人工智能的教育应用-概念、现状与发展资料课件.ppt
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- 人工智能 教育 应用 概念 现状 发展 资料 课件
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1、张剑平浙江师范大学 教育信息技术研究所teacher.zjnu/zjp人工智能人工智能的的教育应用教育应用 之之研究框架研究框架 AIAI教育应用的分类教育应用的分类智能教学系统及其发展智能教学系统及其发展AIAI教育及其现状教育及其现状机器人教育与创新能力培养机器人教育与创新能力培养AIAI的教育应用之研究框架的教育应用之研究框架人工智能的教育应用人工智能的教育应用什么是什么是“人工智能人工智能”人工智能人工智能(Artificial Intelligence:AI)是研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科是计算机科学的一个分支,也是一门交叉和边缘学科 人工智能研究处于信息技术发展的人
2、工智能研究处于信息技术发展的前沿前沿,它的研究和,它的研究和应用在一定程度上反映了信息技术的发展方向。应用在一定程度上反映了信息技术的发展方向。教育信息化是教育领域全面、深入地运用教育信息化是教育领域全面、深入地运用ITIT来促进教来促进教育改革的过程,新世纪教育信息化的风起云涌呼唤育改革的过程,新世纪教育信息化的风起云涌呼唤AIAI的教育与应用。的教育与应用。AIAI的教育应用的教育应用之之类型类型从应用对象看,从应用对象看,“计算机的教育应用计算机的教育应用”包括(包括(3L3L):学习计算机 (Learn about computer);用计算机学习(Learn with compute
3、r);从计算机学习(Learn from computer)。同理,同理,“AIAI的教育应用的教育应用”包括:包括:学习AI(Learn about AI)把AI作为学习对象,内容包括AI的基础知识、基本技能及其对社会的影响等。用AI学习(Learn with AI)学生把AI技术与工具作为学习工具,主要包括用AI来处理信息。从AI学习(Learn from AI)教师把AI作为一种辅助的教学工具来辅助教学、辅助测试、辅助备课、管理教学等工作。智能教学系统及其发展智能教学系统及其发展 AI在教育中的主流应用人工智能的教育应用人工智能的教育应用智能教学系统及其特征智能教学系统及其特征 智能教学
4、系统是借助人工智能技术,让计算机扮演教师的角色实施个别化教学,向不同需求不同特征的学习者传授知识、提供指导的一种适应性学习支持系统。就本质上看,以下系统是相同的:ITS,Intelligent Tutoring System ICAI,Intelligent Computer-Assisted InstructionIIS,Intelligent Instruction SystemAIS,Adaptive Instructional Systems 智能教学系统的特征:能了解学生的学习情况 能进行有针对性的教学1.可以用自然语言交互学生模型教师模型智能接口ITS系统的组成系统的组成教师模型教
5、师模型相当于相当于专家系统专家系统的推理机的推理机ITSITS 也称为也称为 教学专家系统教学专家系统ITS的国际研讨会届届时间时间地点地点论文数论文数7thAugust 30-Sept.3,2019Maceio,Alagoas,Brazil796thJune 2-7,2019Biarritz,France andSan Sebastian,Spain985thJune 19-23,2000Montreal,Canada674thAugust 16-19,2019San Antonio,Texas,USA653rdJune 12-14,2019Montreal,Canada752ndJune
6、10-12,1992Montreal,Canada781st1988Montreal,CanadaITS国际研讨会的论文主题 论文主题论文主题届别届别2nd3rd4th5th6th7th合计(篇)合计(篇)特邀论文特邀论文66565634ITS结构结构 856610540著作系统著作系统 42636829学生模型学生模型 1166641043教学策略教学策略 8756531协作学习协作学习0753621认知模型认知模型653317教学评价教学评价4325844教学代理教学代理5910327自然语言对话和分自然语言对话和分布式学习环境布式学习环境 12911121155智能远程教育智能远程教育3
