一種計算機輔助教學(xué)專家系統(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，特別涉及一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]計算機輔助教學(xué)是以形象的演示、生動的畫面，給學(xué)生以耳目一新的感覺，不僅能替代一些傳統(tǒng)教學(xué)的手段，而且能達到的傳統(tǒng)教學(xué)無法達到的教學(xué)效果。但多年來的發(fā)展我們發(fā)現(xiàn)，計算機輔助教學(xué)還是存在種種弊端，比如在開發(fā)輔助教學(xué)軟件上，教師在運用和學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，都有較大的局限性。
[0003]現(xiàn)在的計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)，全部教學(xué)設(shè)計理論都是圍繞如何〃教〃而展開，很少涉及學(xué)生如何〃學(xué)"的問題，一般上課時用的課件都是事先根據(jù)教學(xué)要求而設(shè)計確定的，單純追求直觀和生動，忘記了作為主體存在的學(xué)生的主動性。制作出來的課件變成了 〃課件灌〃，進入一種〃人灌+機灌〃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，缺少了師生互動的環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，增加智能性，解決學(xué)生現(xiàn)場提出的種種問題以解決現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)致的上述多項缺陷。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案:一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，包括人機界面、推理機、綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫，綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫分別通過推理機與人機界面相連接；
人機界面:系統(tǒng)與教師、設(shè)計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:負責模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程，控制并執(zhí)行對問題的求解；
綜合數(shù)據(jù)庫:用于存儲領(lǐng)域內(nèi)的初始數(shù)據(jù)和推理過程中得到的中間信息；
專業(yè)知識庫:用于存儲領(lǐng)域內(nèi)的知識，可以通過輸入設(shè)備錄入相關(guān)知識。
[0006]優(yōu)選的，所述人機界面與綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫之間設(shè)有解釋模塊；
解釋模塊:對系統(tǒng)的結(jié)論作出解釋，回答用戶的問題，并將相關(guān)信息存儲至專業(yè)知識庫。
[0007]優(yōu)選的，所述人機界面和專業(yè)知識庫之間設(shè)有知識獲取模塊；
知識獲取模塊:將知識輸入專業(yè)到知識庫中，并負責維護知識的一致性及完整性。
[0008]采用以上技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明結(jié)構(gòu)的計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，輔助教學(xué)專家系統(tǒng)的知識主要包括專業(yè)知識的理論和相關(guān)經(jīng)驗兩部分。知識庫也分為兩部分:產(chǎn)生式規(guī)則知識庫和情況知識庫。將知識庫和數(shù)據(jù)庫中涉及到的專業(yè)術(shù)語、轉(zhuǎn)換為由數(shù)字和英文字母組成的代碼。這樣不僅能知識的輸入，而且占用計算機內(nèi)存小，從而提高了系統(tǒng)的運行速度。另外，代碼的規(guī)范化也避免了專術(shù)語的不一致性以及人為原因引起的輸入差錯。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)生提問的問題在規(guī)則知識庫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程，如果在推理過程中遇到規(guī)則知識庫中沒有的情況或者學(xué)生認為方案不理想時，則啟動案例推理，利用知識庫中的經(jīng)驗進行參照對比分析，為學(xué)生提供問題解決方案。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的框架示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0011]圖1出示本發(fā)明的【具體實施方式】:一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，包括人機界面、推理機、綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫，綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫分別通過推理機與人機界面相連接；
人機界面:系統(tǒng)與教師、設(shè)計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:負責模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程，控制并執(zhí)行對問題的求解；
綜合數(shù)據(jù)庫:用于存儲領(lǐng)域內(nèi)的初始數(shù)據(jù)和推理過程中得到的中間信息；
專業(yè)知識庫:用于存儲領(lǐng)域內(nèi)的知識，可以通過輸入設(shè)備錄入相關(guān)知識。
[0012]人機界面與綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫之間設(shè)有解釋模塊；
解釋模塊:對系統(tǒng)的結(jié)論作出解釋，回答用戶的問題，并將相關(guān)信息存儲至專業(yè)知識庫。
[0013]人機界面和專業(yè)知識庫之間設(shè)有知識獲取模塊；
知識獲取模塊:將知識輸入專業(yè)到知識庫中，并負責維護知識的一致性及完整性。
