鄧先瑞

【摘要】本文以專(zhuān)家系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)的發(fā)展歷程、基本原理、設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了詳細(xì)的分析，結(jié)合高校成人教學(xué)熱點(diǎn)，探討了針對(duì)成人高等教育的專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、運(yùn)用范圍和發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】成人高等教育；人工智能；專(zhuān)家系統(tǒng)；ITS

一、成人高等教育與基于專(zhuān)家系統(tǒng)的人工智能

成人教育與傳統(tǒng)教育有所區(qū)別。成人教育既需要在老師的組織和引導(dǎo)下系統(tǒng)地掌學(xué)習(xí)高等學(xué)科知識(shí)技能，而由于成人的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)機(jī)都很強(qiáng)，他們又大部分時(shí)間主要依靠自己的自學(xué)和自我教育來(lái)完成整個(gè)教育。成人高等教育是以問(wèn)題為中心展開(kāi)教育的，教育具有很強(qiáng)的實(shí)用性和即用性。在高等教育中，成人由于長(zhǎng)期處于生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)境中，因此自發(fā)地對(duì)實(shí)用的知識(shí)和技能有很強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，以提高自己的知識(shí)素養(yǎng)，而且成人由于思維相對(duì)成熟，邏輯思維、判斷推理和分析綜合等學(xué)習(xí)能力非常強(qiáng)，其學(xué)習(xí)主動(dòng)性也非常高。為了推動(dòng)成人高等教育的發(fā)展，基于專(zhuān)家系統(tǒng)的人工智能教育成為了新的教育手段。人工智能是基于計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論和控制論等多學(xué)科交叉綜合而興起的一門(mén)學(xué)科，人工智能的初衷是實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能化，其智能系統(tǒng)的研究在多個(gè)領(lǐng)域取得了豐富的成果。而在教育領(lǐng)域，人工智能研究出來(lái)的基于知識(shí)模塊化的知識(shí)庫(kù)的專(zhuān)家系統(tǒng)就是代表之一，專(zhuān)家系統(tǒng)在高密度的知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)上模擬人類(lèi)的信息決策過(guò)程，因此智能化的專(zhuān)家系統(tǒng)具備一般的咨詢功能、學(xué)習(xí)功能和教育功能。而目前專(zhuān)家系統(tǒng)的教育功能在高校成人教育用途潛力十分大。它能通過(guò)解釋系統(tǒng)自身的決策過(guò)程和回答有關(guān)領(lǐng)域知識(shí)的詢問(wèn)來(lái)達(dá)到相關(guān)教育目的，可謂人類(lèi)的第二教師。

二、專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

與傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)有所不同，專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)屬于基于知識(shí)的程序設(shè)計(jì)（Knowledge一basedProgamming）。即專(zhuān)家系統(tǒng)的運(yùn)行需要有一個(gè)知識(shí)庫(kù)作為支撐，該知識(shí)庫(kù)主要存儲(chǔ)著解決某領(lǐng)域的專(zhuān)門(mén)知識(shí)。如美國(guó)高校的GUIDON系統(tǒng)它可利用修正和誘導(dǎo)的方式來(lái)回答高校學(xué)生的醫(yī)學(xué)問(wèn)題，SCHOLAR系統(tǒng)則可以智能回答美洲地理知識(shí)的問(wèn)題。專(zhuān)家系統(tǒng)的模擬人的決策過(guò)程主要是通過(guò)知識(shí)獲取模塊從知識(shí)庫(kù)中抽取敘述性知識(shí)數(shù)據(jù)，機(jī)器通過(guò)推理模塊和解釋模塊對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部推理，從而完成人類(lèi)的模擬決策。從它的運(yùn)行基本原理決定了其基本由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和解釋機(jī)制四個(gè)部分構(gòu)成。知識(shí)庫(kù)負(fù)責(zé)專(zhuān)門(mén)領(lǐng)域的知識(shí)飯儲(chǔ)存和調(diào)??；綜合數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)中間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和調(diào)取；推理機(jī)負(fù)責(zé)通過(guò)某種記憶規(guī)則和邏輯對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、分析和決策；解釋機(jī)制最終面向客戶端解釋決策行為。當(dāng)前專(zhuān)家系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展為擁有良好的人機(jī)界面和較強(qiáng)的調(diào)試功能的智能系統(tǒng)，在成人高等教育中逐步推廣，它能根據(jù)成人學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，制定出最優(yōu)的教學(xué)方法和教案，從而輔導(dǎo)成人在高校中的學(xué)習(xí)。