7、58基于基于Web的的 ITS1521018模拟模拟369其他其他232022610990合计(篇)合计(篇)787565679879462ITSITS实例:实例:作者:美国南加利福尼亚大学信息科学学院 功能:临床医学诊断的教学 由模拟角色、解释引擎、会话管理器三部分组成,可以利用因特网进行远程教学。基于病例的临床诊断:系统向学生提供某一特殊的医学条件和病例,系统向学生提供某一特殊的医学条件和病例,让学生通过练习和让学生通过练习和ADELEADELE系统适当的引导来学习临床系统适当的引导来学习临床医学知识。医学知识。ADELEAgent for Distance EducationLight
8、EditionITSITS实例:实例:ZZ智能教学系统 由中科院张景中院士主持开发的智能教育系列软件,包括初中代数、三角函数、解析几何、立体几何、初中物理、初中化学等多个软件。基本功能:能够进行智能解题、人机交互、自动推理和动态作图。该软件已经通过审定并作为教育部推荐软件列入中小学教材图书目录。ITSITS的发展:的发展:智能代理 代理(代理(AgentAgent)一种具有智能的实体,它具有自主性、反应性、适应性和社会性等基本特性。教师代理教师代理 运用自身的推理机制,在了解学生实际情况的前提下,产生恰当的教学策略。学生代理学生代理 充当学习者的学习伙伴或知心朋友,与学习者进行平等的讨论、交流
9、。实现智能化信息服务实现智能化信息服务 可以充分发挥其主动性、智能性和协作性,为用户提供方便简单的信息搜索、处理手段,提高学习者的信息获取、处理能力。ICAIICAI的发展:的发展:知识库系统 任务:存储记忆全部智能检索所需要的知识,并利用知识库的知识推导出新的知识。基本功能:能理解自然语言,允许用自然语言提出各种询问。能理解自然语言,允许用自然语言提出各种询问。具有较强的联想能力,能根据对需求的大致描述找到有关知具有较强的联想能力,能根据对需求的大致描述找到有关知识。识。具有推理能力,能根据存储的知识,演绎出所需的答案。具有推理能力,能根据存储的知识,演绎出所需的答案。具有较强的知识获取能力
10、,并具有自学功能。具有较强的知识获取能力,并具有自学功能。目前的研究侧重于知识检索,即智能数据库系统。目的:提高对网上信息的管理和检索能力目的:提高对网上信息的管理和检索能力热点:数据仓库系统、数据挖掘热点:数据仓库系统、数据挖掘 ITS的发展趋势的发展趋势 自组织与个性化的信息系统新的人工智能研究趋势 New AI:Toward Self-Organizing and Personalized Information Systems 克劳斯.迈因策尔(德国奥克斯堡大学跨学科信息科学研究所所长)现代社会最能被预见到的特质就是它的不可预见性。杜德斯达(美国密西根大学前校长)ITS的发展趋势的发展
11、趋势 现代学习理论的应用现代学习理论的应用 将现代学习理论用于ITS,可以激发学生的学习兴趣和学习主动性,为学生建构知识提供有效的信息,满足学生个性化学习的需求。智能代理技术的应用智能代理技术的应用 智能代理技术是由各种技术支撑着的,许多实用的应用特性的集合,系统正是利用这些特性来扩展并达到能自动执行用户委托任务的目的。自然语言处理技术的应用自然语言处理技术的应用 通过自然语言人机接口更加方便地进行人机交互;实现知识点之间的层次关系和复杂的语义联系;技术实现知识的查找和利用;进行跨语种的知识学习。虚拟现实技术的应用虚拟现实技术的应用 虚拟现实技术是多媒体技术的最新发展,在ITS中,可以通过在虚
12、拟环境中的亲身体验,来达到演示、操作的教学目的,也为增强学生的学习实践提供了方便、高效的途径。人工智能教育及其发展人工智能教育及其发展 以我国高中新课程为例人工智能的教育应用人工智能的教育应用学习领域学习领域科目科目必修学分必修学分选修选修I I学分学分选修选修IIII学学分分语言与文学语言与文学语文语文1010国家为满足国家为满足学生的兴趣、学生的兴趣、爱好和未来爱好和未来发展的需要,发展的需要,在共同必修在共同必修的基础上,的基础上,各科课程标各科课程标准设置若干准设置若干选修模块,选修模块,供学生选择供学生选择。学校根据学校根据当地社会、当地社会、经济、科经济、科技、文化技、文化以及自身
13、以及自身条件开设,条件开设,供学生选供学生选择。择。外语外语1010数学数学数学数学1010人文与社会人文与社会政治政治8 8历史历史6 6地理地理6 6科学科学物理物理6 6化学化学6 6生物生物6 6技术技术信息技术信息技术4 4通用技术通用技术4 4艺术艺术艺术或艺术或音乐、美术音乐、美术6 6体育与健康体育与健康体育与健康体育与健康1111综合综合实践活动实践活动研究性学习研究性学习1515社区服务社区服务2 2社会实践社会实践6 6普通高中新课程概况普通高中新课程概况多多媒媒体体技技术术应应用用 算算法法与与程程序序设设计计数数据据管管理理技技术术 网网络络技技术术应应用用 信息技术
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