一種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及領(lǐng)域多媒體教學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是以形象的演示、生動(dòng)的畫(huà)面，給學(xué)生以耳目一新的感覺(jué)，不僅能替代一些傳統(tǒng)教學(xué)的手段，而且能達(dá)到的傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法達(dá)到的教學(xué)效果。但多年來(lái)的發(fā)展我們發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)還是存在種種弊端，比如在開(kāi)發(fā)輔助教學(xué)軟件上，教師在運(yùn)用和學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，都有較大的局限性。
[0004]現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)，全部教學(xué)設(shè)計(jì)理論都是圍繞如何〃教〃而展開(kāi)，很少涉及學(xué)生如何"學(xué)"的問(wèn)題，一般上課時(shí)用的課件都是事先根據(jù)教學(xué)要求而設(shè)計(jì)確定的，單純追求直觀和生動(dòng)，忘記了作為主體存在的學(xué)生的主動(dòng)性。制作出來(lái)的課件變成了 〃課件灌〃，進(jìn)入一種〃人灌+機(jī)灌〃的新的課堂教學(xué)誤區(qū)。而教師也受到定型情節(jié)的課件影響，完全圍繞著課件講課，缺少了師生互動(dòng)的環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)，增加智能性，解決學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)提出的種種問(wèn)題以解決現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)致的上述多項(xiàng)缺陷。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案:一種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)，包括人機(jī)界面、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)，綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)分別通過(guò)推理機(jī)與人家界面相連接；
人機(jī)界面:系統(tǒng)與教師、設(shè)計(jì)者及一般用戶間的界面，基于C/S的用戶管理系統(tǒng)，用于完成輸入和輸出工作；
推理機(jī):負(fù)責(zé)模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過(guò)程，控制并執(zhí)行對(duì)問(wèn)題的求解；
綜合數(shù)據(jù)庫(kù):用于存儲(chǔ)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的初始數(shù)據(jù)和推理過(guò)程中得到的中間信息；
專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù):用于存儲(chǔ)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)，可以通過(guò)輸入設(shè)備錄入相關(guān)知識(shí)。
[0007]優(yōu)選的，所述人機(jī)界面與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)之間設(shè)有解釋模塊；
解釋模塊:對(duì)系統(tǒng)的結(jié)論作出解釋?zhuān)卮鹩脩舻膯?wèn)題，并將相關(guān)信息存儲(chǔ)至專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)。
[0008]優(yōu)選的，所述人機(jī)界面和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)之間設(shè)有知識(shí)獲取模塊；
知識(shí)獲取模塊:將知識(shí)輸入專(zhuān)業(yè)到知識(shí)庫(kù)中，并負(fù)責(zé)維護(hù)知識(shí)的一致性及完整性。
[0009]采用以上技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)，輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)主要包括專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理論和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)兩部分。知識(shí)庫(kù)也分為兩部分:產(chǎn)生式規(guī)則知識(shí)庫(kù)和情況知識(shí)庫(kù)。將知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)中涉及到的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)、轉(zhuǎn)換為由數(shù)字和英文字母組成的代碼。這樣不僅能知識(shí)的輸入，而且占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存小，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。另外，代碼的規(guī)范化也避免了專(zhuān)術(shù)語(yǔ)的不一致性以及人為原因引起的輸入差錯(cuò)。本系統(tǒng)采用的推理策略以產(chǎn)生式規(guī)則的正向推理為主，以案例推理為輔。具體而言，首先根據(jù)學(xué)生提問(wèn)的問(wèn)題在規(guī)則知識(shí)庫(kù)中搜索與之匹配的模式，然后據(jù)此正向推理出解決方案。推理是邊搜索邊匹配的過(guò)程，如果在推理過(guò)程中遇到規(guī)則知識(shí)庫(kù)中沒(méi)有的情況或者學(xué)生認(rèn)為方案不理想時(shí)，則啟動(dòng)案例推理，利用知識(shí)庫(kù)中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行參照對(duì)比分析，為學(xué)生提供問(wèn)題解決方案。
[0010]
【附圖說(shuō)明】
[0011 ] 圖1是本發(fā)明的框架示意圖。
