時間：2023-08-30 16:46:09
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人工智能對教學的幫助，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】人工智能；計算機；輔助教學；應用
計算機輔助教學是一種新興的教學手段，幫助課堂進入到一種更加智能化和現代化的環境與條件中，將傳統的教學模式和方法與多媒體和網絡結合起來，為學生營造更好更有趣的教學氛圍。但是由于技術的不成熟以及經驗的不充分，導致其依舊存在問題和不足。
1計算機輔助教學開展現狀和發展困境
1.1缺少開放包容的特性
近年來，計算機輔助教學的開發和應用已取得了一些較好的成績，但由于我國計算機網絡工程和相關領域的技術革新起步較晚，對于計算機教學的發展與改革依舊存在較多的不足和缺陷。首先是在開放包容性上的缺失。這一缺失的原因主要來自于兩個方面，第一個方面是思想上的落后和閉塞，人們對于計算機輔助教學的態度依舊存在負面和抵觸的情緒，這是由于害怕計算機的加入讓課堂和教學秩序失控，所以并沒有充分開發和展現出計算機在教學中的優勢。第二個方面是技術層面上的限制，我國對于計算機輔助教學的課件和軟件技術都只是按照一種最傳統和安全的方式進行，缺少探索和冒險的精神、開放和包容的態度[1]。
1.2缺少人機交互的能力
計算機輔助教學過程中，計算機不僅僅是一個信息的載體，更應該將其當作課堂的一份子，能夠充分參與到整個課堂的活動和教學工作中。但是大多數的智慧課堂在使用計算機時，僅僅利用其多媒體的播放功能，教學的主體和主要角色依舊是教師，只是把課本和板書照搬到了多媒體課件中。教學的內容仍然是枯燥和單一的，學生依舊帶有一種被強迫的學習心理。這種教學缺乏人機之間的交互，機器不能自主獲取學生學習的狀態和對知識的掌握情況，學生也無法通過計算機主動地得到反饋和解答，讓人機之間僅僅是流程化的配合和交流。在這種刻板的學習模式下，甚至會讓一部分學生喪失學習的樂趣和興趣。
1.3缺少課程教學的特點
不同的課程有著不同的教學重點和偏向，這就對教師的教學工作提出了更高的要求，計算機的加入，本來應該能夠為教師提供一個新的教學方向和思路，但是由于計算機的便捷性導致一部分教師產生偷懶和敷衍的教學心態，在教學過程中全程使用多媒體播放課件，喪失了課程自身的特性和特質。尤其是一些對實踐能力要求較高的課程，教師過度使用計算機只會導致教學趣味性的流失。
1.4缺少師生互動的樂趣
教師作為課堂教學的主要角色，不僅僅是要把知識以一種通俗外化的形式傳遞給學生，更是應該做學生心理特征的發掘者、學生學習習慣的糾正者和幫助者。教師的鼓勵和贊許都會對學生起到重要作用。但是計算機輔助教學之后，教師將更多的精力放到了如何制作精美的教學課件上，而忽略了與學生之間最直接的感情和語言交流，喪失師生互動的樂趣。
1.5缺少有序的教學策略
教學策略是保證一節課是否能夠有序開展和進行的重要條件與因素。但是計算機參與和設計的教學環節，只是一個程式化的展示，在課堂上會遇到多種多變的教學情況，一旦在某一個環節出現問題，就有可能導致計算機設計的教學步驟全部打亂，陷入一種無序的狀態中[2]。1.6缺少靈活的智能性能計算機技術的開發和應用在我國已經逐漸形成了一套完善和成熟的體系，但是計算機在教學中的應用與引進時間并不長，導致當前多數計算機輔助下的課堂并不具備充分的靈活和智能性，大部分的教學工作和考核評價工作依舊是由教師人工完成，對于不同學生的學習狀態掌握也有所偏差。
2人工智能在計算機輔助教學中的應用
2.1建立知識庫
人工智能在計算機輔助教學中應用的主要原則，就是將深度學習與認知學的理論知識作為整個程序模塊設計開發的基礎，通過建立一個知識庫，將收集到的知識案例進行分類，訓練機器進行自動識別，從而提取和分析出不同學生在不同的知識中所表現出來的學習能力與掌握熟練程度，進而可以有針對性和有選擇性地進行復習與鞏固，達到機器代替部分人工教學、緩解教師壓力的目的。第一步就需要進行知識庫的建立，主要包括了專家決策的核心系統對所輸入的知識進行判斷與篩選調取。同時知識庫還可以實現共享的功能，對知識進行簡化與提煉，做到精益求精。知識庫的搭建應該要盡量簡單和易修改[3]。
2.2打造專家模塊
在建立了知識庫之后，就需要圍繞人工智能教學的主要目的進行專家模塊的打造，專家模塊存在的意義在于能夠將其比喻為整個學習系統中的推理機。在需要和使用的情況下，由專家模塊自動隨機地生成問題，并且可以通過知識庫的相關內容調取形成答案并充分解釋。其次，專家模塊的另一個作用就在于能夠幫助評價和考核學生的學習情況，實現一種更加公正透明的評價過程。在進行專家模塊打造時，通常使用的是兩種方法，一種是固定算法，即根據題庫的問題模板，循規蹈矩、規規范范地進行問題的設立和解答的編寫。而另一種就是啟發策略，這種專家模塊更多的是引導學生通過簡單和有限的提示信息，自己推理摸索找尋正確的答案和解決方案。除此之外，專家模塊還可以自動匹配，依據學生能力分配問題。
2.3建立學生模塊
與專家模塊相互配合相互輔助的就是學生模塊。學生模塊的本質其實也屬于專家系統，模塊內部所存儲和容納的是學生的不同學習習慣和學習行為特征。這個模塊建立的目的主要是兩個，一個是為了讓學生在學習的過程中可能出現的錯誤習慣和方法被快速識別，并且能夠通過機器語言進行記憶與編譯，從而建立一個比較完整和全面的錯誤類型數據庫，進而深層分析找到錯誤的原因。第二個目的就是為了幫助學生對錯誤學習行為和習慣進行解釋，從更加深層次的角度挖掘學生由于知識理論掌握不充分而導致錯誤的原因。學生模式的建立一般依靠的就是人工智能的自我學習和接受訓練讓系統能夠建立起模型對學生的學習習慣進行模擬。這樣在上一步打造的專家模型就可以為學生模型提供一個對比的樣本，專家模型的兩種運算和教學方式可以分別評估學生的學習能力和學習錯誤[4]。
2.4優化教學模塊
教學模塊是人工智能在計算機輔助教學模式中必不可少的一個環節，教學模塊的內容是基于傳統教學設計和規劃之上的。在計算機與人進行交互的過程中，教學策略主要是由教學的不同分支來體現，能夠達到較好的發散性和綜合性的效果。但是其不足的地方也比較明顯，那就是只能按照某一類型或者某一個的教學方法進行，系統不能快速地根據不同內容識別和選擇最適合最有效率的教學模式。具體的應用和實現過程就是將專家模塊和學生模塊的內容進行連接和合并，將專家模塊生成的問題及答案與學生模塊中上傳和學習到的進行對比，選擇覆蓋或者是分析提取，能夠比較客觀地發現學生學習中存在的理解性偏差和實踐性錯誤。之后再將結果傳回到知識庫中，調用相關的知識內容，形成一個完整的反饋鏈，幫助教師做出教學決策，調整教學進度和教學規劃。但是這個模塊的設計也應該充分考慮到諸多情況和因素，因此在條件判斷時應加入更多的循環。
2.5開發智能接口模塊
人工智能在計算機輔助教學模式中的應用和融合最后一步就是要開發出一個穩定和高效能的智能接口模塊，主要作用是為了連接學生和計算機之間的信息交換和溝通，即進行信息的輸入與傳出。在接收到學生傳遞的學習信號后，接口模塊要及時調動起教學模塊、專家模塊和學生模塊，把信息傳遞給不同模塊處理，之后再由教學模塊所作出的教學決策和結果論證信息輸出反饋給人，實現了機器語言與人類語言之間的轉化。一個能夠正常運轉并且具備較高實用性和參考性的教學系統，一定融匯了思想教學、策略和心理學等多方面的因素和知識內容體系，所以智能接口模塊的設計與開發，一定要全面考慮這些成分，開發出更加靈活多變的接口模塊[5]。
3結語
人工智能在近年來獲得了快速的發展和進步，成為我國當前各個行業領域之內炙手可熱的先進技術。對于計算機輔助教學的開展和改革來說，人工智能的融入與應用有著重要的價值與意義。
參考文獻
[1]張鎰麟.關于計算機輔助教學中人工智能技術的應用研究[J].當代旅游,2019(1):239.
[2]劉蔭.人工智能在計算機網絡技術中的應用研究[J].科學與信息化,2019(2):20-21.
[3]孫玉梅,趙駿,王美春,等.基于人工智能技術的《單片機原理及應用》課程CAI軟件研制[J].教育教學論壇,2016(45):268-270.
[4]張園.人工智能技術在計算機輔助教學中的應用研究[J].科技資訊,2007(34):108-109.
關鍵詞：互聯網+；會計；教育
一、“互聯網+”會計的影響
“互聯網+”會計，從思維到實際操作層面都對會計行業造成了巨大的影響，賦予了傳統的會計工作更多的可能性。通過分析“互聯網+”背景下，人工智能、大數據、云計算等新興科技融合會計工作的現狀與影響，能夠幫助思考新時代會計人才的培育方向。
（一）會計信息處理效率大大提升
人工智能在會計工作中能夠快速實現會計信息的處理與數據的運算與存儲，使得會計人員的作業重心從數據的錄入、整理、歸納、運算等煩瑣漫長的工序轉移到關鍵信息的篩選、核查、審閱等重要環節上，大大縮短了信息處理的時間，優化了數據的處理功率，同時人為失誤也得到了最大限度地削減。
（二）會計工作內容變動整合
人工智能等新科技在會計行業的使用與推廣一方面降低了會計工作的強度，節省了會計工作的用人需要，另一方面也勢必會對傳統的會計工作者產生沖擊，尤其是工作內容簡單且重復性高的初級管賬人員。而大數據的整理分析、計算機軟件的熟練操作與使用、人工智能的運用與管理等也逐漸將成為會計人員工作中的重點。
（三）會計信息更為真實可靠
傳統會計手工記賬的業務處理容易出現操作失誤等情況，運用人工智能與大數據的應用最大程度上減少了人為失誤，且數據信息得到了良好的存儲管理，易于追溯、查詢與審核，從而大大提高了會計信息的真實性。同時，人工智能的使用相比會計人員相比更能降低因為主觀判斷造成的失誤，使得會計信息更客觀中立，為利益相關者的投資決策提供更為真實可靠的信息。
（四）“互聯網+”會計技術仍待進一步改進
人工智能、大數據等新興科技引入會計行業后，在保證其能夠快速獲取、有效處理、精準轉化決策信息的同時，確保人工智能系統可靠、安全、正常的運營是極其重要的工作。在激烈的市場競爭面前，會計技術的運營需要控制在穩定的技術及安全環境下，以防范財務數據的泄露或崩潰而給企業帶來難以彌補的損失。人工智能等新興科技在引入財務工作的過程中，其安全性、可靠性、穩定性等重要性能仍然需要進一步的研究、實踐和優化升級。
二、傳統會計專業教育的不足
“互聯網+”時代對會計人才培養提出了新要求，傳統的會計專業教育的缺陷逐漸暴露。具體問題如下：
（一）教育思維固化
在“互聯網+”會計的背景下，會計專業人員不僅需要會計專業知識儲備，在計算機軟件、數據統計與分析等方面也需要具備一定的技能。但前者屬于管理類學科，具有人文科學的特點，后者則屬于理工科的內容，二者之間存在一定的隔閡，但絕不是涇渭分明、非此即彼的關系。而許多高校尚未完成從培養“專業性人才”到培養“復合型人才”的觀念轉變，沒有將二者進行很好的融合，會計思維與數據、邏輯、計算機思維仍然互不溝通。
（二）課程設計缺陷
我國多數高校如今對于會計專業課程的設置不盡合理，會計與計算機的融合操作教學一般都只對高年級開設，且其比重與傳統的理論教學相比只占學生專業課程中很小的一部分。而課程內容也主要在于培養學生會計系統的運用能力，讓學生成為“應用型“會計人員，理論與實踐沒有實現深度融合，學習的更多的是操作應用而非創新創造，使得學生對會計信息開發系統僅僅處于一種膚淺的認知與操作階段，缺乏對前沿會計信息技術的深入理解與運用。
（三）教學方式落后
