應用專家系統提升現代遠程教育的智能化

摘 要人工智能（AI）特別是專家系統的不斷發展與成熟，為實現現代遠程教育的智能化、個性化提供了更好的手段和方法。本文通過介紹專家系統及其在現代遠程教育中的應用，進一步指出智能化是現代遠程教育的必然趨勢。

關鍵詞 專家系統；人工智能；智能化

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1671-489X（2007）12－0079-02

Using Expert System Promote Intelligentization of Distance Education//Lu Lijuan

Abstract With the development and mature of applying artificial intelligence， especially expert system， the distance education gets more methods in the Individuality and intelligence. Through the introducing of the Expert System and its application， the author points out the intelligence is the inevitable trend of modern distance education.

Key words expert system；artificial intelligence；intelligentization

Author’s address College of Education， Hebei University， Baoding，Hebei 071000

1 智能化是現代遠程教育發展的必然趨勢

隨著終身學習理念的出現和普及，現代遠程教育作為知識經濟和信息革命時代的新型教育方式，得到了全社會的充分重視，并獲得長足發展。它具有時空自由、資源共享、系統開放、便于協作等優點，可以為一切有學習愿望的人提供隨時隨地的全方位的服務。

近年來，隨著各種多媒體技術、網絡技術以及現代化通訊技術的發展，遠程教育得到了迅猛發展。與此同時，在實際操作過程中，人們發現由于技術的局限，好多實際問題難以圓滿實現，比如：如何根據不同人群的學習需要進行教學設計；如何實現個性化學習和協作化學習的結合；如何實現人性化、個性化的學習支持服務等。這些問題都制約著現代遠程教育的深入發展。實現現代遠程教育的智能化，構建一種新型智能遠程教學系統，這是一個大的發展趨勢。

綜觀其發展歷史，從第1代的函授教育、第2代的廣播電視教育到現在以應用多媒體技術和計算機網絡技術為基礎的新一代遠程教育，科學技術的發展和應用，已經成為現代遠程教育發展的重要動力。人工智能技術的出現與應用，使得現代遠程教育逐步走向智能化、個性化。人工智能技術的應用領域主要有自然語言理解、模式識別、機器學習、數據挖掘、智能檢索、機器人技術、專家系統、機器翻譯等方面。本文就專家系統在現代遠程教育領域的一些應用，從中觀層次給予介紹。

2 專家系統簡介

2.1 專家系統的概念

專家是指某一專業領域內專業知識和解決問題的能力達到一定水平的學者。在解決問題時，專家通常擁有一套獨特的思維方式，能較圓滿地解決這一類困難問題，或向用戶提出一些建設性意見。

專家系統（Expert System ，ES）是20世紀60年代中期發展起來的一門新興的人工智能應用學科，是計算機應用的新領域。專家系統(ES)是一種具有專家級水平的、基于知識的、智能化的計算機程序，是研究如何運用專家知識來解決某些專門問題而建立的人機系統的方法和技術。它在某些特定領域內，能以人類專家的水平動態地建立和解決該領域中的問題，在某些方面甚至可以超過人類專家。

專家系統是一個具有大量專門知識與經驗的程序系統，系統中存儲有某個專門領域中經過事先總結、分析并按照某種模式表示的專家知識(組成知識庫)，以及擁有類似于領域專家解決實際問題的推理機制(構成推理機)。系統能對輸入信息進行處理，并運用知識進行推理，做出決策和判斷，其解決問題的水平達到或者接近專家的水平，因此能起到專家或者專家助手的作用。

專家系統的出現，使得人工智能走向實用化的步伐又前進了一步。它實現了人工智能從理論研究走向實踐應用，從一般思維方法的探討轉入運用專門知識求解專門問題的重大突破。目前，它的應用已遍布各個專業領域，產生了巨大的經濟效益，受到了各行各業普遍重視，已成為當前世界各國的熱門課題之一。

2.2 專家系統的構成

一般的專家系統都由知識庫、綜合數據庫、推理機、解釋器和人機接口5個部分組成。它將某一領域的專家知識、經驗加以總結，形成規則，存入計算機中建立知識庫，并采用合適的控制策略，按輸入的原始數據進行推理、演繹，從而作出判斷和決策。

知識庫用以存取領域專家提供的專門知識；綜合數據庫反映具體問題在當前求解狀態下的符號或事實的集合；推理機制則識別全局數據庫中當前問題信息并選取可用知識進行推理，以修改全局數據庫，對問題進行求解；知識獲取機制即實現專家系統的自學習；解釋機制即回答用戶對系統的提問，對系統的求解過程或當前求解狀態提供說明。人機接口將專家和用戶輸入的信息翻譯成系統可以接受的內部形式，把系統向專家用戶的輸出信息轉換成人類易于理解的形式。

