人工智能教育技术范文

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中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）16-3865-02

1 概述

2008年11月16日，中国科协成立50周年新闻会在北京召开。在新闻会上，“五个10”系列评选活动，即10位传播科技的优秀人物、10部公众喜爱的科普作品、10个公众关注的科技问题、10个影响中国的科技事件、10项引领未来的科学技术评选结果揭晓。10项引领未来的科学技术是：基因修饰技术；未来家庭机器人；新型电池；人工智能技术；超高速交通工具；干细胞技术；光电信息技术；可服用诊疗芯片；感冒疫苗；无线能量传输技术。

人工智能技术学科是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。指人类的各种脑力劳动或智能行为，诸如判断、推理、证明、判别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动，可以用某种智能化的机器来予以人工实现[1]。

通过《人工智能技术》课程的学习，使学生对人工智能技术的发展概况、基本原理和应用领域有深入了解、对主要技术及应用有一定掌握，并对现代人工智能技术发展的方向有所研究。通过人工智能技术课程的学习与研究，启发学生对人工智能技术的兴趣，培养知识创新和技术创新能力，并能将人工智能技术融入到今后所开发的计算机软件之中。

《人工智能技术》是一门众多学科交叉的新兴课程，其涵盖范围广，涉及知识点多，知识更新快，内容抽象，不容易理解，理论性强，而且需要较好的数学基础和较强的逻辑思维能力，这给该课程的讲授带来了一定困难。《人工智能技术》也是一门应用型学科，怎样将理论运用到实践中，使学生将学到的人工智能技术知识和思想运用到自己的实际课题，这也是该课程需要解决的问题之一。

因此，对《人工智能技术》课程教学来说，我们要了解课程的最新信息，把握课程的特点，帮助学生找到好的学习方法，使他们能充分发挥自己的创新思维能力，提高学习兴趣，该文给出了《人工智能技术》课程的教学与实践的探索。

2 教学与实践的探索

2.1 教材和实验教学内容的选取

1） 人工智能技术是整个计算机科学领域发展最快，知识更新最快，最前沿的学科之一。在教材选用方面，我们采用了蔡自兴教授等主编，由高等教育出版社出版的《人工智能基础》这本教材。蔡自兴教授的主要研究领域为人工智能、机器人学和智能控制等。这本教材是作者在美国国家工程院院士、普度大学教授傅京孙先生的指导和鼓励下编写，借鉴了国内外人工智能技术研究领域专家的最新研究成果和学术书籍的长处，该书比较全面地介绍了人工智能技术的基础知识与技术，材料新，易于理解，兼顾基础及应用[2]。

此外，我们还给学生自主学习提供多种类型的学习资料，其中包括参考书目，如：Russel S， Norvig P.等编著的《Artificial Intelligence： A Modern Approach》一书，人工智能技术国内外期刊，如电子学报，计算机学报，人工智能与模式识别，Artificial Intelligence，Journal of Artificial Intelligence Research，Engineering Applications of Artificial Intelligence和International Joint Conference on Artificial Intelligence，AAAI： American Association for AI National Conference等人工智能技术会议，使学生能够掌握人工智能技术的更多前沿动态，提高学习兴趣。

2） 配套的实验教学内容。《人工智能技术》是一门理论性和实践性都很强的课程，实践性教学环节对该课程尤为重要。除了完成课本上的作业之外，还注重实验教学，培养学生的创新能力、算法设计能力和编程能力。首先，每个章节设置相应的实验，而实验内容经过严格的考虑，如：五子棋游戏，产生式系统，旅行商问题，传教士和野人问题，BP神经网络实现简单的分类，遗传算法、人工生命程序等，要求学生运用所学章节的知识，独立地设计和实现实验内容。实验报告包括简述实验原理及方法，给出程序设计流程图，源程序清单，实验结果及分析等内容，通过这种方式，进一步加强学生的信息获取能力和研究能力。

2.2 教学方法和手段的改革

人工智能技术课程交叉性强，涉及面广，传统的教学方法手段单一，缺少交流，课堂气氛沉闷，激发不起学生的学习兴趣，教学效果不理想。人工智能技术这门课程内容抽象，如何激发学生的学习兴趣是本课程需要解决的主要问题，也是关系教学改革成败的关键。本课程需采用多种方法进行教学，以此来激发学生的学习兴趣。

1） 问题启发式教学。《人工智能技术》这门课程中有很多似是而非、引人入胜的问题，主要是用计算机模拟人类的智能来解决这种问题。在教学中，有目的的提出这些问题，鼓励学生思考，提出自己的想法和解决方案，并进行分析和比较，这样强化学生的主动学习意识，提高学习积极性[3]。

2） 个性化学习和因材施教。学生中存在计算机专业和非计算机专业本科毕业的差别，由于他们每个人的基础不同，有的计算机知识比较匮乏，因此有必要针对每个学生的学习进度，课堂作业和实验报告情况进行及时评估，对学生提出个性化的教学。例如：在实验教学中，要求有能力和兴趣的学生可以做探究性和创新性的附加实验，从而引导学生发挥个性的空间，而对稍微吃力的学生则要求完成基本的实验，更注重基础知识的学习和夯实，这样就能达到因材施教的目的。同时对不同层次的学生进行分析，进一步提出学习建议，并进行有针对性的指导。

3） 多媒体使用和多学科知识的融合。本课程PPT课件图文并茂，提纲挈领，便于学生理解。课堂讲授、板书与PPT手段相结合，注重课程中的关键词用英文表示，并适当指定英文参考书，使学生能够接触国外文献资料，加深对学习内容的理解，获得更宽广的知识。PPT课件运用了大量多媒体技术，如动画、声音、图像，通过动画和视频演示抽象的概念、算法和过程，使人工智能技术中抽象的知识形象化，在课件中融入了文学，历史等其他学科的相关知识，便于学生较好地理解知识难点和重点[4]。