當前許多高校的會計教學方法仍為傳統的“理論解讀和實務演練”。教師講述個人對會計知識的理解，學生被動的接受知識與觀點，但沒有主動的對會計知識進行探索；而實務層面，也主要由教師進行示范演練，學生對示范進行單調的模仿學習，重復既定的規范步驟，這種教學方式拘束了學生的自我探索空間，難以培養學生的自主創新意識，雖然能夠快速學習實務操作的程序步驟，但對于學生分析、解決問題與自主創新等能力的培養仍存有不足。
三、會計專業教育的發展方向
（一）培養學生自主學習與創新能力
在“互聯網+”時代的大背景下，人工智能、大數據、云計算等技術高速發展，企業商業模式變化日新月異，在會計行業中只有時刻保持著對前沿知識技術的敏感、具備強大的自主學習能力與自主創新能力才能不被智能科技取代。因此在會計人才的培養教育中，應有意識的引導學生改被動接受為主動學習、改單調模仿為自發創造，不斷提高學生的職業勝任素質。
（二）培養“互聯網+”會計思維方式
會計專業教育不能割裂人與計算機、會計與新科技的聯系。人工智能等新興科技在會計工作中的使用主體仍然是會計人員。因此在會計教學工作中，應逐漸培養學生樹立“互聯網+”會計的思維，注重會計知識與計算機實務操作的融合，培育學生處理信息、駕馭系統的能力；增加“互聯網+”會計相關課程占總體知識群的比重，緊密結合人工智能的開展方向及最新動態，融合人文與科學思維、管理與計算機思維。
（三）培養復合型會計人才
結合我國當前會計行業結合互聯網技術后的發展現狀進行分析，未來新技術的深入發展需要依據中國會計準則，不斷完善會計信息化軟件建設，豐富各類復雜業務的會計處理方式，因此高校需要加大“互聯網+”會計的“跨界”復合型人才培養力度，使之兼具經濟管理、數據分析、會計實務、信息技術等知識能力，迎合當前會計勞動力市場在快速發展的科技時代背景下的用人需要。
多媒體技術是計算機技術和社會發展進程中人類總需求的結合。計算機技術發展的初期解決的是數值計算問題，誕生的緣由是美國為了研究軍事技術，對攻擊精度的計算。計算機硬件設備的發展，使計算機處理數據的能力越來越強，逐漸從處理數值發展到對復雜的多種形式媒體的處理。多媒體技術融合了對數據、多種媒體、復雜的智能化處理和交互,并在高速信息網的作用下實現了信息資源的共享。目前，計算機多媒體技術已經改變了人類的生活方式，促進了現代文明的進程，廣泛應用于軍事、工業、通信、教育、金融、娛樂等諸多領域。
2多媒體技術的特征
從計算機處理多媒體的種類和處理的效果、人類接受的方式來分析，計算機多媒體技術主要具有多樣性、集成性、數字化、實時的交互性等特征。
2.1多樣性
計算機多媒體技術面向的媒體種類眾多（章惠，多媒體技術和教學的有機結合：洛陽大學學報，2003），從最初的數值處理發展到了人類感官能觸及到的文字、圖像、聲音、動畫、視頻等多種形式媒體的處理。媒體的多樣性，使媒體形式變得豐富多樣，這必將使表達更為自然生動，表現更為靈活，解決問題更為便捷。
2.2集成性
為了獲得更好的展示效果，各種媒體并不是各行其是的。計算機使用不同的媒體，共同展示相同的內容，媒體與媒體之間的融合集成、充分展示，讓人們的不同感官得到充分刺激，使人們更易于接受（孫濤，計算機多媒體技術的應用：長春理工大學學報，2011）。為了多媒體后期的運用，各種媒體會被進行數字化處理，然后由多通道統一采集、編輯、存儲、檢索、顯示、傳輸與合成。計算機領域內最新的硬件和軟件技術也將促使多種媒體更好的處理效果和更快的處理速度。
2.3數字化
多媒體中的各種媒體，進入計算機后，已全部轉化為了數字，以數字的形式展示和存儲。圖像經采樣量化后，以BMP、RGB、CMYK、黑白灰度圖等數字化形式顯示、存儲；聲音是通過一定的采樣頻率和采樣周期，實現模擬到數字的過程；而視頻是在每幀圖像和聲音的采樣、數字化基礎上，形成的連續信息。
2.4實時的交互性
傳統媒體是指報紙、廣播、電視、雜志，這些媒體只能單向、被動地傳播信息，不能稱其為多媒體。多媒體技術與傳統媒體最大的區別就是實現了人機交互，使用戶能對多媒體信息進行主動選擇、操縱和控制，使得獲取和使用信息變被動為主動，同時被人的多種感官所感受、體驗。不僅如此，因為多媒體的實時性，即是視頻、聲音等媒體是沒有延遲的，隨著時間的變化而變化。所以，多媒體的交互在高速網絡的幫助下，能做到沒有延遲的做出實時反饋。
3計算機創新技術在多媒體技術上的應用
多媒體技術涉及范圍非常廣泛，包括了計算機軟硬件技術、數字信息處理技術、數據壓縮、高性能大容量存儲、網絡通信技術等等。這些日新月異發展的新手段、新技術，推動多媒體系統逐步進入人類社會許多領域。多媒體新的技術不時涌現，帶給人們新的驚喜。人工智能是一門新的科學技術，甚至有些大學將人工智能從計算機科學與技術專業剝離出來，獨立成一個專業，在學生本科期間就進行相關研究。但事實上，人工智能是建立在數學和計算機科學與技術基礎上的高層次學科，是一門近幾年出現的最引領人類研究興趣的技術。人工智能研究的最終結果就是機器人，而事實上，機器人集多種媒體表現于一生，通過機器人的觸感模仿人類去理解和辨別外界。人工智能研究的圖像識別、自然語言處理、語言識別融合在了機器人身上，與多媒體技術廣泛結合，應用于人類生活。我們從機器人身上看到了人工智能對多媒體技術的影響。下面從涉及到的幾個方面去分別探討。
3.1計算機視覺
人們通過感官獲取外界信息，僅視覺就能獲得外界80%-90%的信息（王守佳，基于圖像的人體檢測跟蹤和人臉識別的研究：吉林大學，2013）。計算機視覺是一門屬于計算機智能的學科，采用了動物視覺原理，具有獲取圖像、分析圖像到理解圖像的工作過程。計算機視覺通過鏡頭等圖像傳感設備代替人類的眼睛來獲取周圍環境的圖像，依靠計算機來代替人類大腦的工作，將采集到的圖像進行分析和處理。人類處于一個三維的環境之中，計算機視覺技術可以幫助分析處理。處理的手段可分為三個層次，底層、中間層、高層。底層就是圖像處理技術，將二維圖像去噪、邊緣檢測后進行分割、根據圖像特征進行提取、圖像識別等。中間層是指對圖像、視頻外在特征的歸納判斷，譬如形狀、顏色、運動軌跡等。高層，即是對外界事物和環境的觀察和理解。由以上三個層次可見，利用計算機視覺技術能對數字化圖像改變形態、尺寸、色彩調整、文件格式轉換等。目前，計算機視覺技術還能對圖像進行高效的檢測、高速的識別，對運動軌跡進行精準判斷。而這些已被廣泛地應用于多媒體產品中。
3.2音頻技術
聲音是多媒體技術經常采用的一種媒體形式，包括了語音和音樂等。多媒體通常需要通過聲音去烘托主題氣氛，彰顯意境。特別是自學型多媒體系統和多媒體廣告，沒有人進行現場講解，那么就需要加入聲音進行解說，這樣，數字音頻信號顯得更加重要。音頻技術基于電聲技術，主要包括：去噪、壓縮、調整振幅等的數字化處理，以及語音處理和識別。長久以來，語音識別是人們的夢想，人們一直期盼計算機能夠聽懂人說話，根據人的語言做出相應動作，這也是設計智能計算機的目的之一。如今，具備多種語言識別功能已成為多媒體設備的標配，識變率也非常高。無論持哪種語言、地方口音的人們，都能通過語音轉化為文字，甚至通過語音傳送指令，得到回應、達到意圖。
3.3虛擬現實技術
虛擬現實技術是利用計算機多媒體技術，運用3D場景、燈光、聲音、動感創造模擬出真實氛圍，為用戶建立出一個虛擬環境。虛擬現實技術與計算機仿真技術相結合，將用戶置身其中進行學習、工作與娛樂。這種技術已被廣泛應用于教育教學、科普、軍事、醫療、娛樂以及大型的網絡游戲中。虛擬技術投入成本較高，成熟的設施主要運用于教學，比如多媒體航空飛行教學系統，通過該系統，可按100%比例局部展示表盤、操縱桿、艙外景物，通過配合空中場景、感知各種場景給身體帶來的變化。使用這套系統進行模擬訓練，可以有效的提高飛行員對飛機的操作水平。隨著計算機技術的迅猛發展，虛擬現實技術成為目前的高新技術。在多媒體環境中，多種媒體的相互融合，使媒體的形式更加多樣，多媒體技術在模式識別、語音識別和傳感技術基礎上，提取對象面部特征，模擬觸覺、視覺、聽覺等感官，使人處于逼真的三維世界，當人有反應或行動時，場景還會適時變化，即是讓人如臨其境的、自然的與計算機進行交互。虛擬現實技術具有非常廣闊的發展前景，為人們的日常生活提供了很多樂趣和便捷。
3.4網絡化
多媒體應用的數據通道是通信網絡，網絡給了多媒體更大的施展空間。多媒體技術的應用要想在網絡上有所建樹，必要受通信技術的影響。在網絡通信技術的進步和整合下，網絡帶寬影響傳輸速率、通信協議影響傳輸可靠性、交換方式影響信道利用率，這些勢必會影響多媒體的傳輸。計算機網絡給用戶提供了一個難以想象的龐大的信息網絡平臺，豐富的信息資源隨手拈來，方便于人們的學習、工作和生活交流。而無線網絡技術的發展，使資源變得隨手可取（李曉靜，計算機多媒體技術的應用現狀與發展前景：科技情報開發與經濟，2007），人們可隨時隨地通過訪問全球網絡和設備,便捷地實現對多媒體資源的共享，是未來發展的主題。計算機技術的不斷創新和發展，促使了巨大的變革。CPU、內存、GPU等在內的計算機終端硬件設備性能越來越先進；而網絡設備，例如服務器、路由器、網橋、交換機等也越來越強大。計算機計算的精度、速度、邏輯判斷能力和充裕的帶寬，讓人們更加游刃有余的與網絡虛擬世界互動。網絡環境的高質、高速，消除了人與人空間和時間上的困擾，能全方位的為人類效勞。動態和交互式多媒體技術還能在網絡環境中創建更形象的2D和3D場景。辦公、教學和娛樂工具在視頻、音頻設備的協助下，集成在終端多媒體計算機中，新一代用戶界面與人工智能等個性化、網絡化的多媒體軟件應用，可隨時與身處世界任何角落的人們進行交流。
4結論
關鍵詞:專家系統;個性化網絡教學;自適應遠程教育平臺
中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)24-6600-02
Research and Implementation of Self-adaptive Distance Eduection Platform Based on Specialist System
WEN Guo-qi1, YANG Ke1,YING Guan-yi2
(1.Tianzhuang Coal Preparation Plant of Pingdingshan Tianan Coal Mining CO.,LTD, Pingdingshan 467013,China; 2. Wuyang Iron and Steel, Hebei Iron & Steel Group Co., Ltd, Pingdingshan 462500,China)
Abstract: The rapid development of the computer-centered internet and multi-media technologies is fundamentally changing our ways of work,association and life and in the meanwhile,it’s deeply influencing our education.The simple teaching mode and less intelligence are common problems in the net education, which brings contradiction between net teaching platform and students.The article introduces a self-adaptive learning platform of distance education which is based on specialist system,the aim is to achieve personal net education.
