少,阻碍了双方的及时交流,教学成果难以保障;教学程序的功能有效,部分学科教材编写程序困难,难以采用程序教学。因此,在20世纪60年代后期,程序教学慢慢的退出了历史舞台。

  1.2 计算机辅助教学阶段

  随着电子数字计算机的兴起和发展,1958年,美国IBM公司基于IBM650计算机设计了第一个教学系统,它标志着计算机辅助教学的起步。广义来看,“计算机作为一个教学媒体,是帮助进行教学活动的工具,任何将计算机应用到教学过程中的教学方法,只要是提高了教学活动的教学效果,推动了教育改革的开展,有利于应该教育向素质教育转化,这个教学活动就是合理的,就是有存在价值的,这个教学活动就应该被认为是‘正统’的计算机辅助教学”。这就标志着,计算机取代了传统的教学机器,人机交互、控制灵活、高速运算的计算机优势使CAI在程序教学基础上有了进一步的发展。

  随着认知理论的成熟和流行,学习者的认知需求也被得到了重视和研究,研究者根据学习者学习的反馈来收集信息,并根据这些反馈信息提供新的学习内容,这就形成了生成性CAI。生成性CAI系统首次构建了学生模型,它通过学生行为进行建模,来了解学习者的学习需求和行为。它的短板在于:系统只能根据学习者的行为参数来生成学习内容和问题,而非学习者的知识状态,局限于运用在良构领域的知识教学。

  1.3 智能计算机辅助(ICAI)教学

  为了实现CAI的进一步发展,规避生成性CAI系统短板,卡内基梅隆大学卡波纳尝试将人工智能技术应用于CAI系统,创建了智能化的地理教学系统SCHOLAR,这一系统的出现标志着ICAI系统的形成。ICAI系统是人工智能、教育理论、专家和学生的心智模型的有机结合,学习者通过问题解决的方式来学习,同时这些问题又是经过恰当的筛选的,通过学习者对问题的解答与计算机对问题的解答,找出两者之间的差别。在ICAI对差异进行分析后,给学习者提供针对性的学习建议,并确认和反馈学习者是否接受并理解这些建议,通过多次的反馈循环,ICAI又会根据学习者的学习情况更新学习者的技能和学习进度,更新学习模型,进入下一个问题循环。

  ICAI系统不仅记录了学习者的认知风格和基础,更重要的是实现了对学习者的动态学习跟踪,及时更新学习者的学习状态,但这一系统还是没有让学习者成为学习的主人,学习的方式和途径还存在某些不足。

  1.4 适应性学习支持系统阶段

  随着计算机技术和认知理论的进一步发展,适应性学习支持系统应运而生。这一系统的特点在于运用了现代多媒体技术,通过声音、图片等各种方式提供多样化的学习手段,与此同时,以现代多媒体技术为代表的计算机技术发展,为学习者的个性化需求提供了坚实的基础,学习者可以获得更多的个性化需求,如学习内容选择、学习诊断、学习策略等等,真正的实现了因材施教。目前这一系统还在继续发展和深入中。

  2 CAI智能化发展启示

  纵观CAI智能的发展,我们可以得出以下启示:

  2.1 “教”到“学”的转变

  传统的学习模式以“教”为主,忽视了学习者的主动性,而通过CAI智能化的发展,能够更好的刺激学习者主动学习的意愿,从而实现学习模式以“学”为主的转变,重视学习者的主体地位,充分发挥学习者的主动性和积极性,从而培养更高质量、水平的人才。

  2.2 辩证的看待计算机技术

  教学活动毕竟是一个复杂的系统性工程,计算机的智能化发展水平目前还无法完全的取代和支持学习者的全部学习活动,它只能作为一个辅助教学工具。因此,ICAI系统必须坚持以学到为主,积极的引入各种计算机发展技术,提升计算机工具的使用效率和作用,为学习者学习过程中提高技术支持,更好的帮助学习者提升学习能力。

  2.3 重视现代多媒体技术

  现代认知理论认为,多媒体技术对学习者学习信息加工具有直接的效果和影响,因此,在ICAI系统的构建和发展中,必须充分重视和运用现代多媒体技术,以达到科学、生动的展示学习内容,从而提升学习者的信息接收与处理效率,实现学习效率的提升。

  2.4 积极引入其他学科的研究成果,通过学科交叉通过教学事业发展

  ICAI系统融合了教育科学、计算机科学、认知科学、心理学等各种学科理论知识,各个学科的先进理念和技术能够为ICAI系统提供参考和学习,积极推动ICAI系统的进一步向前发展。

  3 结语

  计算机辅助教学是推进教学的重要组成部分,通过ICAI系统的历程分析,对我国教育事业的发展提供借鉴,实现素质教育的快速落实和推进,实现我国教育事业更上一层楼的目标。

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