[0012]
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0014]圖1出示本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】:一種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)，包括人機(jī)界面、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)，綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)分別通過(guò)推理機(jī)與人家界面相連接；
人機(jī)界面:系統(tǒng)與教師、設(shè)計(jì)者及一般用戶間的界面，基于C/S的用戶管理系統(tǒng)，用于完成輸入和輸出工作；
推理機(jī):負(fù)責(zé)模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過(guò)程，控制并執(zhí)行對(duì)問(wèn)題的求解；
綜合數(shù)據(jù)庫(kù):用于存儲(chǔ)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的初始數(shù)據(jù)和推理過(guò)程中得到的中間信息；
專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù):用于存儲(chǔ)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)，可以通過(guò)輸入設(shè)備錄入相關(guān)知識(shí)。
[0015]人機(jī)界面與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)之間設(shè)有解釋模塊；
解釋模塊:對(duì)系統(tǒng)的結(jié)論作出解釋?zhuān)卮鹩脩舻膯?wèn)題，并將相關(guān)信息存儲(chǔ)至專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)。
[0016]人機(jī)界面和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)之間設(shè)有知識(shí)獲取模塊；
知識(shí)獲取模塊:將知識(shí)輸入專(zhuān)業(yè)到知識(shí)庫(kù)中，并負(fù)責(zé)維護(hù)知識(shí)的一致性及完整性。
[0017]將人工智能應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中稱(chēng)為智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)。智能型計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Intelligent Computer Assistedlnstruct1n,簡(jiǎn)稱(chēng) ICAI)是將人工智能理論和技術(shù)應(yīng)用于CAI而形成的一種教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)。ICAI系統(tǒng)主要是在知識(shí)表示、推理方法和自然語(yǔ)言理解諸方面應(yīng)用人工智能原理。ICAI系統(tǒng)的構(gòu)成一般為三個(gè)基本模塊。一是知識(shí)庫(kù)模塊(亦稱(chēng)專(zhuān)家模塊)，即問(wèn)題解決專(zhuān)家系統(tǒng)，它包括了系統(tǒng)企圖傳授給學(xué)生的知識(shí)，代表了專(zhuān)家的智能活動(dòng)；二是學(xué)生模塊，它指明學(xué)生知道什么和不知道什么，代表了學(xué)生的智能活動(dòng)；三是教師模型模塊(亦稱(chēng)輔導(dǎo)模塊)，主要是一些輔導(dǎo)策略，它負(fù)責(zé)指明系統(tǒng)如何向?qū)W生呈現(xiàn)教材，代表了教師的智能活動(dòng)。ICAI系統(tǒng)能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，并能通過(guò)分析推理，對(duì)某具體學(xué)生做出適合的教學(xué)決策，達(dá)到因材施教的目的。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，由于需要考慮的因素較多，系統(tǒng)比較龐大，同時(shí)也依賴(lài)于人工智能等技術(shù)的發(fā)展，因而要建立完善的ICAI還是比較困難的，特別是遇到互動(dòng)問(wèn)題的時(shí)候，就有點(diǎn)無(wú)能為力，因此我們引進(jìn)人工智能的專(zhuān)家系統(tǒng)來(lái)解決這樣的問(wèn)題。
[0018]專(zhuān)家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專(zhuān)門(mén)知識(shí)的知識(shí)處理系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)，借助專(zhuān)家的專(zhuān)門(mén)知識(shí)和推理方法，模擬家決策能力，解決只有專(zhuān)家才能解決的復(fù)雜問(wèn)題。
[0019]形象思維模型:采用一般模型建立的輔助教學(xué)系統(tǒng)斷在面對(duì)某些復(fù)雜、缺乏特異性判別指標(biāo)以及數(shù)學(xué)模型本身的問(wèn)題時(shí)，效率非常低。老師回答學(xué)生提出的問(wèn)題是一個(gè)面對(duì)復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)的創(chuàng)造性思維過(guò)程，它不是形式化的推理過(guò)程，而更需要〃直覺(jué)〃、〃頓悟〃和〃靈感〃。在問(wèn)題求解時(shí)，老師通過(guò)學(xué)生的詢問(wèn)，形成問(wèn)題的初始映像，再通過(guò)形象思維形成待檢模式以及假設(shè)，然后將此待檢模式與標(biāo)準(zhǔn)模式比較，以某種匹配準(zhǔn)則，搜索得到問(wèn)題的解。
[0020]計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)的功能定位:如果我們開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)是以替代老師講課能定位，但這實(shí)際上是不可能的。因?yàn)椋玫哪Ｐ褪菑膶?shí)際中總結(jié)提取出來(lái)的，具有普遍適用性，但在處理復(fù)雜、多變和動(dòng)態(tài)環(huán)境問(wèn)題時(shí)效果并不理想。把解決問(wèn)題過(guò)程簡(jiǎn)單化、機(jī)械化，僅以知識(shí)的表示和推理作為核心，是難以對(duì)復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行分析、思考的，甚至有可能將其引導(dǎo)到錯(cuò)誤的思路上。