Key words: specialist system;personal net education;a self-adaptive learing platform of distance education
近十年來,科學技術的突飛猛進為人類社會帶來了一系列的深刻變革。信息技術在各個領域的應用改變了人們工作、生活和學習的方式,遠程教育的發展也面臨著前所未有的挑戰。
目前的網絡教學平臺主要是以“系統”為中心,沒有體現以“學習者”為中心的思想。為了解決這一矛盾,在網絡教學系統中引入了自適應學習概念。所謂自適應學習,就是指學習不是一個被動的接受知識的過程,而是主動發現知識的過程[1]。開發自適應遠程教育平臺就是要為每一個學習者提供適應其需求特點的學習資源,自動地調整系統內容以適應學習者的興趣,真正達到“因材施教”的目的。
1 現代遠程教育存在的不足
目前,基于Web的遠程教學系統在國內外已有不少,但是總體來說仍存在以下一些問題:
1) 目前網上的課程內容基本上是教師的教案,教學的重點,難點,例題分析,練習和測試題等,主要是幫助學習者鞏固課堂上所學的知識,很難實現真正的網上自主學習,更難進行自適應學習。
2) 不具備真正的“以學習者為中心”的網上教學管理功能。目前大多數的學習網站,除了對用戶進行注冊登記外,不再進行其他管理活動,不關心學習者的學習情況,而學習者也無法記錄和了解自己的學習情況,整個學習活動呈無序狀態。
3) 不能對學習者學習活動進行較客觀的評價。盡管有些網站設有對學習者學習活動的測試、考試及評價系統,可是絕大多數只是將傳統測試、考試試題電子化,并以此作為評價學習者學習能力及學習成績的手段,沒有很好的利用網絡技術及人工智能技術對學習者學習能力及學習成績做出客觀、及時的評價。因此,學習者難以進行自適應學習。
由此可見,要克服目前基于網絡學習中存在的問題,探討基于網絡的自適應學習系統是一項迫切而重要的工作。
2 專家系統介紹
2.1 專家系統的定義及其基本特征
什么是專家系統目前尚無統一定義的、精確的、公認的定義。但一般來說,所謂專家系統就是利用存儲在計算機內的某一特定領域內人類專家的知識,來解決過去需要人類專家才能解決的現實問題的計算機系統[2]。專家系統是計算機程序系統,但與一般的程序系統不同,其知識庫和程序是分開的,易于修改和增刪,其有很大的靈活性,而在一般程序中,知識是以隱式方式存在的,程序完成之后就確定了,一般不易修改。與數據庫不同之處在于,它與邏輯推理有聯系,具有啟發性,而一般的數據庫只是對大量數據進行組織和管理,提供檢索方法。
一個高性能的專家系統應具備如下特征[3]:
1) 具有專家水平的知識。專家系統間做的一個最重要的目標是達到一個專家在解決任務時所體現出的高水平的性能。
2) 符號處理。專家系統使用符號推理。
3) 一般問題的求解能力。
4) 復雜度與難度。
5) 具有解釋功能。
6)具有獲取知識的能力。
7) 知識與推機構相互獨立。
2.2 專家系統的結構
專家系統的一般結構,如圖1所示。該結構在目前專家系統建造中比較流行。包括六個部分[4]:知識庫、推理機、綜合數據庫、人機接口、解釋程序以及知識獲取程序。
2.3 專家系統的一般設計方法
設計專家系統的關鍵有兩大部分:一是建造知識庫,二是設計推理機制與策略。一般一個專家系統的設計可按三個步驟進行[5]。
1) 初步設計。分析要求解的領域問題,在領域專家的協作下明確專家系統期望實現的目標和專家系統如何從整個問題中分離出來,又怎樣與其它子系統嵌接起來;確定參與系統研制的合作專家和知識源;在領域專家的指導下,對專家系統求解的問題進行了解,通過各種知識源的知識獲取和領域專家的配合,專家系統求解目標任務的主要概念、關系、假設、約束等進行圖解形式的描述;選擇合適的知識表示方法,把圖解形式的內容形式化表達出來,并確定推理的控制方向等內容。
2) 開發原型系統。選擇合適的程序設計語言或專家系統開發工具,設計推理機制或借用工具語言已具備的推理機制,把形式化表示的知識以專家系統求解目標或圖解形式中的模塊為單元,逐個單元地把知識轉換為適合程序設計語言或工具能接受的內部編碼的形式,輸入知識庫。在不斷供給知識庫新的知識的同時,要不斷地對已有知識和新加入的知識的正確性及協調性進行用例測試。這種不斷擴充知識庫和不斷測試的過程一般可以發現已形式化的知識有許多不完善之處,從而需要在領域專家的配合下不斷調整。這一階段產生出可運行的專家系統雛形,包括知識獲取模塊和解釋機制等可交付使用[6]。
3) 知識庫的維護。當開發出原系統之后,讓領域專家選擇一些有代表性的試驗用例,在可能的情況下讓領域專家用這些試驗例子進行實際問題的求解,通過實際例子的運行可能出現新的問題,比如人機接口的輸入輸出模塊,知識庫中的知識不全或不精確等,甚至領域專家還會人為地需要完善知識庫中的某些知識。這一階段理想方式是在上一階段提供一個知識獲取模塊和解釋機制,讓領域專家或未來的實際用戶與知識庫直接打交道。
3 專家系統在開發本系統中的具體應用
3.1 智能答疑模型的設計
本答疑模型是一個自適應性的知識庫系統,分為人工答疑和自動答疑兩部分,允許學習者通過瀏覽器在線提問、離線提問、BBS、發送E-mail等,不受時空的限制。智能答疑系統的結構圖如圖2所示。
當學生提出問題后,對學生提出的這些問題的知識點和語義進行分析處理,并查找所有相關問題。其中答疑知識庫的構造主要是實現教學信息向智能答疑的知識轉換,進行知識庫的層次化和結構化處理,并通過推理機制進行教學信息的存取控制。答疑知識庫主要包括教學庫和問題庫。教學庫匯集了按特定環境和條件進行有效教學的方法和策略,這些方法和策略采用產生式規則表示。問題庫中保存了在教學中遇到的問題,首先是確定問題的范圍,然后通過對問題的分析,找出各個知識點的層次關系和語義聯系等信息。
3.2 智能網上測試模型的設計
智能化的網上測試主要體現在智能組卷上。如何保證生成的試卷能最大程度地滿足不用用戶的需要,并具有隨機性、科學性、合理性,是首要解決的問題。
智能組卷的智能性主要體現在組卷的過程是根據學生對知識點掌握的程度,確定測試知識點權值以及難度系數范圍等參數,然后基于一種算法從題庫中抽取滿足要求的試卷。另外,智能組卷采用基于專家知識的表示及實現方法模擬人的思維來確定試卷題型比例等參數。因此它能充分體現組卷系統的“因材施教”的能力。
4 結束語
遠程教育以其不受時空限制和獨具的交互性越來越受到人們的關注,但是目前的研究開發大多數還只是將老師的課堂教學內容簡單、機械地挪到網上,并沒有充分利用計算機和網絡在教學中交互和智能分析的優勢。今后遠程教育應該朝著智能化,個性化教學系統的方向發展。本人提出開發一種基于專家系統的遠程教育平臺,也只是某些理論在實際中的應用,相信隨著人們不斷的深入研究,遠程教育系統將具有更為深遠的發展前景。
參考文獻:
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在學習分析概念形成之前，相關方法、技術和工具都已經發展起來了。學習分析從一系列研究領域汲取技術，如數據統計、商業智能、網頁分析、運籌學、人工智能（AI）、教育數據挖掘（EDM）、社會網絡分析、信息可視化等。數據統計歷來作為一個行之有效的手段用來解決假設檢驗問題。商業智能以數據倉庫、聯機分析處理、數據挖掘等技術為基礎，從不同的數據源中提取數據，將之轉換成有用的信息，它與學習分析有相似之處，但它歷來被定位于通過可能的數據訪問和績效指標總結使生產更高效。網頁分析工具通過網頁訪問量，與互聯網網站、品牌等的關聯做出報告，這些技術可以用來分析學生的學習資源（課程，材料等）以追蹤學生的學習軌跡。運籌學通過設計優化數學模型和統計方法使目標最優化。人工智能和數據挖掘中的機器學習技術建立在數據挖掘和人工智能方法上，它能夠檢測數據中的模式。在學習分析中的類似技術可用于智能教學系統，以更加動態的方式對學生進行分類而不是簡單地進行人口統計分類，可以通過協同過濾技術對特定的資源建立模型。
社會網絡分析可以分析出隱含的人與人（如在論壇上的互動）和外顯的人與人（如朋友或者關注對象）之間的關系，在學習分析中可用于探索網絡集群、影響力網絡、參與及不參與狀況。信息可視化是很多分析的重要一步（包括上面列出的那些分析方法），它可以用來對所提供的數據進行意義建構，《探索性數據分析》一書中給我們介紹了如何更好地利用信息可視化，Tukey強調使用可視化的價值在于幫助在形成正式的假設之前做檢驗。以上這些學習分析技術都可以對大量數據進行分析和處理，形成分析報告為教育提供幫助。學習分析技術的特點在于能夠為網絡教育平臺提供實時數據，通過利用這些實時數據，可以為教師、學生和教育管理人員提供幫助：①為個人學習者提供成績反饋及與他人溝通的行為模式；②為預測學習者提供支持與關注；③為教師和助理人員提供支持個人與集體的干涉計劃；④為如課程小組這樣的組織改善現有課程或開發新的課程提供幫助；（5）為機構管理者在營銷、招聘和效率等方面做決定時提供有效措施。
2學習分析方法
發展中的學習分析技術吸納了許多其它領域的關鍵技術，以實現對學習過程的研究，下面介紹一些常用方法。
2．1社會網絡分析法
社會網絡分析法可用于測繪和測量人、團體、組織、計算機、網址以及其它相互關聯的信息知識試題之間的關系。網絡中的節點是人和團體，它們之間的鏈接則顯示了節點之間的關系或者流量。社會網絡分析為人類關系提供可視化的數學分析。網絡教育平臺管理者可以用它來分析學習者之間的聯系、關系、角色以及關系網絡形成的過程與特點，從而幫助學習者建立自己的關系網絡以支持自己的學習。SNAPP軟件就可以通過論壇內的回復和跟帖狀況分析學習者交互情況，并得到可視化的圖標。
2．2影響力與消極性測量法
影響力與消極性測量法通過測量傳遞、引用或者轉發的次數，評估人和信息的影響力。網絡教育平臺可以對學習者個體的影響力進行測量，分析了解為什么某些個體能夠獲得高影響力，低影響力學習者應該如何改進。
2．3性格分析法性格分析法旨在獲得學生性格與他們學習情況的數據，以及兩者之間的關系。好奇的學生可能更傾向于提問，學習分析可以對獲得的這些數據進行分析。
2．4行為信任分析法
行為信任分析法使用人們談吐和交流中的信息（在人交流和使用信息的過程中將產生新的信息）作為信任關系的一個指標。網絡教育平臺可用來對人際關系進行分析。
2．5內容分析法
內容分析法可以對學習者的學習過程數據進行定量分析，尋找學習者的行為模式；還可以進行定性分析，運用已積累的數據經驗來預測當前的學習行為。網絡教育平臺可以對學習者的學習行為分析，找到優生和差生學習行為的差別，教師結合自己的教學經驗有針對性地干涉。由于網絡教育平臺數據的實時性，可以根據學習者的學習行為實時進行干涉，當然干涉的準確性需要數據庫的進一步積累，從而產生由量變到質變的效果。LOCO－Analyst軟件就可以對網絡教育平臺的內容進行分析。
2．6話語分析法
話語分析法的目的在于獲得有意義的數據（不像社會網絡分析），旨在探討所使用語言的屬性，而不只是網絡上的互動，或者論壇帖子數量的統計。網絡教育平臺可用以探究知識構建的過程，從而使教師和教學研究者對學習發生的過程有更清晰的認識。
2．7社會學習分析法
社會學習分析法的目的在于探索在學習過程中社會交互所扮演的角色，以及學習網絡的重要性，話語如何用來意義建構。網絡教育平臺管理者可以用來構建一個更好的學習者網絡，通過學習者之間的交互，達到相互幫助學習的目的，相互幫助實現知識結構構建。
2．8信息可視化方法
信息可視化可以避免我們在一堆枯燥的數據中尋找規律，數據可視化之后，我們可以更好地進行意義建構。BEESTARInsight可以自動收集學生實時的參與數據，從而為教師、學生和管理者提供分析圖改善學習。網絡教育平臺上的學習是學生、教師和管理者之間的共同交互過程，應運用不同的方法對這一復雜過程進行研究，才能得到滿意的結果，學習分析技術將在此過程中展現它的作用。
3學習分析技術促進網絡教育平臺發展
筆者將從數據面板、預測性分析和自適應學習分析分別舉例說明學習分析技術為網絡教育平臺帶來哪些幫助。
3．1學習管理系統分析面板
大多數網絡學習平臺上都開始使用學習分析數據面板。實際上，到目前為止，大部分的非專業人員都還不能對記錄數據進行解讀，但是通過一系列的圖像、表格和其它的可視化工具生成的報告，學生、教師和管理人員都可以讀懂。美國一些大學采用了更先進的綜合數據系統，當然這些功能強大的系統也更難以學懂，這些系統能夠探索不同變量之間的關系，使用戶不僅止于掌握預先的報告。學習者在測驗分數、論壇貢獻、參與情況方面，可以得到一些基本分析報告。EDUCAUSE匯集了一系列有用的高等教育案例，例如亞利桑那州立大學的研究表明，在學術和學習分析上進行投資能夠收到顯著的回報，該大學做了一個“Student360”項目，通過該項目學校可以了解該校每一名學生的狀況。
3．2預測性分析
這是學習分析的一種高級應用。通過對學習者的統計數據或者過去的成績之類的靜態數據，和在線登陸方式、討論發帖量之類的動態數據進行分析，追蹤分析學習者的類型。把學習者進行分類，例如該學習者屬于“高成就”，或者該生目前比較“危險”，或者是“社會型學習者”。然后根據學習者的類型進行實時的干預，對“高成就”類型提供一些更具挑戰性的學習任務，而對處于“危險”狀況的學生，教師則需要特別關注，給予一些學習上的幫助，而對于“社會型”的學生，則可能需要給予社交上的支持。目前對于期末考試成績最可靠的預測，是在學習開始的時候做一個小的學習能力測驗。如果想設計更復雜的數據驅動預測模型，必須在此基礎上進行改進，而這需要進一步的數據分析，以確定哪些變量能夠預測“成功”。Purdue大學的CourseSignalsoftware非常知名，已經部分實現了這一技術。Signals在學生的學習過程提供了紅色、黃色、綠色等信號，以幫助教師和學生了解目前的學習狀況。最近的評估報告表明，參與CourseSignal項目的學生獲得了更高的平均分，能夠更快速地尋找幫助資源。來自密歇根大學的報告顯示，自適應干預技術能夠幫助參與E2Coachinfrastructure項目的物理系學生學習健康信息，給他們提供定制的反饋，并鼓勵學生改變他們的學習策略。
