“移動互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”實踐教學(xué)考核系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

何毅 稅洪偉

摘要：本文利用移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)實現(xiàn)了實踐課程教學(xué)的智能化考核系統(tǒng)。系統(tǒng)通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，使得實踐課程的教學(xué)和測評過程更加智能化、科學(xué)化、精準(zhǔn)化和高效化，優(yōu)化了教師對實踐教學(xué)的組織、管理、監(jiān)督和評價的過程;同時能夠?qū)崟r實地反映每位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、實踐進(jìn)度，并將學(xué)習(xí)效果及時推送給學(xué)生本人，提高了實踐課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：實踐教學(xué);深度學(xué)習(xí);人工智能;移動互聯(lián)網(wǎng);考核系統(tǒng)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0186-01

0 引言

目前，以移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能為核心技術(shù)的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”已成為我國教育信息化建設(shè)的發(fā)展趨勢，引起了智能化教學(xué)和個性化學(xué)習(xí)人才培養(yǎng)模式新的變革。實踐教學(xué)是高等教育教學(xué)的重要組成部分，實踐教學(xué)的水平直接影響著學(xué)生對所學(xué)知識掌握的熟練程度和深入程度，從而影響學(xué)生的職業(yè)競爭力。目前高校對于實踐教學(xué)的考核還停留在偏重終結(jié)化的考核方式，對教學(xué)過程缺乏有效的過程化管理，缺乏信息化、智能化的教學(xué)平臺支持，學(xué)生只管課程結(jié)束一交任務(wù)了事，而教師只管布置任務(wù)并最終給個分?jǐn)?shù)，整個實踐教學(xué)過程沒有過程性的實時監(jiān)控評測，導(dǎo)致教學(xué)效果不好，學(xué)生的實踐能力沒有得到真正的提高，同時教師的教學(xué)水平也停滯不前，影響了整個實踐教學(xué)質(zhì)量的有效提高。

本文采用“移動互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”技術(shù)研發(fā)了實踐教學(xué)考核系統(tǒng)，通過對大數(shù)據(jù)挖掘、分析和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)建立了智能化、科學(xué)化的形成性考核平臺，完善了實踐教學(xué)的評價體系，真正精準(zhǔn)地檢驗出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和操作的能力，并通過學(xué)習(xí)診斷評估教學(xué)效果，促進(jìn)了學(xué)生的個性化成長，實現(xiàn)了教學(xué)質(zhì)量的提升。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

智能考核系統(tǒng)和智能移動終端通過網(wǎng)絡(luò)和移動信號塔訪問校園服務(wù)器，其中客戶端使用Apache Http協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，Web服務(wù)器采用Servlet響應(yīng)客戶請求，使用JDBC訪問后臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲管理。

系統(tǒng)主要功能如下：（1）實踐教學(xué)進(jìn)度智能化管理與監(jiān)督：包括實踐項目布置、小組分工、項目驅(qū)動教學(xué)過程管理、實踐項目開發(fā)過程監(jiān)督、實踐項目開發(fā)質(zhì)量階段性評價、實踐進(jìn)度檢測、實踐資料文件提交審核、實踐課程終結(jié)驗收評價。（2）實踐項目智能化評分：包括對實踐操作過程管理和監(jiān)督的階段評分、結(jié)合教學(xué)大綱考核計算公式智能化給出每個學(xué)生的實踐課程評分。（3）學(xué)生個性化實踐信息智能推送：包括課前課后自測、線上答疑，及時推送學(xué)生實踐課程學(xué)習(xí)情況、進(jìn)度及評分，在整個班級實踐項目開發(fā)情況的排名和狀態(tài)，學(xué)習(xí)情況提醒和預(yù)警信息。（4）實踐教學(xué)效果可視化展示：以圖、表、曲線和三維立體模型可視化展現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量分析結(jié)果，幫助學(xué)生和教師更清楚更直觀地了解教學(xué)效果。（5）教學(xué)數(shù)據(jù)智能化分析：包括智能化出題和閱卷，對項目代碼和報告進(jìn)行自動查重檢測。（6）教師課程教學(xué)效果評價：包括對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果給出及時的評價，對教師課程教學(xué)效果給出即時的反饋，并提供智能化分析曲線。

2 人工智能算法應(yīng)用

2.1 實踐操作智能評測算法

本系統(tǒng)建立一種輕量非對齊卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過大數(shù)據(jù)分析和深度學(xué)習(xí)實現(xiàn)實踐操作的智能化評測。將一個實踐操作過程分為若干個步驟，每一個步驟的正確實踐操作結(jié)果效果圖為一類，一類中還包含若干張各視角下的正確實踐操作效果圖。學(xué)生實際操作過程中系統(tǒng)會在每一步的指定完成時間點截圖拍照，傳給網(wǎng)絡(luò)模型，通過模型的分析給出該效果圖歸于每一類的概率，即系統(tǒng)會根據(jù)最高概率值評測出該學(xué)生本步驟的操作情況。例如系統(tǒng)在第三步截止時間點拍照的圖片，經(jīng)過模型的分析判別，得出圖片歸屬的最高概率類為第二類，即第二步效果圖，則可評測該學(xué)生實踐操作進(jìn)度較慢，反之如果得出該圖片歸屬的最高概率類為第四類，即第四步效果圖，則可判定該學(xué)生實踐操作熟練，進(jìn)度較快。當(dāng)然構(gòu)建類別的時候?qū)⒂幸活悶殄e誤類，為判斷學(xué)生操作的準(zhǔn)確情況提供依據(jù)。系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)生完成操作的進(jìn)度和精準(zhǔn)情況，最終根據(jù)教學(xué)中的權(quán)重公式給出最終實踐課程的分值。

2.2 試卷抽題算法

課前預(yù)習(xí)和課后自測中如何智能化組卷、閱卷。

2.3 查重檢測算法

包括實驗報告格式是否符合教學(xué)要求，實驗報告內(nèi)容是否符合教學(xué)要求，是否存在實驗報告內(nèi)容重復(fù)率較高現(xiàn)象等。另外針對計算機專業(yè)的學(xué)生如何對項目代碼進(jìn)行自動分析評價和查重檢測。

2.4 真實情景算法

針對實踐教學(xué)的操作過程還應(yīng)用了人工智能技術(shù)中的虛擬現(xiàn)實VR和增強現(xiàn)實AR技術(shù)，增加了實踐教學(xué)的真實情景操作體驗效果。

3 結(jié)語

本文研究并開發(fā)了基于移動互聯(lián)網(wǎng)的實踐教學(xué)智能化考核系統(tǒng)，該系統(tǒng)動態(tài)跟蹤實踐教學(xué)過程，智能化進(jìn)行學(xué)習(xí)的測評和評估，利用大數(shù)據(jù)與人工智能進(jìn)行學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，為教學(xué)評價提供客觀的評價依據(jù)，更全面地分析學(xué)生學(xué)習(xí)行為及學(xué)習(xí)結(jié)果，為后期精準(zhǔn)教學(xué)分析提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)，提高了實踐課程的教學(xué)質(zhì)量。同時幫助學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的知識薄弱點，為實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)提供了精確的數(shù)據(jù)支持。

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