專家系統在高校成人人工智能教育的應用初探

鄧先瑞

【摘要】本文以專家系統為研究對象，對專家系統的發展歷程、基本原理、設計思路進行了詳細的分析，結合高校成人教學熱點，探討了針對成人高等教育的專家系統的設計思路、運用范圍和發展方向。

【關鍵詞】成人高等教育；人工智能；專家系統；ITS

一、成人高等教育與基于專家系統的人工智能

成人教育與傳統教育有所區別。成人教育既需要在老師的組織和引導下系統地掌學習高等學科知識技能，而由于成人的學習能力和動機都很強，他們又大部分時間主要依靠自己的自學和自我教育來完成整個教育。成人高等教育是以問題為中心展開教育的，教育具有很強的實用性和即用性。在高等教育中，成人由于長期處于生產實踐環境中，因此自發地對實用的知識和技能有很強烈的學習動機，以提高自己的知識素養，而且成人由于思維相對成熟，邏輯思維、判斷推理和分析綜合等學習能力非常強，其學習主動性也非常高。為了推動成人高等教育的發展，基于專家系統的人工智能教育成為了新的教育手段。人工智能是基于計算機科學、信息論和控制論等多學科交叉綜合而興起的一門學科，人工智能的初衷是實現機器智能化，其智能系統的研究在多個領域取得了豐富的成果。而在教育領域，人工智能研究出來的基于知識模塊化的知識庫的專家系統就是代表之一，專家系統在高密度的知識數據庫上模擬人類的信息決策過程，因此智能化的專家系統具備一般的咨詢功能、學習功能和教育功能。而目前專家系統的教育功能在高校成人教育用途潛力十分大。它能通過解釋系統自身的決策過程和回答有關領域知識的詢問來達到相關教育目的，可謂人類的第二教師。

二、專家系統的設計思想

與傳統的程序設計有所不同，專家系統的設計屬于基于知識的程序設計（Knowledge一basedProgamming）。即專家系統的運行需要有一個知識庫作為支撐，該知識庫主要存儲著解決某領域的專門知識。如美國高校的GUIDON系統它可利用修正和誘導的方式來回答高校學生的醫學問題，SCHOLAR系統則可以智能回答美洲地理知識的問題。專家系統的模擬人的決策過程主要是通過知識獲取模塊從知識庫中抽取敘述性知識數據，機器通過推理模塊和解釋模塊對獲取的數據進行內部推理，從而完成人類的模擬決策。從它的運行基本原理決定了其基本由知識庫、推理機、綜合數據庫和解釋機制四個部分構成。知識庫負責專門領域的知識飯儲存和調取；綜合數據庫負責中間數據的存儲和調取；推理機負責通過某種記憶規則和邏輯對數據進行加工、分析和決策；解釋機制最終面向客戶端解釋決策行為。當前專家系統已經發展為擁有良好的人機界面和較強的調試功能的智能系統，在成人高等教育中逐步推廣，它能根據成人學習的特點，制定出最優的教學方法和教案，從而輔導成人在高校中的學習。

三、針對成人高等教育的智能教學系統設計

智能教學系統是一個構成先對復雜的智能軟件系統，主要由專家模塊、智能接口、學生模塊和教學模塊四個板塊構成。因此針對成人高等教育的ITS設計主要注意一下機電。第一，專家模塊主要負責儲存與成人教學領域有關的基礎知識，以及系統能基于儲存的基礎知識作出模擬決策的求解知識，專家模塊同時還要能評估一般成人的相應的知識儲備和認知水平，主要用來為成人高校教師實施具體的成人教學提供決策依據；學生模塊的設計要注意通過比較成人行為和專家行為，智能模擬成人的學習狀態，包括成人的知識儲備狀態、認知規律特點和成人個性特征等，評估成人對知識的認知狀況，用來反饋成人的學習狀態；教學模塊的設計主要依據相關成人高等教育教學原理，在科學的教學理論指導下確定合適的成人教學內容并以合理的教學形式在最適宜的時候展現給成人；智能接口模塊的設計要確保成人同系統間能進行充分的信息交流，保障成人能通過計算機可理解的形式同智能系統進行信息互動，同時ITS交互界面也為系統的決策結果呈現、用戶對決策信息的獲取提供途徑。

四、針對成人教育的智能教學系統的設計

目前針對成人高等教育的智能教學系統的開發的設計理念主要有行為主義理念、認知主義理念、人本主義理念、后現代主義理念以及建構主義理念，而目前能適用于成人教育的智能教學系統的開發理念主要是建構主義理念，建構主義理念認為人的知識形成的機制是在不斷吸取外來知識的基礎上調整、完善最后建構已有內化的知識體系，而成人一般都已經擁有相對完整的內化的知識體系，因此他們更愿意有選擇性地將外來知識進行內化，從而建構自己知識體系；在智能教學系統的功能開發上，較為側重成人的模型和成人與系統的接口的開發，一方面，成人本身具有內化的觀點和豐富的知識需求，因此系統要側重對成人的情感因素的開發，突出成人模型的開放性與動態性；在人機交互界面的開發上，智能教學系統要依據成人的認知特點，更注重界面的形象化和簡便化的設計。隨著智能教學系統的研究的發展，在一把的高校成人教育中，ITS的運用形式不再是傳統的以文本和圖形等相對單的形式，目前人工智能教學系統也逐漸朝著支持開放式教學方法的方向發展，如發現式學習法和探究式教學法等教與學的方式。

五、未來針對成人高等教育的人工智能系統的發展方向

從人工智能技術的發展趨勢來看，針對成人高等教育的智能教學系統會朝著以下幾個方向發展。

第一，智能教學系統與信息技術的結合。智能教學系統將與網絡技術、信息技術和數據庫技術等技術繼續高度融合，為提高高校成人教學效率提供技術支撐。

第二，人工智能系統的在教育研究領域間的集成，智能教學系統的應用還可以同其他人工智能應用領域相互結合，如智能教學系統與電氣工程智能系統的結合，它們相互兼容使用，可以在高校成人教育中繼進行更多的實踐教學。

第三，人工智能技術的潛力，人工智能的發展將會拓展更廣的領域，如計算智能與進化計算、人工生命技術、人工神經網絡技術等，人工智能技術的新的發展必將進一步促進智能教學的發展。

六、結束語

專家系統是人工智能技術和教育發展的結合的產物。當前高校成人教育中，以專家系統為代表的智能教學系統的運用是大勢所趨，智能教學系統主要擔任輔助教師進行智能教學的角色，而針對成人高等教育的智能教學系統的運用前景十分廣闊，智能教學系統的發展潛力也將十分大。

參考文獻

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