3．3自適應學習分析
自適應學習平臺建立了一個學習某個主題（如代數；光合作用）的模型，并在標準化測試背景下建立了課程測試的模型。這種平臺能夠提供更細致的反饋（例如你已經掌握了哪些概念并掌握到何種程度），據此自動呈現以后的學習內容（例如不呈現基于學習者所未掌握概念的材料）。當然，建立學習者認知的動態模型，和準備自適應學習內容的引擎比設計和實現傳統的學習平臺需要更多的資源。大量的研究證據表明，采用這種方法將使個性化學習成為可能。在智能教學系統和自適應平臺上大量的研究和資金投入，將會為網絡教育平臺帶來更好的用戶體驗。卡內基－梅隆大學的OpenLearningInitiative課程是免費的，大家可以去體驗一下，而Grockit與Knewton公司的商業平臺也做得很好。
4結語
[關鍵詞]現代教育技術 數學教學 課程整合
[作者簡介]馬書燮（1961- ），男，河南濮陽人，濮陽職業技術學院，副教授，研究方向為數學分析及數學教育基本理論。（河南 濮陽 457000）
[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2012）33-0165-02
一、現代教育技術概念與內涵
所謂現代教育技術，是指以現代教育思想、理論和方法為基礎，以系統論的觀點為指導，以現代信息技術為手段的教育技術。包括計算機技術、網絡技術、電子通訊技術、遠程通訊技術、數字音像技術、衛星廣播技術、人工智能技術、虛擬現實仿真技術、多媒體技術等。現代教育技術也是現代教學設計、現代教學媒體、現代媒體教學法的綜合體現。
現代教育技術的內涵主要包括：一是應用現代科學技術成果進行教育資源的開發和利用的物化手段。諸如，充分利用計算機、數字音像、衛星廣播電視、交互網絡通信、虛擬仿真技術等為核心的現代科技成果，使教育信息呈現多媒體化、教育信息處理數字化、教育教學過程智能化的硬件組成部分。二是經過精心選擇和合理組織的學習教材。這種學習教材，是在依據滿足社會和學生個人學習的需要、符合認知規律的前提條件下，與數學教育教學密切整合，成為新型學習環境的軟件組成部分，服務于課堂教學。三是設計、實施和評價教育、教學過程的方法。現代科學技術在教育教學活動之中的廣泛應用，不但豐富了師生的學習資源，而且給學習過程和教學過程的評價和管理帶來了科學先進的技術和方法，使其更加準確快捷。
二、現代教育技術與數學教學整合的意義
1.為教與學構建動態環境。現代教育技術為數學教學構建一個計算機技術、網絡技術、人工智能技術有機整合的交互式、開放性的動態教學環境。這個環境不光是指教學過程發生的地點，還包括教育資料、教學模式、教學策略、人際關系諸多要素。教學環境與學習者、教學材料、支持系統共存共生，而諸要素還都在不停地發生著變化，它們已從靜態環境轉變成動態環境。
2.為數學教學提供理想的操作平臺。現代教育技術利用圖形、圖像、文本、聲音、動畫等多媒體信息技術為數學教學提供了一個理想的操作平臺。（1）豐富教育資源。它突破了書本知識的局限性，實現了教學資源的多樣化。（2）變抽象為形象。它能把教學內容變得充實、形象、直觀、易教易學。（3）虛擬現實。虛擬現實技術，可以使教學內容的呈現擺脫文字平面化敘述方式。（4）多維化、集成化、交互性特征。可以通過聲音、文本、圖像、動畫等多媒體為學習者營造出多元化的學習情境，促進學習。（5）現代教育技術的超文本功能，使過去難以實現的教學設計變為現實，使教學信息組織表達最優化。（6）雙向交流、交互功能。它使教育過程更加互動，教育對象更具針對性，使教學問題更加科學化和明晰化，使數學變得更加現實。
3.構建新型教學關系，實現教學互動與合作。數學教育技術化的發展，給教學構建了一種新型的關系。新環境下的教學使教師、學生、教學媒介、教學環境構成了教學的多元關系，強調教學過程中的多元交互合作過程；強調每個人既是信息的輸出者，又是信息的接受者；強調接受者輸出者雙重身份引導、補充、啟發的相互合作關系。
4.易于教學活動的個性化發展。現代教育技術與數學教學活動的密切整合，一方面有利于體現教師的教學思想與風格，發揮教師的個人特長，展示教師個人獨特的教學魅力。另一方面，也有利于給學生認知的主體性生長提供便捷的途徑，使師生在教學雙邊活動中個性化特征得到最大程度的發展。
三、現代教育技術與數學教學整合的原則
1.理論與實際聯系的原則。新的課程觀要求授課教師是課程資源的開發者，但目前實際狀況是大部分授課教師缺乏對現代教育技術與數學教學整合的深入研究，只局限于技術范圍之內的探討。一個完美的教學模式應該是數學教育理論與現代技術操作的密切結合，因此擔負數學教學任務的教師，必須在教學實踐活動中，結合本學科的特點，加強對數學理論和技術手段的學習和研究，從而實現現代教育技術與數學教學的整合。
2.研究性原則。它強調利用現代教育技術展現數學知識的產生、形成和發展的過程，強調符合學生數學認知的實際，強調對數學知識進行探索，強調對數學知識的應用和遷移，目的是讓學生的數學學習始終處于發現問題、解決問題的過程中。
3.主體性原則。學生是認知的主體，是數學知識和方法的主動建構者。在教學的展開進程中，要充分尊重學生的主體地位，讓學生對教學內容進行自主學習、自主思考。
4.主導性原則。現代教育技術進入課堂后，容易從“以教師為中心”變成“以多媒體為中心”。我認為現代教育技術可以幫助教師解決一些教學問題，但決不能代替教師“傳道、授業、解惑”的基本職責，所以要正確處理好教學內容與形式、人與機的關系。依據學生的客觀實際，充分發揮好主導作用，突出教師在教學過程中的主導性作用，使學與教有機地統一起來，體現以人的全面發展為最終目標的教育思想。
5.開放性原則。開放性原則是現代數學課堂教學的一個顯著特點，也是整合過程應該遵循的一個最重要的原則。它包括教學思想、教學內容、教學過程等的開放。從觀念上，教師不是知識的唯一擁有者；從內容上，教學內容不局限于教材，渠道更多，范圍更廣；從學習方式上，不局限于課堂，不依賴于教師的傳授，途徑更多、更廣。因此打破了問題答案唯一性的傳統觀念。
6.數學性原則。數學性原則是數學課堂教學與現代教育技術整合應遵循的最本質的原則。具體要求如下：（1）教學過程要根據學生數學認知的實際，充分注意體現數學和數學思維的特點；（2）符合數學教學的基本原則，在充分利用多媒體功能展現數學知識的產生、形成和發展的過程中，表述應精煉，言簡意賅，并要使用數學語言和符號，避免出現不必要的文字，并注意文字、符號的數學規范化。
7.實用性原則。現代教育技術進入數學教學課堂，從實用性角度考慮應注意兩點：（1）課堂教學信息量不易過大，避免學生消化不良；（2）應用多媒體技術創設的課件要操作簡便快捷、前后統一、便于操縱控制、簡單實用。
8.效益性原則。現代教育技術的多功能、高性能為提高課堂教學效益提供了堅實的物質基礎。課件的設計要在學生可接受的前提下，充分利用計算機的多種功能，豐富教學內容，增大教學容量，優化教學過程，讓學生在有限的時間內盡可能多地獲取信息，最大限度地挖掘學生潛能。
9.科學性原則。科學性是任何學科、任何領域開展科研的必要前提。基于數學教學在整合活動中，選用的教學材料，必須符合教育規律和認知規律，以先進的教育科學理論和教學設計思想為指導，教學目的要明確、內容要準確，并能對教材內容進行再創造，突出教學重點和難點，符合學生的認知特點。
四、現代教育技術與數學教學整合的基本策略
1.要從精神意識層面上整合現代教育技術與課程教學。整合有兩種認識：一種是把現代教育技術與課程教學整合，當做一種課堂教學呈現知識的現代教育技術手段，這是一種表面化的、淺層次的整合。另一種是既從物質技能的層面，又從先進教育思想與科學技術方法的層面進行的整合，具體講就是在教學過程中，運用現代教育技術將教學理論和學習理論轉化為對教學目標、教學內容、教學方法、教學評價的系統規劃，從根本上改變教育教學模式，促進人的精神意識層面的發展的整合。綜合分析得出：二者的整合必須定格在精神意識深層，以具體的數學案例為載體，不然整合將是無源之水、無本之木。
2.加強對數學教師使用現代教育技術的培訓。數學教學與現代教育技術的整合要求教師具有嫻熟運用現代教育技術的本領。要想提高數學教學整合的層次與質量，必須先切實提升數學教師運用數學專用軟件的水平，這迫切需要高層次的專業引領。具體引領的方法是：（1）有計劃、有步驟地開展針對數學教學專用軟件的研習；（2）采取外請專家、內用高手、內外并用的方式，把培訓工作落到實處。既要重視對教師進行多媒體技術的培養，又要重視對新的教育思想、教育理念和教育方法的學習與掌握，真正形成理論知識、智能技術兩位一體的整合。
3.適度有效地應用現代教育技術。我們要清楚地意識到任何先進的教學手段都不是萬能的，使用得當會受益匪淺，反之則貽害無窮。數學畢竟是集嚴密性、邏輯性和創造力與想象力于一身的理性思維化的產物，而現代教育技術則是一種人工智能化的技術手段，二者有著本質的區別。過分地依賴技術不但會束縛人腦思維的開放性，還會喪失人腦的自主思維性。因此，應當是現代教育技術的應用與黑板紙筆傳統式教學之間達到一種平衡，適度有效地使用現代教育技術。還要強調在使用現代教育技術教學的過程中，既不能因應用現代教育技術而丟失數學的特色，又不能把現代教育技術看成是作秀的工具、應付檢查的擺設。根據數學教學內容的需要，結合現代教育技術的特點，選出最佳媒體，真正達到能在課堂上科學、高效地應用。
4.“現代”教學與“傳統”教學互相整合。在信息技術與數學教學整合的過程中，既不能過分夸大信息技術與計算機輔助教學的作用，也不能把傳統意義的教學模式保守化或完全喪失。至于計算機輔助教學與傳統教學二者的關系，應該是優勢互補的協同關系。比如，作為傳統課堂教學象征的黑板，仍有一些地方是現代教學媒體無法替代的。黑板具有即時重現力強、隨寫隨看、容易操作等優點。當然，現代教育技術在數學教學中的作用也是不可低估的：（1）教學規律上，它克服了傳統數學教學知識結構線性的缺陷，具有信息呈現多形式、非線性網絡結構的特點，符合現代教育認知規律；（2）教學模式上，它是一個可以進行個別化自主學習的教學環境與系統，同時又是能夠形成相互協作的教學環境與系統；（3）教學內容上，它可以集聲、文、圖、像于一體，使知識信息來源豐富，且容量大，內容充實，形象生動更具吸引力；（4）教學手段上，它強調以計算機為中心的多媒體群的作用。因此，我們要合理地綜合利用各種教學媒體，包括傳統媒體，把“現代”教學與“傳統”教學完美整合，取長補短，發揮各種教學方法的綜合功能，才是取得教學最佳效果的良策。
現代教育技術與數學課程整合，不是一蹴而就的，需要大家共同的努力和研究才能實現。另外，我們還要強調現代教育技術與數學課程整合不是一種固定的模式，應該倡導一種觀念，即現代教育技術只是一種工具，不能取代教師的地位。我們在現代教育技術與數學課程整合實踐中，要大膽實踐、不斷探索、不斷修正，實現人機交互的不斷進步，獲取最佳的教學效果，為社會培養合格有用的人才。
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關鍵詞：Ontology；智能Agent；智能答疑；語義擴展
中圖分類號：TP182文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)26-1781-02
Research on Multi-Agent Intelligent Question Answering Model Based on Ontology
WANG Chun-xi, WANG Hui
(College of Computer and Information Engeering，Henan University, Kaifeng 475004, China)
Abstract: Aiming at solving the problems of knowledge share, reuse and problem solving recall rate and the rate of check-in in intelligent question answering system.A model of Multi-Agent intelligent question answering system was put forward based on ontolog.In this model, first a question answering knowledge base was built based on ontology, and then the question of user was segmented, Ontology Interactive and Semantic expansion. Consequently, knowledge base search was realized to receive the Appropriate answer. Comparing with similar Answering System,the effect of share, reuse of knowledge and exact locating and expression was of a more marked improvement.