[0014]將人工智能應(yīng)用于計算機輔助教學(xué)中稱為智能計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)。智能型計算機輔助教學(xué)(Intelligent Computer AssistedInstruct1n,簡稱 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)專家系統(tǒng)。ICAI系統(tǒng)主要是在知識表示、推理方法和自然語言理解諸方面應(yīng)用人工智能原理。ICAI系統(tǒng)的構(gòu)成一般為三個基本模塊。一是知識庫模塊(亦稱專家模塊)，即問題解決專家系統(tǒng)，它包括了系統(tǒng)企圖傳授給學(xué)生的知識，代表了專家的智能活動；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；三是教師模型模塊(亦稱輔導(dǎo)模塊)，主要是一些輔導(dǎo)策略，它負責指明系統(tǒng)如何向?qū)W生呈現(xiàn)教材，代表了教師的智能活動。ICAI系統(tǒng)能夠充分調(diào)動學(xué)生的主動性，并能通過分析推理，對某具體學(xué)生做出適合的教學(xué)決策，達到因材施教的目的。在實際設(shè)計時，由于需要考慮的因素較多，系統(tǒng)比較龐大，同時也依賴于人工智能等技術(shù)的發(fā)展，因而要建立完善的ICAI還是比較困難的，特別是遇到互動問題的時候，就有點無能為力，因此我們引進人工智能的專家系統(tǒng)來解決這樣的問題。
[0015]專家系統(tǒng)是一個具有大量專門知識的知識處理系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)，借助專家的專門知識和推理方法，模擬家決策能力，解決只有專家才能解決的復(fù)雜問題。
[0016]形象思維模型:采用一般模型建立的輔助教學(xué)系統(tǒng)斷在面對某些復(fù)雜、缺乏特異性判別指標以及數(shù)學(xué)模型本身的問題時，效率非常低。老師回答學(xué)生提出的問題是一個面對復(fù)雜現(xiàn)場的創(chuàng)造性思維過程，它不是形式化的推理過程，而更需要〃直覺〃、〃頓悟〃和〃靈感〃。在問題求解時，老師通過學(xué)生的詢問，形成問題的初始映像，再通過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準模式比較，以某種匹配準則，搜索得到問題的解。
[0017]計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)的功能定位:如果我們開發(fā)的計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)是以替代老師講課能定位，但這實際上是不可能的。因為，好的模型是從實際中總結(jié)提取出來的，具有普遍適用性，但在處理復(fù)雜、多變和動態(tài)環(huán)境問題時效果并不理想。把解決問題過程簡單化、機械化，僅以知識的表示和推理作為核心，是難以對復(fù)雜問題進行分析、思考的，甚至有可能將其引導(dǎo)到錯誤的思路上。
[0018]本發(fā)明結(jié)構(gòu)的計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，輔助教學(xué)專家系統(tǒng)的知識主要包括專業(yè)知識的理論和相關(guān)經(jīng)驗兩部分。知識庫也分為兩部分:產(chǎn)生式規(guī)則知識庫和情況知識庫。將知識庫和數(shù)據(jù)庫中涉及到的專業(yè)術(shù)語、轉(zhuǎn)換為由數(shù)字和英文字母組成的代碼。這樣不僅能知識的輸入，而且占用計算機內(nèi)存小，從而提高了系統(tǒng)的運行速度。另外，代碼的規(guī)范化也避免了專術(shù)語的不一致性以及人為原因引起的輸入差錯。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)生提問的問題在規(guī)則知識庫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程，如果在推理過程中遇到規(guī)則知識庫中沒有的情況或者學(xué)生認為方案不理想時，則啟動案例推理，利用知識庫中的經(jīng)驗進行參照對比分析，為學(xué)生提供問題解決方案。
[0019]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，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，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，其特征在于:包括人機界面、推理機、綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫，綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫分別通過推理機與人機界面相連接； 人機界面:系統(tǒng)與教師、設(shè)計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:負責模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程，控制并執(zhí)行對問題的求解； 綜合數(shù)據(jù)庫:用于存儲領(lǐng)域內(nèi)的初始數(shù)據(jù)和推理過程中得到的中間信息； 專業(yè)知識庫:用于存儲領(lǐng)域內(nèi)的知識，可以通過輸入設(shè)備錄入相關(guān)知識。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，其特征在于:所述人機界面與綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫之間設(shè)有解釋模塊； 解釋模塊:對系統(tǒng)的結(jié)論作出解釋，回答用戶的問題，并將相關(guān)信息存儲至專業(yè)知識庫。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，其特征在于:所述人機界面和專業(yè)知識庫之間設(shè)有知識獲取模塊； 知識獲取模塊:將知識輸入專業(yè)到知識庫中，并負責維護知識的一致性及完整性。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，包括人機界面、推理機、綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫，綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫分別通過推理機與人機界面相連接，人機界面與綜合數(shù)據(jù)庫和專業(yè)知識庫之間設(shè)有解釋模塊，人機界面和專業(yè)知識庫之間設(shè)有知識獲取模塊，對智能化計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上,采用模式識別、正向規(guī)則推理和案例推理方法,提出輔計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)中專家系統(tǒng)的設(shè)計模型。這為計算機輔助教學(xué)領(lǐng)域的進一步應(yīng)用提供了新的啟發(fā)。
【IPC分類】G06Q50/20, G06F17/30
【公開號】CN105045829
【申請?zhí)枴緾N201510371867
【發(fā)明人】王遠志, 趙天
【申請人】王遠志
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月30日