[0021]本發(fā)明結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)，輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)主要包括專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理論和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)兩部分。知識(shí)庫(kù)也分為兩部分:產(chǎn)生式規(guī)則知識(shí)庫(kù)和情況知識(shí)庫(kù)。將知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)中涉及到的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)、轉(zhuǎn)換為由數(shù)字和英文字母組成的代碼。這樣不僅能知識(shí)的輸入，而且占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存小，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。另外，代碼的規(guī)范化也避免了專(zhuān)術(shù)語(yǔ)的不一致性以及人為原因引起的輸入差錯(cuò)。本系統(tǒng)采用的推理策略以產(chǎn)生式規(guī)則的正向推理為主，以案例推理為輔。具體而言，首先根據(jù)學(xué)生提問(wèn)的問(wèn)題在規(guī)則知識(shí)庫(kù)中搜索與之匹配的模式，然后據(jù)此正向推理出解決方案。推理是邊搜索邊匹配的過(guò)程，如果在推理過(guò)程中遇到規(guī)則知識(shí)庫(kù)中沒(méi)有的情況或者學(xué)生認(rèn)為方案不理想時(shí)，則啟動(dòng)案例推理，利用知識(shí)庫(kù)中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行參照對(duì)比分析，為學(xué)生提供問(wèn)題解決方案。
[0022]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)，其特征在于:包括人機(jī)界面、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)，綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)分別通過(guò)推理機(jī)與人家界面相連接； 人機(jī)界面:系統(tǒng)與教師、設(shè)計(jì)者及一般用戶間的界面，基于C/S的用戶管理系統(tǒng)，用于完成輸入和輸出工作； 推理機(jī):負(fù)責(zé)模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過(guò)程，控制并執(zhí)行對(duì)問(wèn)題的求解； 綜合數(shù)據(jù)庫(kù):用于存儲(chǔ)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的初始數(shù)據(jù)和推理過(guò)程中得到的中間信息； 專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù):用于存儲(chǔ)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)，可以通過(guò)輸入設(shè)備錄入相關(guān)知識(shí)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)，其特征在于:所述人機(jī)界面與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)之間設(shè)有解釋模塊； 解釋模塊:對(duì)系統(tǒng)的結(jié)論作出解釋?zhuān)卮鹩脩舻膯?wèn)題，并將相關(guān)信息存儲(chǔ)至專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)，其特征在于:所述人機(jī)界面和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)之間設(shè)有知識(shí)獲取模塊； 知識(shí)獲取模塊:將知識(shí)輸入專(zhuān)業(yè)到知識(shí)庫(kù)中，并負(fù)責(zé)維護(hù)知識(shí)的一致性及完整性。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)，包括人機(jī)界面、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)，綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)分別通過(guò)推理機(jī)與人家界面相連接，人機(jī)界面與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)之間設(shè)有解釋模塊，人機(jī)界面和專(zhuān)業(yè)知識(shí)庫(kù)之間設(shè)有知識(shí)獲取模塊，對(duì)智能化計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上,采用模式識(shí)別、正向規(guī)則推理和案例推理方法,提出輔計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)中專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型。這為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用提供了新的啟發(fā)。
【IPC分類(lèi)】G09B7/02, G09B5/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105303918
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410433890
【發(fā)明人】董澤建, 劉仰華, 劉曉君, 梁甜甜
【申請(qǐng)人】山東輕工職業(yè)學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2014年8月29日