Key words: ontology; intelligent agent; intelligent answering; semantic expansion
1 引言
“師者，所以傳道授業解惑也”。答疑、解惑在我們傳統的教育活動中是一個必不可少的環節，在遠程教育系統中也是一個非常重要的教學模塊。為了實現學生在網絡學習過程中能夠“及時學習”和“即求即應”，其措施就是在遠程教育系統中嵌入疑難問題答疑子系統,使學生能在學習過程中得到及時的幫助。
目前國內遠程教學系統中的疑難問題答疑子系統主要有一下幾種：
基于E-mail、BBS和系統留言板等方式答疑。這種方式盡管方便快捷，但其時效性完全依賴教師的及時回復，顯然這種方式還局限在傳統的人際交互的模式中，并不具備自動答疑功能。
基于Answer Web的自動答疑系統。該系統是一個動態的問題及答案數據庫，用戶可以通過輸入關鍵詞在系統資源庫中查找相關材料，解決疑問。此類系統的典型代表是上海交通大學的遠程教育系統。
基于智能技術的智能化答疑系統。該系統通過漢語分詞功能，從自然語言文本中抽取能夠代表問題的關鍵詞進行全文搜索，找到相關答案。此類系統的代表是由北京師范大學的遠程教學平臺的答疑子系統。
雖然國內遠程教育答疑系統的研究取得了豐碩成果，但還存在以下不足：
(1)知識表示不規范，不便共享，不同站點的學科答疑資源極不平衡，教育答疑資源得不到很好的共享。
(2)現有的答疑系統大都缺乏單獨的支撐平臺，大部分都是將其作為遠程教學平臺的一個子系統，其功能自然不能盡情發揮，效果不佳。
(3)目前的智能答疑系統在問題求解的查全率和查準率方面的明顯不足，很多答疑系統不能夠提供給用戶準確而又簡潔的答案。
為了解決這些問題，國內外有關機構及專家紛紛開始研究基于Ontology和智能Agent的答疑系統。引入Ontology有利于系統知識庫的構建、提高問題分析的能力和系統的通用性、共享性，但是智能化和個性化程度并沒有得到更大的提高；而引入智能Agent能夠更好的體現系統的個性化、智能化、自主性，恰好彌補了這一缺憾。為此，筆者提出了一種基于這兩種智能技術相結合的答疑系統――基于Ontology的多Agent智能答疑系統。
2 本體理論
2.1 Ontology的定義[1]
Ontology的譯名，國內多采用“本體”或“本體論”。Ontology本是一個哲學上的概念，是指關于存在及其本質和規律的學說，是物質存在的一個系統的解釋。在計算機人工智能界，最為認可的是1993年Gruber給出Ontology定義――“本體是概念模型的明確的規范說明”。后來Borst和Studer又對此稍作修改，提出：“本體是共享概念模型的形式化規范說明”，這個定義包含四層含義：
概念化(conceptualization)：主要是指一些模型,而這些模型一般是通過抽象出客觀世界中的一些現象的相關概念而得到的；
明確(explicit)：指所使用的概念及使用這些概念時的約束都有明確的定義；
形式化(formal)：指Ontology是計算機可讀的（即能被計算機處理）；
共享(share)：指Ontology中體現的是相關領域中公認的概念集，而并不是個體的。
2.2 Ontology的建模原語
概念(concepts)：指任何事務,如描述、功能、行為、策略和推理過程等――本體中的這些概念通常構成一個分類層次。
關系(relations)：在領域中概念之間的交互作用,形式上定義為n維笛卡兒積的子集：R：C1×C2×…×Cn。如子類關系(subclass-of)。
函數(functions)：一類特殊的關系。該關系的前n-1個元素可以唯一決定第n個元素。形式化的定義為F：C1×C2×…×Cn-1Cn。例如Motherof就是一個函數，motherof(x,y)表示y是x的母親。
公理(axioms)：代表永真斷言,如概念乙屬于概念甲的范圍。
實例(instances)：指屬于某概念類的基本元素，即某概念類所指的具體實體。
從語義上分析，實例表示的就是對象，而概念表示的則是對象的集合，關系對應于對象元組的集合。概念的定義一般采用框架(frame)結構，包括概念的名稱，與其他概念之間關系的集合，以及用自然語言對該概念的描述。
3 基于Ontology的多Agent智能答疑系統模型
答疑系統的用戶一般有三類：一是請求解答自己疑問的用戶，二是答疑系統所涉及領域的專家，三是系統的開發人員或管理人員。用戶希望通過答疑系統使自己的疑難問題得以解決；領域專家則負責解決用戶的疑難問題和了解用戶的自身情況從而進行個性化的答疑；管理人員負責維護數據庫和系統的正常運行。
圖1給出了基于Ontology的多Agent智能答疑系統模型的框架。該模型主要由用戶Agent、問題分析Agent、查詢Agent、本體庫、問題解答庫、答案評價庫及新問題庫等部分組成。
用戶Agent負責用戶與系統間的交互，它是系統與外界的接口。用戶Agent還可以記錄用戶的個性化信息，比如：用戶比較感興趣的問題、用戶的學習進度和用戶自身的學習情況等等。
問題分析Agent是用來分析用戶Agent接收的用戶提出的疑難問題的，通過分詞、語義擴展等一系列的步驟，從而對該疑難問題進行全面的分析，以便得到更準確、更簡潔的答案。
查詢Agent是依據分析結果是到問題解答庫中按照一定的算法去檢索問題的答案，如果查詢成功則將正確答案返回給用戶Agent；若不成功則將該問題放入新問題庫，以便領域專家對其及時解答。
本體庫由領域專家創建,定義某個學科領域范圍內的概念、概念之間的關系、規則等；
問題解答庫是一個針對某個領域可能存在問題的完整答案庫。該問題解答庫應該是動態的，因為用戶提出的問題不僅可能會超出事先歸納問題的范圍，而且每個領域的發展也會使新的知識和問題不斷出現，這就要求問題解答庫的內容隨之不斷更新和增加。
答案評價庫是為了便于用戶對該系統所呈現答案進行評價而設計的，領域專家可以根據答案評價庫中的內容對問題答案進行修正。
新問題庫是用來存放系統不能對其進行及時解答的問題的，領域專家會及時或定期對新問題庫中的問題給予解答，并將問題和答案及時存入到問題解答庫中。
該系統的主要模塊是問題分析Agent模塊和問題查詢Agent。
3.1 問題分析
問題分析是整個答疑過程極為重要的一步，問題分析的結果是否透徹和全面關系到問題查詢的查全率和查準率。和終端用戶進行交互的是用戶Agent，這就要求不僅要有個友好的用戶界面，而且能夠接受用戶提出自然語言表達的問題，并將該問題進行簡單的分析后提交給問題分析Agent。
問題分析Agent將經過下列的步驟對問題進行分析：
1）對問題文本Doc自動進行關鍵詞拆分，得到一個關鍵詞集合；
2）根據關鍵字庫中的無關詞匯從關鍵詞集合中過濾掉不相關的關鍵詞；
3）通過與本題庫的交互對關鍵詞進行語義擴展，得到其所有相關概念結果集；
4）通過該組關鍵詞與問題模式庫的交互，得出該問題的問題模式；
5）與用戶交互進行問題確認：問題確認將分析結果以關鍵詞組合的形式返回給用戶，根據用戶反饋對結果集進行選擇，明確關鍵詞的語義,從而縮小查詢的范圍。
由于概念之間語義關系復雜多樣，如上下位關系、從屬關系、部分整體關系等等，它們之間組成的是一個復雜的網狀結構，所以要想實現關鍵詞的語義擴展必須定義一系列的規則或者函數。為實現關鍵詞的語義擴展，可以定義對本體操作的6個函數，由操作函數實現語義擴展和各項檢索功能，該處理方法是根據文獻[3]中的思想提出的：
1）函數synonym_rela(O)從本體O的同義詞詞典求出當前概念的所有同義詞，將結果存入synonym中；
2）函數son_rela(O)從本體O中求出當前概念的所有子概念，結果存入son中。如果當前概念為葉節點，則返回結果為空；如果當前概念為Ω，則返回結果為所有一層節點；
3）函數farther_rela(O)從本體O中求出當前概念的所有父概念，結果存入farther中。如果當前概念為根節點，則返回結果為Ω；
4）函數brother_rela(O)從本體O中求出當前概念的所有兄弟概念，分兩步完成:先執行一次farther_rela(O)中找到當前概念的父概念，再執行一次son_rela(O)找到父概念的子概念，將最終結果存入brother中；
5）函數instance_rela(O)從本體O中求出當前概念的所有實例，以當前概念的標識號為入口，通過對相關關系表的查詢即可得到，將結果存入instance中；
6）函數attribute_rela(O)從本體O中求出當前概念的所有屬性，以當前概念的標識號為入口，通過對相關關系表的查詢即可得到，將結果存入attribute中。
3.2 問題查詢
依據問題分析所得的最終的概念結果集和問題模式，在問題解答庫中搜索與問題相關的材料。如果搜索成功，則返回給用戶Agent；不成功則將問題轉入新問題庫，等待領域專家解答，并存入問題解答庫。
問題解答庫，也可以說是一個完全針對某個領域可能存在問題的完整答案庫，可以按照Ontology方法來創建，該方法是根據文獻[4]中的思想提出的：1）歸納本領域所有可能的問題，建立一個完整的問題列表；2）針對問題列表創建一個與其一一對應的答案列表；3）用自然語言和圖表來描述領域模型，形成Ontology原型；4）使用知識表示語言把Ontology模型進行編碼，以便于查詢。
新問題庫和答案評價庫都是為了充實和修改問題解答庫而創建的。首先，問題解答庫應該是動態的，并且要在領域專家的幫助下建立，新問題庫用于存放目前問題解答庫中沒有的問題，并在解答之后存入問題解答庫。答案評價庫是通過與用戶Agent的交互，從而了解用戶對于問題答案的滿意度，以及對于答案修正給出的建議和要求。同時領域專家和系統開發人員根據用戶的滿意度和這些建議、要求對問題解答庫進行適當的修改。
4 結束語
本文提出了一個基于本體的多Agent智能答疑系統模型，介紹了其體系結構、工作流程和基本功能。基于本體的語義擴展能夠有效地輔助用戶對問題查詢中關鍵詞的語義理解，有效地防止了有用信息的丟失，提高問題求解查全率和查準率，使用戶避免了大量無用信息的人工篩選。但是，所提出的基于Ontology的多Agent智能答疑系統還需要在實際應用中反復地實踐中加以完善和修改，在此基礎上，我們還應該深入研究領域本體的構建方法和表示形式，進一步擴展領域本體語義網絡的推導能力，以完善智能答疑系統。
參考文獻：
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關鍵詞：多媒體 數字化 語言實驗室 優化管理
中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1674-2117（2014）06-0047-02
1 前言
數字化的多媒體語言實驗室，作為當前語言教學中最為基礎的輔助設施之一，具備優良教學環境與直觀性教學方式等特點，是語言學習理想化的環境。同時在數字化的語言實驗室里，蘊含豐富的語言知識的相關數據，且還包含著歷年的英語考試試題及勵志的相關教學視頻等。當前，數字化的語言實驗室被大量創建，并投入到語言教學的使用中，其效能發揮的程度將直接影響語言的教學質量。
2 多媒體語言教學實驗室未來數字化發展趨勢分析
多媒體語言教學實驗室的未來發展主要從兩個方面進行考慮，一方面是實驗室的教學設備隨著計算機技術的發展逐漸發展，另一方面是實驗室教學系統的功能越來越強大，越來越豐富。
從實驗室教學設備來講，隨著計算機技術的發展而不斷發展，在外形上會隨著計算機的超大存儲量、超快運行速度日趨微型化，在操作功能上也會隨著計算機軟件技術的快速發展而日益強大，操作日益簡便。同時，隨著信息技術的智能化發展，多媒體語言教學實驗室可能會朝著純軟件化、人工智能化方向發展。
從實驗室教學系統的功能來講，隨著計算機技術、信息技術、數字化技術的快速發展，數字化的多媒體語言實驗室的功能將會更加簡化和全面，如對講、示范、錄音、視頻及其音量、音源、資源選擇會更加方便，多媒體創作功能也會更加方便和靈活；數字化的多媒體語言實驗室的交互性也會增強，現在實驗室的交互僅僅是語言的交互，不能滿足教學中復雜的交互需要和學生自主學習的需要，而隨著多媒體技術和虛擬現實技術的發展，會更加深化其交互作用，不論是語言還是文字、圖形、圖像、視頻等都將得到全方位、更深度的交互發展；數字化的多媒體語言實驗室的智能化發展，智能多媒體技術一定會為多媒體語言實驗室帶來新的體驗和發展，除了能夠用友好的界面來激發學生興趣外，還能對教學內容和教學策略進行適應性控制，做到有針對性指導。