三、針對(duì)成人高等教育的智能教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能教學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)構(gòu)成先對(duì)復(fù)雜的智能軟件系統(tǒng)，主要由專(zhuān)家模塊、智能接口、學(xué)生模塊和教學(xué)模塊四個(gè)板塊構(gòu)成。因此針對(duì)成人高等教育的ITS設(shè)計(jì)主要注意一下機(jī)電。第一，專(zhuān)家模塊主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)存與成人教學(xué)領(lǐng)域有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，以及系統(tǒng)能基于儲(chǔ)存的基礎(chǔ)知識(shí)作出模擬決策的求解知識(shí)，專(zhuān)家模塊同時(shí)還要能評(píng)估一般成人的相應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備和認(rèn)知水平，主要用來(lái)為成人高校教師實(shí)施具體的成人教學(xué)提供決策依據(jù)；學(xué)生模塊的設(shè)計(jì)要注意通過(guò)比較成人行為和專(zhuān)家行為，智能模擬成人的學(xué)習(xí)狀態(tài)，包括成人的知識(shí)儲(chǔ)備狀態(tài)、認(rèn)知規(guī)律特點(diǎn)和成人個(gè)性特征等，評(píng)估成人對(duì)知識(shí)的認(rèn)知狀況，用來(lái)反饋成人的學(xué)習(xí)狀態(tài)；教學(xué)模塊的設(shè)計(jì)主要依據(jù)相關(guān)成人高等教育教學(xué)原理，在科學(xué)的教學(xué)理論指導(dǎo)下確定合適的成人教學(xué)內(nèi)容并以合理的教學(xué)形式在最適宜的時(shí)候展現(xiàn)給成人；智能接口模塊的設(shè)計(jì)要確保成人同系統(tǒng)間能進(jìn)行充分的信息交流，保障成人能通過(guò)計(jì)算機(jī)可理解的形式同智能系統(tǒng)進(jìn)行信息互動(dòng)，同時(shí)ITS交互界面也為系統(tǒng)的決策結(jié)果呈現(xiàn)、用戶對(duì)決策信息的獲取提供途徑。

四、針對(duì)成人教育的智能教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

目前針對(duì)成人高等教育的智能教學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)理念主要有行為主義理念、認(rèn)知主義理念、人本主義理念、后現(xiàn)代主義理念以及建構(gòu)主義理念，而目前能適用于成人教育的智能教學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)理念主要是建構(gòu)主義理念，建構(gòu)主義理念認(rèn)為人的知識(shí)形成的機(jī)制是在不斷吸取外來(lái)知識(shí)的基礎(chǔ)上調(diào)整、完善最后建構(gòu)已有內(nèi)化的知識(shí)體系，而成人一般都已經(jīng)擁有相對(duì)完整的內(nèi)化的知識(shí)體系，因此他們更愿意有選擇性地將外來(lái)知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化，從而建構(gòu)自己知識(shí)體系；在智能教學(xué)系統(tǒng)的功能開(kāi)發(fā)上，較為側(cè)重成人的模型和成人與系統(tǒng)的接口的開(kāi)發(fā)，一方面，成人本身具有內(nèi)化的觀點(diǎn)和豐富的知識(shí)需求，因此系統(tǒng)要側(cè)重對(duì)成人的情感因素的開(kāi)發(fā)，突出成人模型的開(kāi)放性與動(dòng)態(tài)性；在人機(jī)交互界面的開(kāi)發(fā)上，智能教學(xué)系統(tǒng)要依據(jù)成人的認(rèn)知特點(diǎn)，更注重界面的形象化和簡(jiǎn)便化的設(shè)計(jì)。隨著智能教學(xué)系統(tǒng)的研究的發(fā)展，在一把的高校成人教育中，ITS的運(yùn)用形式不再是傳統(tǒng)的以文本和圖形等相對(duì)單的形式，目前人工智能教學(xué)系統(tǒng)也逐漸朝著支持開(kāi)放式教學(xué)方法的方向發(fā)展，如發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)法和探究式教學(xué)法等教與學(xué)的方式。

五、未來(lái)針對(duì)成人高等教育的人工智能系統(tǒng)的發(fā)展方向

從人工智能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，針對(duì)成人高等教育的智能教學(xué)系統(tǒng)會(huì)朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。

第一，智能教學(xué)系統(tǒng)與信息技術(shù)的結(jié)合。智能教學(xué)系統(tǒng)將與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等技術(shù)繼續(xù)高度融合，為提高高校成人教學(xué)效率提供技術(shù)支撐。

第二，人工智能系統(tǒng)的在教育研究領(lǐng)域間的集成，智能教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用還可以同其他人工智能應(yīng)用領(lǐng)域相互結(jié)合，如智能教學(xué)系統(tǒng)與電氣工程智能系統(tǒng)的結(jié)合，它們相互兼容使用，可以在高校成人教育中繼進(jìn)行更多的實(shí)踐教學(xué)。

第三，人工智能技術(shù)的潛力，人工智能的發(fā)展將會(huì)拓展更廣的領(lǐng)域，如計(jì)算智能與進(jìn)化計(jì)算、人工生命技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，人工智能技術(shù)的新的發(fā)展必將進(jìn)一步促進(jìn)智能教學(xué)的發(fā)展。

六、結(jié)束語(yǔ)

專(zhuān)家系統(tǒng)是人工智能技術(shù)和教育發(fā)展的結(jié)合的產(chǎn)物。當(dāng)前高校成人教育中，以專(zhuān)家系統(tǒng)為代表的智能教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)用是大勢(shì)所趨，智能教學(xué)系統(tǒng)主要擔(dān)任輔助教師進(jìn)行智能教學(xué)的角色，而針對(duì)成人高等教育的智能教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)用前景十分廣闊，智能教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展?jié)摿σ矊⑹执蟆?/p>

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