智能化教學輔助訓練系統的研究

谷浩彰 徐祥輝 楊舒

摘要：科學技術的進步與發展，傳統的教學模式已經無法滿足新時期素質化、個性化、信息化的教學需要。文中以蒙學智能自適應學習系統為例，探討了智能化教學輔助訓練系統的優勢與構成，旨在提高我國的教育水平。

關鍵詞：人工智能教輔系統;“蒙學”數學輔導;研究

中圖分類號：TP391.6 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0115-02

1 項目背景

人工智能教育模式是以多項人工智能理論，通過科技的方式來進行實際應用，以此來實現“因材施教”的目的。除此之外，新課改的教學中也強調了教育信息化是未來我國基礎教育發展的必經之路，由此可以判斷出大數據和實際教學相互融合必然會成為未來教學的重要方式。

2 傳統教學模式的痛點與AI教育的優勢

2.1 傳統教學的痛點

傳統的教學模式只重視學生成績的高低，無視學生的個性發展和實際的教學需求，教師資源嚴重不平衡、以及采用‘大班制的教學模式導致是許多教師在教學實踐中不能夠掌握學生真實水平、統一化的學習進度，這些缺陷和不足是傳統應試教育無法克服的硬傷。

2.2 AI教育的優勢

通過智能化推送保持學生專注度、同時克服老師資源不均等的問題;個性化針對學習，精準把握每個學生的學習進度和水平，按照‘AI+教育=因材施教的新型思維模式，能夠輕松地實現“老師+學生” 的二元有機體教學機制，為開展定制化學習方案，真正實現因材施教的目標打下堅實基礎。

3 自適應學習系統的構成與功能

3.1 蒙學智能自適應學習系統的構成

（1）獲取訓練樣本，目的是用于構建理想情況，在構建訓練模型的同時把知識轉化并輸出要素。（2）所謂的訓練模型其實就是由學科模型、教學方法模型、學生模型轉化而成，整個模型的關鍵構成是針對學生在學習過程中的理解能力、情感變化以及對于學習的認知力等方面進行了解，包括了自適應內容自適應測評自適應序列、輸出學習材料并推送給學生、對于學生學習所需要的各種資料和信息進行系統化地組織與分類。（3）在細節方面整個系統包括了圖論、各個學科的核心內容、概率圖模型、貝葉斯知識跟蹤理論、項目反應理論、神經網絡等方面。

3.2 核心技術應用

（1）知識圖譜。該部分的內容是負責搭建由知識點、知識關系、知識特征、知識屬性等元學習所必須的多元組，通過搭建知識圖譜的方式形成以知識點為核心，幫助學生完成教學訓練和完善學生的知識。（2）圖像解析課堂。利用智能視頻設備，捕捉授課過程里的學生多種姿態，包括了學生的表情、專注度、離席、舉手等一些列動作 與狀態，輔助教師判斷學生的學習狀態與感知效果。（3）音頻解析課堂。通過智能音頻設備，捕捉授課過程中產生的所有音頻，準確判斷課堂每個時間點所教授的知識點，精準把握學習進度、內容精度、學生回答準確性等學生狀態信息。

3.3 產品的核心理念

（1）通過不同的視角來分析學生的學習情況。與新時期的教學模式相比，在傳統的教學過程中學生學習成績的高低是一個學生學習能力高低的唯一標準，而且把學習成績與學生的智能相掛鉤;但是在智能學習平臺中學生學習成績的高低并不能說明什么，成績只是學生學習能力的一小部分。（2）個性化學習方案。通過每位學生在平臺中的學習數據，系統自動生成學習效果評估報告，根據評估登記，為學生推薦與其水平相適應的學習方案。（3）底層架構設計。基于深度學習理論，設計蒙學系統核心架構;完成APP核心功能點的梳理系統平臺需求分析;結合線下實際調研，完成學生、教師、家長各方對于智能平臺的需求分析。

3.3.1 產品功能實現-學生平臺

（1）順利地擺脫學習上的‘盲點。學習過程中存在的盲點是就是軟件平臺為學生的學習狀態進行信息采集與統計。（2）按照學生的具體情況會制定出一些針對性強的練習。當系統判斷學生在成功解決了學習中的盲點之后會按照顧學生的答題時長、錯誤的概率向學生再推送出幾道數學題，以此來了解學生對于知識的掌握情況。（3）提高學生的自主學習意識。學生在完成系統中規定的學習任務和學習目標后，如果學生有需要針對自己較差的方面進行提高，可以利用系統里的自主測試功能來自行選擇內容。

3.3.2 學生端功能

（1）數據信息。系統中的“數據信息”功能可以讓學生按照自身的學習方式來確認目前自己對于知識的掌握情況，然后按照具體的結果來設置相應的練習來提高自己、完善自己，強化自身的學習水平。（2）個人學習狀態報告。通過在教室部署攝像頭或者帶鏡頭終端，對學生課堂狀態進行自動監測，并將學生的狀態進行記錄、提取、分類整合成周度、月度、學期的狀態報告。

3.3.3 產品功能實現-教師平臺

（1）查看跟蹤：利用平臺中的該項功能教師能夠輕松、即時地掌握班級中每一個學生最新的學習情況，甚至可以精確到哪一章、哪一節。（2）進度指導：該項功能可以讓教師對班級里的整體進度有一個系統化、全面化的了解，并且按照學生的性格特點和學習方式設置相應的自主學習模式，蒙學系統會自行按照設置的內容推送出相對應的練習內容。

3.3.4 教師端功能

（1）教師微信端，顧名思義也就是說教師可以通過本人的微信號或者利用微信端登陸到蒙學教師端，該端口可以幫助教師了解當前作業布置的情況以及學生的對于教材中各個知識點的熟練成度。（2）學生狀態查詢：輔助教師了解學生課堂表現、學生學習自主性、學生在校身體狀況等，使原本難以評估的課堂效果，實現自動化監測和數字化評估，有效促進教學質量提升。

4 實踐運用

蒙學能夠自動生成個性化學業分析報告，老師可以根據學生的學習專注度和知識點掌握情況快速調整教學方案從而精準指導教學，因材施教不再困難。而且家長和學生個人也可以從個性化數據報告指引 下找到自己的薄弱知識點結構，從而更加有針 對性的針對薄弱項進行學習和相應知識點配置，精準學習讓課堂效率事半功倍。（1）針對學生薄弱項定制課后復習課程。知識元大數據通過人工智能和大數據算法， 即時統計出每個課時完成的時間、練習的知識點掌握情況，針對學生薄弱項定制課后復習課程并自動推送給學生，從此擺脫標準教輔的束縛。（2）個性化知識點推送：優秀學生吃不飽，差生缺失太多。知識元大數據根據學生知識點掌握情況自動生成個性化知識點復習課連同相應的練習推送，學習再也不是吃大鍋飯。（3）評測分析：學習綜合評測即時推送。

5 結語

綜上所述，與傳統的教學模式相比，蒙學系統的運用不但可以擺脫傳統固定化、單一化教學模式的束縛，對于培養學生的學習積極，強化學生的信息素養具有重要的作用，因此值得大力推廣。

參考文獻

[1] 金艷.“互聯網+”智能化實驗教學輔助系統在教學管理中的研究與應用[J].中國新通信，2018，v.20（10）：206.

[2] 王世兵.基于網絡的習題練習評價系統的研究與應用[D].太原理工大學，2010.

[3] 徐洪章.基于積件思想的智能化計算機輔助教學系統的研究[J].科技資訊，2006（12）：93-94.