3 多媒體語言教學實驗室數字化應用優點分析
語言實驗室的數字化，使得教師的教學手段日趨豐富化。當前，網絡的廣泛普及以及多媒體技術日趨發展創新，語言實驗室已經轉向數字化，且越來越受到語言教師和學生歡迎。
3.1 數字化的多媒體語言實驗室可以豐富教學資源
語言教師在教學時，除了采用傳統教學素材以外，還可以充分地利用網絡中的資源、錄音、DVD及衛星節目等，使得學生的學習資源多樣化、靈活化，這些教學資料給學生提供真實學習語言的環境，從而激發學生學習語言的熱情，并創設出一種身臨其境的情境，如在珍珠港事件、居里夫人、唐山大地震的學習環節中，利用網絡技術，可以為學生呈現出真實的情境。在這種情況下，可以幫助學生加深對語言相關知識的理解、記憶及掌握，并幫助教師以形象直觀的方式，營造出一種傳統的語言實驗室實現不了的語言場景，并大大地節約了教師在課后備課及查找資料時間。同時，教師還能夠從教學大綱及學生實際特點出發，通過多媒體技術呈現傳統教學模式所無法表現的內容。這樣既滿足學生對于時尚的追求心理，同時也能讓他們學習到一些前衛語言的表達方式。
3.2 數字化的多媒體語言實驗室有助于提高學生學習興趣
最好的學習刺激，源自于對所學材料的興趣。無論學生學怎樣的內容，只要學生對它保持濃厚的興趣，就會自覺、主動并愉快學習。數字化的多媒體語言實驗室，有助于改革傳統的語言教學中教師主導的講課形式，轉變為以學生為主體的教學模式，從而促使學生充分發揮出自己在學習中的主體作用與主動精神。更為重要的是，它可以為學生創造學習的樂趣，幫助學生主動積極地融入教師的教學中，不知不覺地在娛樂的同時學到了知識。而數字化的多媒體語言實驗室擁有豐富的信息資源，學生能夠從自身需要出發，進行分類、查找、篩選，逐漸構建起個人的知識學習體系，有利于促進良好學習習慣的形成。
3.3 數字化的多媒體語言實驗室有助于學生形成良好思維能力
思維能力是人腦中對客觀事物的概括與間接反映，反映出事物的本質屬性及內在的聯系規律。在當代教學要求中，最基本的要求是要培養并訓練學生的思維能力。而在傳統的語言教學過程中，這些都是在實驗室內部來完成的，教師基本上是學生主要知識的來源。而且教師將知識向學生傳授時，并不管學生是否喜歡、是否有興趣，導致學生只能被動聽、消極接受。然而在數字化的多媒體語言實驗室中，學生基于教師指導及網絡技術的幫助，可以進行探索，進而獲取知識，這樣就能豐富學生的想象力，培養學生觀察能力、綜合的分析能力、問題解決能力等，促進學生思維的縱深發展。而學生也可以在學習實踐中，從自身學習進度出發，點擊要學習的資源，自行控制自己的整體學習進程。
4 數字化的多媒體語言實驗室管理優化措施分析
4.1 實驗室管理人員
實驗室的管理人員是實驗室管理的第一負責人。管理員需要負責實驗室在教學上的安排、教學設備維護及各方面協調工作等。新形勢下對于管理員的要求也有所不同。首先，實驗室管理員應當樹立起要全心全意地為教員與學員服務的理念，在工作上應當具備責任心強、認真細致的素質；安排專人專室來負責不同語言室日常的管理及維護工作，如課前應當提前15～20分鐘，將語言室和室內的配電箱的電源打開；對于語言設備操作還不熟悉的教員，應當給予培訓與技術指導工作；課后，應當關閉室內門窗、空調等，并切斷配電箱的電源，確保所有設備都完好無誤，完善室內用電、防盜、防火等措施，要經常對語言室物品進行清點，并禁止他人在未經允許情況下帶出語言室中的物品。此外，實驗室的管理員除了要具備扎實的理論知識以外，還需要具備豐富的實踐經驗。并不斷鉆研相關業務知識以提高自身技術水平，還應當經常檢查室內設備的技術狀態，一旦發生故障，要能夠及時維修，以確保正常運行。
4.2 使用實驗室的教員
教師首先應當學習設備操作方法，在初次使用時必須進行培訓，只有掌握操作的要領之后才可以使用；使用時一旦出現故障，必須在管理員指導下排除故障，不能自己強行采取措施；在全數字化的多媒體語言實驗室中，設備的功能非常完善，對此教員還應當熟練各個功能模塊使用的方法，并結合教學的內容進行合理安排；教員還應當針對教學要求及教學內容，對實驗室使用做出合理規劃和安排，并于學期初時，制定需求計劃，提交實驗室的管理員，以作統籌安排；教員應當于課前10分鐘到達教室，詳細檢查室內設備與系統的運行，然后組織學生有序進入到實驗室中，并固定好座位，監督學生嚴格遵守座位號安排，一旦個別設備出現故障需要進行座位調換時，應當及時進行記錄，以便于管理人員及時采取措施。上課期間，教師應當嚴格遵守操作規程進行操作，如果設備正處在工作狀態中，不能離開實驗室或者找學生代管。此外，教員還應當教會學生怎樣使用實驗室內的設備，并協助監督好學生做好實驗室內的安全與衛生工作。在結束使用時，應當遵守操作程序關閉實驗室內設備的電源，并整理好設備儀器。實驗室中計算機只能用作教學，為了預防病毒的傳播，應當嚴禁運用個人U盤拷貝或錄入學生個人的資料。
4.3 實驗室上課的學生
學生作為語言實驗室中使用的主體，完善學生對于語言實驗室使用的管理工作，有助于大大降低設備故障率。對學生進行管理時，首先應當遵循自我教育與自我管理原則，如針對使用實驗室的班級應當指定專門的學生負責人。下課后，語言室的工作人員、學生的負責人，應當檢查實驗室中設備的使用、衛生等狀況，同時要做好相關記錄。學生在課前應當認真檢查好對應座位終端、主機、顯示器及耳機等設備的工作正常與否、桌面有沒有字跡殘留等，一旦發現人為損壞狀況，應立當即向教師報告，從而方便對相關學生進行責任追究。其次，針對學生管理僅僅依靠自覺也是不行的，在實驗室管理中，應當制定一套完整的管理規章制度，如學生在上課時，應當按照教員的指定座位表進行入座，沒有經過教員的同意不能隨意更換自己的座位。當學生使用終端時，禁止打開主機；使用主機時，禁止開終端。此外，學員上課時不可以隨意將鼠標、耳機、鍵盤、各種接線等拔下。制定完規章制度后，還應當利用技術等手段確保制度落實，如在機房中應當安裝管理系統，實時監控學生的學習狀況，并限制學生的運行程序，禁止學生在上課時玩游戲、看電影及聽音樂等。最后，核心設備應當加門、加鎖，禁止學生接觸這些設備，以有效保護實驗室內的設備。
5 結語
數字化的多媒體化語言實驗室廣泛應用，能有效地提高學生作為學習主體的積極性和主動性，并切實有效地提高語言教學的質量。但是由于實驗室存在人流量大、時間長、設備操作等問題，在管理時也面臨著許多挑戰。實驗室管理和維護非常重要，然而管理過程異常復雜。這需要實驗室管理員及所有使用者共同協調，來確保實驗室運行的正常。特別是實驗室管理人員應當做到與時俱進，不間斷學習及更新實驗室的管理理念及管理方法，從而提升專業素質與管理水平。
（山西省呂梁學院，山西 呂梁 033000）
參考文獻：
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他先后輔導學生在國際奧林匹克信息學競賽（IOI）獲“八金、三銀、二銅”，編寫出版了28本計算機教育專著，輔導學生獲國際獎牌數、著述的學術層次和專業影響在全國中學教師中實屬罕見。他曾先后獲得國務院特殊津貼專家、全國優秀教師、全國中小學計算機教育先進工作者、市優秀教育工作者、市十佳大眾科學獎、連續四屆區專業技術拔尖人才等殊榮。
小鄭老師：王老師，您在國際信息學奧林匹克競賽中人稱“江湖郎中”，這說明您在指導學生的過程中對個中問題極具洞察力。對于一些教師來講，如何從“菜鳥”修煉成為個中高手，您能否給開一劑良方？
王建德：我無法為所有信息科技教師“開一劑良方”，因為每位教師的教學對象和教育環境不一樣，教學風格也不一樣。教學在很多方面是屬于原生態的東西，體現出教師的個性，“教無定法”。這里，僅介紹一些自己的做法，或者說本人“菜鳥”修煉的歷程，但愿能對他人有所啟示。
從心理素質開始發現超常學生
怎樣發現那些具有優異的先天素質和良好的個性心理品質的學生，是競賽取勝的首要因素。習慣上是通過大面積篩選，層層測試選拔，最后遴選出算法基礎扎實、編程技能嫻熟、解題能力突出的尖子。這是人們通常采用的一種選拔策略。而我對學生的選拔卻另辟新徑，在培訓活動中考查、從心理素質開始發現。一開始不搞選拔，盡可能多地吸引學生參加到培訓活動中來。課程設置由淺入深地分為三個階段：第一階段是編程語言和匯編環境；第二階段是數據結構、基礎算法；第三階段是人工智能搜索、圖論、組合數學、統籌規劃、計算幾何等。
隨著知識層次的提高、難度的加大以及學生學習意志和能力間的差異，部分學生相繼在某階段學習中被自然淘汰。對于繼續接受培訓的學生，我不僅通過分段測試的成績考核其能力，而且還注意從他們提出的每一個算法見解、編寫的每一個程序、平日里的精神狀態與思維表現以及環境壓力下的心理變化中去洞察其隱藏著的超常潛質。
把學習動機與興趣的培養放在首位
“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”在培訓活動中傳授知識固然重要，但更重要的是激發學生的興趣，讓學生好學、樂學。我是從下述五個環節入手，培養學生的學習動機與興趣的。
（1）激發學生主動追求自身思維品質的優化。來我這兒學習的中學生，尤其是優秀生或高中生已普遍具有積極從事獨立的智力活動的傾向，對于認識自己的智慧和力量感到精神上的滿足。不少學生之所以熱衷于培訓活動，這是一個重要的原因。因此我在第一節課上總是結合獲獎選手成才的經歷，向學生指出優秀思維品質的主要特征。每次在我講授時，學生都情緒振奮，表現出極大興趣。這樣做的目的就在于變學生思維品質的無意識追求為有意識的主動行為。
（2）多鼓勵，在為學生創設成功的機會上下功夫。心理學研究表明，成功的信息越多，自信心就越強。記得當初有一位女學生在NOI中得了一個三等獎，回家后哭了幾天，私下對母親說今后再也不碰計算機了。為了幫助她樹立信心，我強求她重做NOI的試題。仔細測試后鼓勵她說：“你不能小看自己呀，你的分數已接近國家集訓隊的水平。你熱愛計算機，有潛力學好計算機，但不能一遇挫折就忍痛割愛。用這種精神狀態做事，任何事也不會成功。”這位學生聽后很受鼓舞，鉆研的勁頭更足了，第二年NOI的成績上升為二等獎。但在當年的國家組隊賽上再次失利。我還是熱情地鼓勵她：“這次你比往年進步了。只要你對競賽現場和題型的適應性再提高一步，你一定會成功！”幫助她確定成功的自我意向、堅定信心。她不斷努力，在以后兩年的NOI上一躍而為第二名和第一名，并在IOI上獲金牌，成為當時首位在NOI和IOI奪魁的女選手。
（3）指導學生形成積極向上的社會價值觀念。理想是一個人的奮斗目標，理想與品德是一致的，是人生觀的核心，在非智力因素中具有導向功能的因素，也是學習動機和興趣中具有長遠目標和長期效應的動機成分。因此，我在培訓中注意指導學生認可和選擇積極的社會價值觀念，并幫助其建立相應的價值體系，讓學生把學習與個人前途、四化需要、事業追求聯系起來，爭取將勇敢、頑強、正直等社會價值內化為學生個人品質，使其與學習的興趣相輔相成，形成良性循環，促進學生學習鉆研信息學知識的興趣得到進一步的升華和保持持久的發展。
教師要在教學中切實有效地把德育放在重中之重的核心地位，就要力避形式化，使德育與實際相結合，與學生的心智水平相結合，與教師的身體力行相結合。一位留學美國麻省理工學院的學生從國外寄回兩張照片，一張記載她在貧民窟修補失業者家門時的勞動場景，一張是沖刷廁所時的留影。她說類似這樣的活動，學校每學期都搞。美國是一個資本主義國家，在麻省理工這所培養“達官顯貴”和一流學者的學府尚且注意教育學生慈善助人、熱愛勞動，那么在我們社會主義國家，在培養合格公民素質的基礎教育階段，德育工作更應該被重視，常抓不懈，抓出成效。
關鍵詞：語音識別技術；計算機輔助語言；應用；綜述
中圖分類號：TP391.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-02
隨著全球化的發展，越來越多的人想掌握一門外語，而傳統的語言教學已不能滿足人們的這一需求。計算機輔助語言學習（Computer Assisted Language Learning，縮寫CALL）伴隨著這一時代背景應運而生。CALL是在一定的語言學和心理學的理論基礎之上，利用計算機技術和信息技術輔助、推進語言學習。目前，許多CALL學習軟件大多是把各類資料集成在一起，基本上不能對學習者給出有效的反饋信息。語音識別技術的應用使得CALL系統可以具有發音評測的功能，能夠幫助學習者及時發現和糾正錯誤發音，避免重復錯誤發音形成習慣，從而極大提高了學習者的學習效率。