3 專家系統在現代遠程教育中的應用

專家系統是人工智能中的一個重要組成部分，它的發展和應用為現代遠程教育走向智能化提供了有力的技術保障。專家系統可以充當教育者的角色，它所擁有的大量的專業知識和專家經驗，足以使每個受教育者受益匪淺。目前，基于專家系統構造的智能化遠程教育系統具有以下幾個方面的功能：具備某學科或領域的專門知識，能生成自己的提問和應答；能夠分析學生的特征，評價和記錄學生的學習情況，診斷學生學習過程中的錯誤并進行補救教學；可以選擇不同的教學方法實現以學生為主體的個別化教學。

3.1 智能教學設計專家系統

教學設計仍然是少數教學設計專家的“專利”，在廣大教師中普及應用仍然有一定的距離。若能讓計算機幫助教師完成一些“機械勞動”，讓教師把更多的精力關注于學與教的過程和行為，實現教學設計自動化，將具有非常重要的理論和現實意義。例如，梅瑞爾等人研究與開發的ID Expert就是基于規則的專家系統。這種系統可以根據教學人員提供的信息，提出關于課程組織、內容結構、教學策略等方面的建議。

3.2 智能化計算機輔助教學系統（ICAI）

教學過程是一個復雜多變的教與學的過程，智能化計算機輔助教學系統其實就是一個教學專家系統，即使用專家系統的方法、工具構建智能CAI。它可以根據學生的特點、弱點和基礎知識，以最適合的教案和教學方法對學生進行教學和輔導，還同時具有診斷和調試功能。

一個智能計算機輔助教學系統一般由專家模塊、學生模塊、教學模塊、界面模塊和智能接口模塊組成，具備以下特點：能自動生成各種問題與練習，根據學生的學習水平與學習情況選擇與調整學習內容和進度，在了解教學內容的基礎上自動解決問題，生成解答，對教學內容有解釋咨詢能力，能診斷學生錯誤，分析原因并采取糾正措施，能評價學生的學習行為，能評價教師的教學行為。

3.3 智能網上答疑專家系統

目前，雖然網上答疑系統已經有了很大的改進，但是還存在很多實際問題，比如當教師不在時，問題無法及時解答；問題與答案一對一的單一數據庫，難以滿足學生對同一問題千變萬化的提問方式。智能網上答疑專家系統針對上述問題，整理專家的經驗知識，通過關鍵詞概率分析，搜索可能的問題及答案并顯示給學生。與其他網上輔助教學系統相比，智能答疑專家系統實現了自動推理、答疑。

3.4 智能決策專家系統

學習支持服務是現代遠程教育系統的重要構成要素。構建一個高效靈活的支持服務系統關系到現代遠程教育的發展和生存。但是當前遠程教育中的學習支持服務并不盡如人意，缺乏主動性、針對性和策略性。與專家系統相結合的智能決策系統 (Intelligent Decision Supports System)，具有豐富的知識，具備強大的數據信息處理能力和學習能力，更加符合人類智能的科學決策的能力，比傳統的決策支持系統具有更有效的輔導決策作用。

3.5 網絡教學資源專家系統

網絡教學資源專家系統是面向各種網絡教學資源的專家系統，其目的在于提供一個規范化的、高效的、智能的網絡教學資源的搜索、管理、應用、開發的平臺。管理功能表現為對專家知識庫、動態事實庫內容的增刪，對教學對象信息的管理。應用功能表現為對資源的搜索、使用，如任課教師用以形成個性的電子教學單元；學生用以學習、完成作業、進行自我評測等。開發功能表現為產生各種符合標準的積件資源；將知識點與教學策略、課程開發方法整合形成課程資源，整合的關鍵在于對網絡教學資源積件庫中資源的搜索、選取及與教學策略的融合。其中，資源的搜索和選取是網絡教學資源專家系統智能性的重要基礎，資源與教學策略的融合是網絡教學資源專家系統智能性的主要反映。

4 結束語

實際上，要開發一個性能良好，適用性強的專家系統并不是一件簡單易行的事，以上談及的幾項專家系統應用還不夠完善和成熟。但是應該相信，隨著時間的推移和技術的進步，未來專家系統的應用研究將會進一步加快現代遠程教育的智能化進程，為現代遠程教育注入新的活力。