基于大數(shù)據(jù)的人工智能教育系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

詹劼 周純玉 大連海洋大學(xué)

大數(shù)據(jù)不僅會(huì)成為人們生產(chǎn)生活中必不可少的一部分，而且也會(huì)成為處理當(dāng)代社會(huì)中存在的大量緊迫問題的主要工具。由于“大數(shù)據(jù)”已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域與學(xué)科中，因此，為社會(huì)的發(fā)展帶來了較大的挑戰(zhàn)，與此同時(shí)，也帶來了較好的發(fā)展機(jī)遇。另外，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，對(duì)我國的教育事業(yè)也造成了一定的影響，并且還提供了新的改革發(fā)展思路?；诖耍斯ぶ悄芗夹g(shù)在教育領(lǐng)域中相繼得到了廣泛應(yīng)用，從而推動(dòng)了教育事業(yè)的發(fā)展和改革。

1 大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)包括大量的資料，類型呈現(xiàn)多樣化，并且具有較高的科學(xué)和社會(huì)價(jià)值。盡管針對(duì)大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)提出了較多的解讀方法，但是業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)應(yīng)該主要包括容量、種類、速度和價(jià)值。

容量主要指大數(shù)據(jù)較大的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)完整性，人們采用的數(shù)據(jù)量已從TB級(jí)升級(jí)到了EB級(jí)。種類主要指大數(shù)據(jù)是由很多結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)構(gòu)成的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多。種類主要指大數(shù)據(jù)同傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)相比所體現(xiàn)出來的最明顯的特點(diǎn)就是具有較快的處理速度，符合實(shí)時(shí)性的要求。價(jià)值主要指大數(shù)據(jù)具有較低的價(jià)值密度，同數(shù)據(jù)總量的大小成反比。

2 人工智能教育系統(tǒng)

2.1 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)（CAI）

將CAI應(yīng)用在教學(xué)過程中，體現(xiàn)出了交互性和個(gè)性化，教學(xué)內(nèi)容和表現(xiàn)形式多樣化，適用性強(qiáng)，快速提供教學(xué)信息和可以模擬與通信的特征。同其它教學(xué)媒體進(jìn)行比較可以看出，CAI可以按照學(xué)生了解與掌握教學(xué)內(nèi)容時(shí)產(chǎn)生的差異來編制分支式的教學(xué)內(nèi)容，以此來確保所展示的材料與方法可以同所有學(xué)生的思維模式相符合，并且能夠分析判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，產(chǎn)生一定的反應(yīng)；CAI同多媒體技術(shù)相結(jié)合，可以將圖片、文字和聲音集于一體，通過各種形式將相同的教學(xué)信息體現(xiàn)出來。另外，還可以對(duì)人體的多個(gè)感官產(chǎn)生作用，提高其理解能力；此外，CAI對(duì)計(jì)算機(jī)的及時(shí)高效處理功能加以利用不僅能及時(shí)分析學(xué)生的作業(yè)和答案，而且還可以確定他們對(duì)知識(shí)的掌握程度，同時(shí)立即顯示出反饋信息。但是，現(xiàn)如今所采用的絕大部分傳統(tǒng)的CAI都是把所有教學(xué)信息以編程的形式預(yù)先設(shè)置在教學(xué)課件中的，一旦制作完了此種類型的CAI課件，無論采取何種方法來改進(jìn)教學(xué)均會(huì)加大維護(hù)工作的難度。由此可見，新型技術(shù)的產(chǎn)生給既存的CAI系統(tǒng)帶來了較大的挑戰(zhàn)。

2.2 智能教學(xué)系統(tǒng)（ITS）

要想彌補(bǔ)傳統(tǒng)CAI存在的不足之處，就應(yīng)該將人工智能原理應(yīng)用在知識(shí)的表達(dá)、推理方式 以及自然語言理解等方面?；诖耍蠖鄶?shù)專家都相繼提出了智能教學(xué)系統(tǒng)?，F(xiàn)階段的智能教學(xué)系統(tǒng)主要包括專業(yè)知識(shí)庫、專家模塊、學(xué)生模型、教學(xué)和控制以及用戶接口模塊五部分。

它們的主要功能以及工作原理見下表：

3.基于Web與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)設(shè)計(jì)的智能教學(xué)系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

此系統(tǒng)的用戶主要包括管理員、老師與學(xué)生。其中，管理員負(fù)責(zé)管理與維護(hù)系統(tǒng)信息，同時(shí)也管理用戶信息與權(quán)限；老師管理課件和試題庫，并且分析與評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，按照數(shù)據(jù)挖掘得出的結(jié)果來及時(shí)調(diào)整與改進(jìn)教學(xué)方法與進(jìn)度；學(xué)生根據(jù)由系統(tǒng)構(gòu)建的學(xué)習(xí)界面自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程，并且進(jìn)行在線討論和測(cè)試等。

3.2 結(jié)構(gòu)模型

基于Web與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建的ITS模型主要應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來分析站點(diǎn)上積累的海量信息，以此來找出受用戶青睞的模式與規(guī)則，為設(shè)計(jì)與管理課程的人員提供相關(guān)創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)與重新構(gòu)建站點(diǎn)的信息，為教師提供學(xué)生學(xué)習(xí)課程的相關(guān)情況，為他們提供具有不同難度的學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而有助于創(chuàng)建一個(gè)智能化的教育環(huán)境[2]。

3.3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)架構(gòu)—瀏覽器/服務(wù)器（B/S）模式

此教學(xué)系統(tǒng)所針對(duì)的教學(xué)對(duì)象比較廣泛，因此，應(yīng)用了B/S模式，用戶僅僅需要將瀏覽器軟件安裝在客戶端就能夠?qū)崿F(xiàn)在線學(xué)習(xí)，集中直觀的瀏覽器界面省去了用戶了解界面所需要的培訓(xùn)和維護(hù)客戶端的工作。

4 結(jié)束語

綜上所述，人工智能技術(shù)在智能教學(xué)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用同教學(xué)現(xiàn)代化息息相關(guān)。人工智能技術(shù)的發(fā)展一定會(huì)有效促進(jìn)智能教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展。目前，人工智能的研究人員正試圖讓學(xué)生同“輔導(dǎo)學(xué)習(xí)”的過程相脫離來吸納新知識(shí)，而采取“從活動(dòng)中學(xué)習(xí)知識(shí)”的方法。在其它方面的教學(xué)，人工智能技術(shù)還能夠構(gòu)建人類推理模型學(xué)習(xí)工具等，進(jìn)而可以凸顯出較好的實(shí)用性。另外，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，智能教學(xué)系統(tǒng)必將會(huì)越來越趨于完善。

[1]李超德.“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的設(shè)計(jì)——大數(shù)據(jù)、人工智能與設(shè)計(jì)未來[J].美術(shù)觀察,2016(10):4-6.

[2]李超德.大數(shù)據(jù)、人工智能與設(shè)計(jì)未來[J].美術(shù)觀察,2016(10).