一、計算機輔助語言學習（CALL）及其特點
（一）計算機輔助語言學習（CALL）簡介
語言作為我們的日常交流工具，在經濟全球化發展的今天，它的社會功能也越來越凸顯。隨著國際交流的日益頻繁，越來越多的人想掌握一門第二語言，語言學習也成為了教育領域的一大熱點。
語言學習的直接目的就是提高學生的交際能力，而這一能力最直接的體現就是口語表達。傳統的師生教學是語言學習的主要方式，在這種教學方式下口語的教學主要是采用教師講解發音方式和發音演示，學生跟讀訓練的方法。可以說這樣的學習方式在口語學習中是至關重要且卓有成效的，但卻是不夠的。隨著計算機技術和信息技術的迅猛發展，CALL已成為當今外語教學發展的一個新趨勢。作為一種新的學習方式，它主要是在一定的語言學和心理學的理論基礎之上，利用計算機和信息技術輔助和推進外語的教學。
CALL是外語學習的新趨勢，它在中國的應用已經有近20年的歷史，但直到多媒體技術的出現，它才真正進入外語教學的課堂。可以預見CALL作為一種教育技術在教學中的運用是外語學習發展的必然趨勢。
（二）計算機輔助語言學習（CALL）的應用及其特點
CALL始于二十世紀五十年代的美國，在語言教學中的應用始于二十世紀六十年代。其發展大致經歷了行為主義階段、交際法階段、綜合法階段[1]。
1.行為主義階段（Behavioristic CALL）
60年代，當時的應用主要為CAI（Computer-Aided Instruction）課件（courseware）的開發與利用，課件以行為主義（behaviorism）為理論基礎。按照該理論，斯金納設計了便于及時強化的程序教學機器和便于進行程序教學的程序[2]。程序教學主張把教學目標和內容分解成很小的單元，按照嚴格的邏輯順序編制程序，將教學信息轉換成一系列問題與答案，電腦呈現一個問題（S），學生提供一個答案（R），答對給予獎勵，答錯給予懲罰，獎勵或懲罰緊隨反應之后，這樣通過一步步地強化使學生掌握教學內容，最終達到預期的目標。
這時CALL軟件的特點是：計算機僅作為提供素材和指令的工具，將各知識點以固定方式組織起來；允許學生根據自己的步調自定學習進度和速度，但學習過程完全由計算機程序控制；計算機向學生提供大量的練習，練習的答案往往是唯一的，學生的回答沒有自主性和靈活性。
2.交際法階段（Communicative CALL）
20世紀80年代，計算機的功能大大加強，微機（microcomputer，或稱個人電腦 personal computer）開始應用于教育。CAI課件的設計原則轉向以認知心理學為主導，強調學習者的心理特征和認知規律，遵循認知的信息加工理論，把學習看作是學習者根據自己的態度、興趣、愛好和需要，利用原有的認知結構，對當前外部刺激所提供的信息做出主動、有選擇的信息加工。這一時期CALL軟件的代表是著名學者安德遜（Aderson）根據認知學習理論，研制出的”高中幾何智能輔助教學系統”，它實現了對學生求解幾何問題思維過程的自動跟蹤和控制。
這一時期CALL軟件的特點是：計算機能夠根據學習者的需求和特點進行個別教學，但由于心理學對人類學習規律認識不全面和人工智能技術的發展不成熟，CALL軟件離個別化教學還有一段距離。
3.綜合法階段（Integrative CALL）
80年代后期并持續至今，多媒體技術與網絡技術取得突破性發展，尤其是因特網的出現及其迅猛發展不僅改變了傳統的生產方式、生活方式和思維方式，也改變了人們的教育觀念和學習方式，引起了一場教育革命。
同時期崛起的建構主義（constructivism）學習理論成為這場教育革命中革新傳統教學的理論基礎。建構主義學習理論與認知語言學、社會語言學、第二語言習得的理論等構成綜合法的理論基礎。其中社會語言學的影響尤為明顯，它強調在語言學習中要為學生提供真實的社會交際，使他們能夠掌握社會所需要的語言技能（Warshauer&Meskill，1998）。而實現這一目的的最好方法是使學生參與有意義的任務型學習（task-based learning）。通過專題學習（thematic learning）、項目型學習（project-based learning）、協作式學習（collaborative learning）、跨文化學習（cross-cultural learning）等多種方法，在兼學知識、文化的同時學習語言。
這一時期CALL軟件的特點是：（1）計算機作為認知工具、情感交流及協作學習工具，起到導師、伙伴的作用；（2）提倡為外語學習創造真實的情境，開展有意義的、有創造性的語言交際活動；（3）提倡將語言的學習與計算機技能的學習及使用結合起來，培養學生具有21世紀網絡時代所需要的外語交際能力（Warshauer，1996；Warshauer，Shetzer，&Meloni，2000）。
由此可以看出，CALL經歷的三個階段伴隨著教育學、心理學、計算機技術和信息技術的發展而發展，CALL系統的設計也向著交互性、個性化、針對性和創造性的方向發展。
二、語音識別技術在CALL系統的應用
（一）語音識別技術簡介
語音識別技術，也被稱為自動語音識別技術（Automatic Speech Recognition，ASR），其目標是讓機器也能夠像人一樣具有聽覺功能，直接接受人的語言，能理解人的意圖，并做出相應的反應。
最早的基于電子計算機的語音識別系統是50年代由AT&T貝爾實驗室開發的Audrey語音識別系統，它能夠識別10個英文數字[3]；60和70年代，線性預測編碼（Linear Predictive Coding LPC）及動態時間規整（Dynamic Time Warp DTW）技術的提出有效的解決了語音信號的特征提取和不等長的匹配問題[4]，實現了特定人孤立詞語音識別系統；80年代和90年代，隱馬爾科夫（HMM）模型和人工神經元網絡（ANN）的成功應用，使得語音識別系統的性能比以往更優異，實現了大詞匯量、連續語音和非特定人的語音識別。隨著多媒體時代的到來，語音識別技術逐漸從實驗室走向應用，其代表有：Via Voice、Whisper、Voice Tone、Voice Action、Siri等。
21世紀，互聯網和移動通信技術的發展給語音識別帶來了新的契機，語音識別應用已經延伸到各個方面，如通訊領域、計算機語音檢索系統、自動化控制等。語音識別技術已經成為一個具有競爭性的新興高技術產業，是一門既有理論價值又有實際意義的重要學科。
（二）語音識別技術的基本原理
從技術上看，語音識別屬于模式識別的范疇，其系統結構與模式識別具有相似之處。不同的語音識別系統在具體實現細節上有所不同，但所采用的原理基本是相似的。首先要對輸入的語音信號進行預處理，并抽取所需的語音特征，在此基礎上建立語音識別所需的語音模板。在識別過程中，將輸入的語音信號的特征與己存在的語音模板進行比較，并根據一定的搜索，找出最優的與輸入的語音相匹配的模板。最后，給出計算機的識別結果。其識別過程如圖1：
圖1
（三）語音識別技術在CALL中的應用
隨著計算機技術和信息技術的發展，CALL已成為現代教育技術在教育領域一個重要應用。但最初的CALL主要應用在文字閱讀和語言理解能力的訓練，現存的CALL系統也大多側重單詞、語法的學習[5]，很少關注語言發音訓練。語音技術的不斷發展和成熟為學習者發音練習提供了可能，它在CALL中最直接的應用就是幫助用戶更好地練習語言發音。
CALL中引入語音識別技術，改變了傳統的語言學習方式，使得學習者能夠對自己的發音做出客觀的評價。基于語音識別技術的CALL已成為計算機輔助語言學習系統研究的熱點，不少公司和科研機構也投入了大量的人力、物力、財力在研究開發相關的發音學習系統，并且出現了一些較為成熟的產品。如“Pronunciation”、“Tell Me More”等，這些系統采用提供語音信號波形圖的方式讓學習者進行模仿，這種方式只是給學習者技術上的沖擊感，對改善他們的發音并沒有實際的幫助。國內許多英語學習軟件都是把各類英語資料（文本、圖片、音頻、視頻）累積在一起，基本上不能對學習者給出有效的反饋信息，即便加入了語音識別功能，其功能類似于復讀機，即只能給學習者提供發音演示、錄音跟讀的功能，如“說寶堂”、“e百分”等產品。由于很少有軟件會對學習者的發音做出一個整體的評分，也不能準確定位和檢測學習者的發音錯誤，更沒有對學習者的錯誤發音做出一個反饋和矯正，加之學習者因為自身水平限制，很難完全發現錯誤、糾正不正確的發音。故此，軟件發音錯誤矯正的功能顯得尤為重要。基于語音識別技術的CALL系統對于語言學習者來說是一個有效的輔助語言學習的平臺，為了有效的促進語言學習，它應該具備如圖2所示的功能。
圖2
通過分析我們可以發現，目前語音識別技術在CALL中的應用取得了一些進展，但是仍然有一些問題等待解決和克服。目前的一些困難和問題主要集中在產品設計理念和技術實現上兩個方面。
在產品設計理念上我們需要考慮以下幾個問題：（1）教育軟件的設計和開發應該應考慮學習者的需求，以學習者為中心；（2）教育軟件的設計應該考慮教育學和教育心理學的相關理論，避免書本知識的搬家；（3）考慮學習者認知的個體差異性，為學生提供多元化學習的認知工具。
在技術實現上我們需要考慮以下幾個問題：（1）選擇合適的識別基元以提高識別率；（2）對語音信號的端點更加精確的檢測，即判斷語音信號的開始和結尾以提高識別的準確率；（3）對給定的發音進行錯誤檢測和糾正，尋找合理的評分機制，并對學習者的發音進行及時、客觀的反饋；（4）提高預處理階段語音信號的信噪比；（5）選擇高效的識別算法以減少識別時的搜索范圍，提高識別速度。
四、結束語
本文分別介紹了語音識別技術和CALL，然后對語音識別技術在CALL中的應用進行了綜述，并探討了設計基于語音識別技術的CALL系統時需要考慮的問題。語音識別技術作為一種逐漸成熟的技術，它是基于語音識別技術的CALL系統的基礎與核心。基于語音識別技術的CALL是一種新的、有效的學習方式，它能夠有效的促進學習者口語水平的提高，也是CALL系統的一個重要發展方向。
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論文摘要 ：利用計算機生成模擬環境的虛擬現實技術，能將三維空間的意念清楚地表述出來，使學習者直接、自然地與虛擬環境中的各種對象進行交互作用。桌面式虛擬技術成本較低，便于在教育領域廣泛應用，它有利于創設新型的教學環境，強化學生學習的主體地位．激發學生學習的積極性和創造力，使教學獲得事半功倍的效果。
自20世紀 80年代以來，以多媒體技術、人機接口技術、傳感技術和人工智能等學科為支撐的虛擬現實技術迅猛發展，逐漸滲透到經濟、文化、軍事以及人們生活等諸多方面，成為近年來國際科技界關注的一個熱點。同時，虛擬現實技術也以極快的速度滲入教學領域，為教育的發展提供了一個極好的契機。對于教育事業來說，虛擬現實技術能將三維空間的意念清楚的表示出來，能使學習者直接、自然地與虛擬環境中的各種對象進行交互作用，并通過多種形式參與到事件的發展變化過程中去，從而獲得最大的控制和操作整個環境的自由度。因此，該項技術的發展在很多教育與培訓領域，具有明顯的優勢和特點。謀求虛擬現實技術更合理地應用于教育教學，為學習者創建更和諧的教育環境已成為一個新興的教育研究課題。
一、 虛擬現實技術應用于教學的原則
(一)促學為本，實用為先
所謂虛擬現實技術(virtuaI ReaIity，簡稱VR)，是指利用計算機生成一種模擬環境，并通過多種專用設備使用戶 “投入”到該環境中，實現用戶與該環境直接進行自然交互的技術；虛擬現實技術叮以讓用戶使用人的自然技能對世界中的物體進行考察或操作，同時提供視、聽、摸等多種直觀而又自然的實時感知。
虛擬現實技術應用于教育教學將以促進學習者學習為根本目的，先進的技術手段也將服務于教學需求。隨著虛擬現實技術自身的發展 ，已出現了多層次化的發展趨勢，按其交互和浸入程度的不同可以被分為桌面式、沉浸式、疊加式和分布式虛擬現實系統等四類。其中桌面式的虛擬現實技術通過相對低廉的硬件產生較真實的效果 ，比較簡單，需要投入的成本也不高，在教育領域內有著相當的發展遠景，易于普及。桌面式虛擬現實技術僅使用個人計算機和低級工作站，把計算機的屏幕作為參與者觀察虛擬環境的一個窗 口，使用簡單 的外部設備(如：鍵盤、鼠標、力矩球、立體眼鏡等)來駕馭虛擬環境和操縱虛擬物體。使學習者能夠在虛擬的學習環境中扮演一個角色，全身心地投入到學習環境中去，這對他們的技能訓練非常有利。利用虛擬現實技術，可以進行例如軍事作戰技能、外科手術技能、教學技能、體育技能、汽車駕駛技能、電器維修技能等各種職業技能的訓練。由于這些虛擬的訓練系統無任何危險，學習者可以反復練習，直至掌握操作技能為止。像北京航空航天大學計算機系虛擬現實與可視化新技術研究室在國家 863計劃支持下 ，作為集成單位，與國防科技大學、浙江大學、裝甲兵工程學院、中科院軟件所和解放軍測繪學院等單位一起建立 了一個用于虛擬現實技術研究和應用的分布式虛擬環境基礎信息平臺(DVENET)。在該平臺中可以實現包含遠程的數十個武器虛擬平臺在同一塊逼真地形下進行協同作業或對抗演練。參演人員 (即用戶)可以通過不同的交互方式控制真實的或虛擬的武器仿真平臺在虛擬戰場環境中進行異地協同與對抗戰術演練。
虛擬現實技術實現了皮亞杰“把實驗室搬到課堂上去”的設想與實踐，也符合建構主義學習理論關于“學習是一種真實情境的體驗”的觀點。
(二)樂用為本，適用為上
嘗試虛擬現實技術在教學中的運用，要求教師在教學設計中尋找到虛擬現實與教學的最佳結合點和切人點。虛擬現實技術運用于教學必須適當。目前來講開發一個虛擬系統耗時費力，并不是件容易的事，而我們的教學也不是所有的內容都需要運用虛擬現實技術，可以從時間效能上優化選擇，適合用多媒體技術的用多媒體 ，適合用虛擬現實技術的就用虛擬現實技術。
嘗試在教學 中運用虛擬現實技術必須適度，教學內容和表現形式必須統一，還要注意給學習者留下足夠的思考空間，運用不適當反而會使學習者沉浸在虛幻的世界中，難以自控。虛擬現實有其二重性：對于人的感官來說，它是真實存在的；對于所構造的物體來說 ，它又是不存在的。因此，能利用這一技術模仿許多高成本的、對人有危險的、或目前尚未出現的真實環境是極有價值的。例如，“仿真物理實驗室”系統中，就使學生可以通過親身實踐——做、看、聽的方式來學習。使用該系統，學生們可以停止時間的推移，以便仔細觀察彈簧振子在關鍵點的運動軌跡隨時間的變化過程；可以很容易的演示和控制物體的平拋運動的運動；還可以通過交互式數據模擬 “讓小車沿長木板勻速運動”等各種實驗，從而較深刻地理解物理概念和定律。虛擬現實技術應用于教學是一項全新的課題，沒有多少現成的經驗可以借鑒。但正因為沒有經驗，正因為困難重重，這個課題所擁有的創造空間必然是空前廣闊的。
二、虛擬現實技術運用于教學的功能優勢
虛擬現實技術是計算機產生一種人為的空闖環境，通過多種專用設備讓用戶在視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等多種感官上產生一種沉浸于虛擬環境的感覺。與傳統的人機交互技術相比，虛擬現實具有三個最突出的特征 ：交互性、沉浸感和想象性。這些特征應用于教育中主要有以下方面突出的優勢。
(一)創設 交互式學習環境，有利于促進學習方式的轉變
《新課程標準 》強調學生學習方式的轉變，積極倡導自主、合作、探究的學習方式，重視學生主動積極的參與意識和精神。運用虛擬現實技術計算機生成的學習環境，讓學習者可以從自己的視點出發 ，利用 自然的技能和某些設備對這一生成的虛擬世界客體進行瀏覽和互動。這種技術方法不僅僅局限于常規的屏幕顯示設備，而是多通道的人機交互模式，讓學習者感覺似乎離開了自身所處的外部真實環境，已經沉浸在虛擬世界中，成為系統的組成部分。此時學習主要不是依賴教師的講授，而是依靠學習者與環境的互動由學習者通過自身的感受 ，經過大腦思考和分析，形成目標實施策略，通過界面操作 ，系統接收信號，智能化地進行反饋，達到真正意義上的交互。這種探索性的學習，更有利于學習者進行自主的建構式學習。使人有可能從定性和定量綜合集成的虛擬環境中得到感性和理性的認識，進而深化概念、產生新意和構想，主動地尋求、探索和接受信息。這一學習方式和原來的接受型、被動型的學習方式從本質上是不同的。學習方式的轉變不僅僅是學習方法的轉變 ，還涉及學習習慣、學習態度、學習意識、學習品質等心理因素和心理力量。
(二)提供多元化認知工具，有利于促進師生角色的轉變
傳統教學中，教師往往直接掌握教學活動，學生的主體地位受到很大的限制，學生合作少，探索性、創造性不易發揮。虛擬現實技術使教師的角色由傳統意義上知識的傳授者 、控制者，轉變為學習活動的引導者、促進者和支持者。
虛擬現實技術可以從三維視覺、聽覺、觸覺或嗅覺等多途徑，讓學習者感覺自己融合在虛擬環境中，這不僅意味著把學習的主動權重新交給了學生，更意味著教師教的方式產生了根本的轉變：由灌輸變為啟發、由領導變為誘導、由命令變為幫助。從而使以教師為中心，學生圍著老師轉的教學模式變成以學生為中心，老師為學生學習提供支持。這種支持可能是直接面對面的幫助，也可能是通過環境變量的控制進行的間接的幫助。由學生 自己決定學什么，怎么學 。
(三)虛擬現實技術運用于教學的價值取向
1．從關注運用新興技術到關注教學內涵和效果
在教學中，新技術的使用都是為了提高教學效果。有時看似新鮮的技術反而阻礙了老師的創造思維，更改了原來的優秀教學計劃，固然使課堂活躍了、使學生活躍了，但這卻是以課堂內涵和教學效果的弱化為代價的。表面上看是將虛擬現實技術運用于教學了，實際上卻違背了教學的宗旨。在不斷的實踐中更多地關注運用新技術后，是否提升了課堂的內涵，是否優化 了教學效果，是否有利于促進學生發展?并且逐漸提高每次課堂教學、每個教學環節的效率的意識。
2．從關注少數學生到關注更廣泛的學習群體受到班級集體授課形式的制約
傳統的課堂教學中．教師對學生群體的關注往往不夠廣泛，往往只是比較積極的一部分同學活躍 在教師 的視野之內，而缺乏學習興趣和學習動機的學生往往保持沉默。在虛擬現實技術與教學的整合中，教師可以運用虛擬技術手段，盡可能使每一個學習者都身臨其境，感受學習氛圍，調動每位學習者的積極性，激發他們的學習動機 。
3．從關注知識的傳授與獲得到關注學生的學習過程與方法
在虛擬現實技術運用到教學的探索中，若很多教師依然如往常一樣將教學活動的重點放在相關知識的傳授和相關結論的告知上，虛擬現實技術所起的作用僅僅是輔助教師教學的工具，其啟發學習者思考、促進發展的內在功能并沒有被激發出來。學習者的學習不僅意味著是他接受 了多少知識或結論，更是一個發現問題、分析問題、解決問題的動態過程，如果沒有學習者的質疑、判斷、比較、選擇、分析、綜合，沒有多種觀點的碰撞和論爭，學習者很難學會獲得知識的方法。在虛擬現實技術運用的過程中，教師可以引導學生關注自己的學習過程，引導學生反思 自己在學習過程中所采用的方法，從而使學生學會學習。
隨著虛擬現實技術的發展和成熟，它將更準確地模擬和表現那些在現實中存在的，但在課堂教學環境下用別的方法很難做到或者要花費很大代價才能顯現的各種事物。利用其交互性、沉浸性和操作性的特點來表現教學內容 ，充分調動學習者的主動性和創造性，解決教學中的重點和難點，促進學習者對學習素材的探索，提高教育教學的效能。我們相信虛擬現實技術作為一個新型的教育媒體，能使真實問題通過虛擬手段獲得認知，解決以前無法解決的問題，將給教育帶來一系列的重大變革，并逐漸受到教育工作者的重視和青睞，最終在現代教育領域得到廣泛應用并發揮其重要作用，營造一個更和諧、更有效的教育環境 。
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關鍵詞：幻影圍棋；計算思維“落地”；C語言程序設計
0引言
隨著社會信息化的不斷發展，其他學科與計算機學科的融合越來越密切，對大學生計算機應用能力的要求也越來越高，用計算機解決問題的能力逐漸成為衡量大學生素質的標準之一。在我國，理工院校均開設計算機程序設計（C、VB、C#等）的必修課，它是繼大學計算機基礎之后的另一門計算機主干基礎課。通過本課程的學習，使學生正確理解并基本掌握面向過程（或者面向對象）程序設計方法，培養學生的程序設計和上機調試能力以及用計算機處理實際問題的思維方式和能力，為后續專業課程實踐和今后的工作提供相關知識。
近年來，以計算思維為核心的計算機基礎課程教學改革在各個高校廣泛開展，首先要做的具體工作就是解決計算思維能力培養的“落地”問題，即要將計算思維能力培養落實到具體課程內容與教學過程中去。啟發式教學和案例式教學就是計算思維“落地”的具體方法。
計算機博弈（Computer Game）也稱為機器博弈，是指根據各種棋類游戲規則，讓計算機模擬人的思維給出招法，與人或者另一臺計算機進行對弈。計算機博弈項目既有趣味性，又有策略性和對抗性，深受廣大青年學者的喜愛，并成為人工智能領域一項重要的研究課題。筆者研究幻影圍棋項目多年，在文獻[4]的啟發下，將程序中的部分基礎內容作為C語言程序設計的教學案例和實驗內容，制作C語言課程設計題目，讓學生在游戲中體會學習的樂趣，調動了學生的學習興趣，取得了良好的學習效果。
1幻影圍棋概述
幻影圍棋（Phantom go）是一項歐洲的棋類游戲，因為下棋規則是基于圍棋，采用9×9的圍棋棋盤，但是又在圍棋基礎上加入了信息不完全的限制，即下棋雙方均無法獲得對方落子的位置，有中間裁判可以看到雙方落子位置，進而給予雙方操作是否合法或者是否提子的指令來進行比賽，故稱為幻影圍棋。它是國際計算機奧林匹克大賽的競賽項目，也是我國大學生計算機博弈大賽的競賽項目，是一種集戰略、戰術和機會為一體的棋類游戲項目。如圖1所示，左邊是黑方棋盤，中間是白方棋盤，右邊是裁判棋盤。裁判的棋盤相當于一個9×9的圍棋棋盤，黑方棋盤中的白子是通過裁判的返回信息判斷出的部分棋子落子位置，信息是不完全的。這種不完全的信息，既增加了對弈的難度，同時也增加了趣味性和機會性。
2課堂教學實例設計
案例教學法是計算思維“落地”的最直接方法，一個好的案例在教學中會起到事半功倍的效果。筆者在指導幻影圍棋博弈項目的過程中，總結了一些適合C語言教學的例子，將C語言的知識與游戲程序有效融合，取得了較好的學習效果，部分實例見表1。
由于篇幅有限，下面只列出兩個實例的部分代碼。
實例1：幻影圍棋的界面設計
在C語言程序設計課程教學中，程序輸出運行結果都是DOS命令行式的，表示一個圍棋棋盤在初學者眼里似乎是不可能的。該實例利用輸出各種線條組合來表示一個棋盤，使學生對C語言程序另眼相看。由于方便顯示，我們用表格表示棋盤，每一個單元格表示實際棋盤上的交叉點。部分代碼如下：
實例2：初始化棋盤數據結構
在該實例中，利用了結構體類型定義變量表示落子的位置，用二重循環結構控制二維數組的賦值。
3上機實驗題目設計
上機實驗是C語言程序設計課程的重要教學環節，學生通過上機練習才能更好地掌握和理解C語言各個知識點，鍛煉并提高他們的程序設計和程序調試能力。設計實驗內容一定要有針對性和綜合性，而幻影圍棋程序綜合運用C語言很多知識點，不僅滿足上述要求，而且還增加了趣味性，使實驗效果更好。
例如：實驗1：統計棋盤上白子的數目和黑子的數目，部分代碼如下：
該實驗中將循環結構、選擇結構、二維數組3個知識點有機地融合，又實現了計數功能，解決了棋類游戲最基本的統計功能。由于篇幅有限，下面僅列出實驗題目。
實驗2：實現提子（吃子）的過程，并更新棋盤；
實驗3：隨機產生落子位置，并判斷是否該位置已有子。
4課程設計題目設計
課程設計是C語言程序設計的后續課程，目的是鞏固學生對C語言知識的綜合運用能力，增強學生用計算機解決問題的能力，即計算思維能力。該課程總共一周的時間，要求學生完成一個綜合性的程序設計題目。筆者基于幻影圍棋設計了一個課設題目，該題目有若干個功能，由一組同學（1～4人）完成，其中一人負責分工、總體程序框架建立及其他功能整合，最后綜合成一個簡單的幻影圍棋競賽程序，能夠實現人機對弈的過程。
課設題目：一個簡單的幻影圍棋系統
主要功能包括：①繪制棋盤：根據幻影圍棋規則繪制9×9的棋盤，并定義變量來保存棋局；②開局初始化：打印棋盤并將一些變量設為初始狀態；③先手選擇：選擇自己為先手還是對方先手（現代圍棋下法黑子為先）；④招法生成：即生成一個落子點，可以是隨機方法（最簡單），也可以用定式方法（固定走法）；⑤接收裁判信息并響應：每次落子之前，都要詢問裁判該位置是否合法，并且根據裁判返回信息做出落子、提子、猜子等策略選擇；⑥提子：根據裁判的提子信息，將部分己方的棋子或者對方的棋子提出，并更新棋盤。
以上各功能的設計，不僅綜合了C語言很多知識點，又集趣味性和創新性于一體，而且將完整的工程概念引入課程設計中，提高了學生C語言編程能力、創新實踐能力和團隊協作能力。