4） 师生互动和课内外答疑。在教学中，改变了传统的老师讲，学生听的教学模式。针对人工智能技术的实用性，适当提问，收集学生学习情况，尽量使用实例进行讲解。设置了实验讲解互动课程，对于实验的讲解，学生可以提出疑问，然后在课堂上展开讨论，学生可以看到问题从提出、分析到解决的整个过程，让学生自己在讨论中总结结论。为了解决教学中存在的疑难问题，还设有课后答疑，使学生能将所有的问题都理解透彻。

5） 理论研究与实践结合。在教学内容的安排上，注重学生的理论研究和动手能力，适当布置一些课程相关的论文和实验编程。通过课程论文，可以培养学生钻研问题的兴趣； 通过查阅科技文献使学生掌握如何查找相关文献的技能，可以培养学生撰写科技论文的能力。通过实验实践，使学生可以更加清楚地了解人工智能技术基本概念和难点，也能了解算法的设计具体运行过程，并对其进行验证，提高了学生的编程能力和和学习兴趣。

6） 考试考核方式改革。本课程的考核考试也是一个值得探讨的问题，本课程应采用多种综合考试方法，注重学生对基础概念、知识和基本的技能的掌握以及理论联系实际的能力。平时作业考核成绩，实验实践教学成绩、提交课程论文成绩，以及最后的期末考试成绩形成一种有效的考试考核方法，促进学生主动学习，提高教学质量。实验的评价指标在于算法设计、编程的准确性和实验结果及分析。课程论文评价指是选题是否严谨科学和具可研究性，论文结构、思路是否严谨，论文内容科学性、正确性，能否提出自己的见解。考查查阅科技文献的能力主要通过是否查找到权威的、最新文献以及撰写是否规范。

2.3 学生学好《人工智能技术》课程的建议

《人工智能技术》是一门理论与实践相结合的应用课程，学生如何学习这么课程，也是我们应该探讨的问题。

学生应该正确看待《人工智能技术》这门科学的发展。人工智能技术孕育于20世纪30、40年代，形成于60、70年代，发展至今，人工智能技术只有短短60多年的历史，它是一门不断发展和完善的崭新学科，还有许多课题处于探索中，理论和技术还远未成熟，我们应该对它有科学的认识。

针对非计算机专业本科毕业的学生，除了课堂听讲之外，还应该课下自学该课程的先修课程，如：数据结构、离散数学等课程。人工智能技术中涉及到大量的数学知识，如：模式识别需要具有较好的概率论，数理统计知识，另外还会用到少量随机过程、模糊数学的一些知识。人工智能技术是一门应用课程，编程语言的掌握必不可少，涉及到SVM算法，粒子群算法，免疫算法神经网络，遗传算法等算法，实现这些算法要求学生具有较强的编程能力。

学生应该多读，多查阅资料，特别是国外的期刊文献和重要国际会议论文，多了解人工智能技术最前沿的信息，理论联系实际，加深对基本算法的理解，并将人工智能技术的知识运用到自己所研究的领域，以做到学以致用。

3 结论

人工智能技术在一定程度上代表着信息技术的前沿，该文对《人工智能技术》的课程教学进行了一些探讨，教学与实践效果有了显著提高，但仍然有许多方面还需要我们继续探讨和改进。

参考文献：

[1] 蔡自兴，徐光佑.人工智能技术及其应用[M].北京： 清华大学出版社，2003.

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中图分类号：TP393-4

所谓人工智能，就是利用人工方法在计算机上实现智能，也可以说是人工智能在计算机上的一种模拟。人工智能广泛融合了神经学、语言学、信息论和通讯科学等众多学科和领域。目前主要存在三条人工智能研究途径：一是以生物学理论为支撑，掌握人类智能的本质规律；二是以计算机科学为支撑，通过人工神经网络进行智能模拟，实现人机互动；三是以生物学理论为支撑。

1 人工智能技术的特征

智能技术主要分为两类，人类和计算机智能，两者存在相辅相成的关系。利用人工智能技术能够实现人类智能向机器智能的转化，相反，机器智能也能够利用智能教学转化为人类智能。

1.1 人工智能的技术特征。首先，人工智能具备非常强的搜索功能。该功能是利用相关搜索搜索技术实现对海量信息的快速检索，满足个性化信息需求；其次，人工智能具备很强的知识表示能力。具体来讲，就是人工智能对信息的行为，能够像人类智能一样，对模糊的信息加以表示；最后，人工智能具有较强的语音识别和抽象功能。前者主要是为了对模糊信息加以处理。而后者主要是为了对信息重要度加以区分，以便提高信息处理效率。用户只需要智能机器提出具体要求便可，至于复杂的解决方案就交给智能程序了。

1.2 智能多媒体技术。首先，人机对话更加灵活。传统多媒体在人机对话方面极为欠缺，导致教学单调乏味，不能取得预期良好效果，但智能多媒体却不然，他能够实现人机自由对话和互动，同时还能结合学生实际对学生的问题给出不同层次的答案。其次，教学可行性更强。由于学生在认知能力和个人素养方面都存在差异，而且学习主动性也不尽相同，人工智能必须要结合学生实际学习状况，为每一位学生设计制定个性化的学习计划和学习目标，对学生进行针对性较强的教学，真正实现因材施教。再次，具有强大的创造性和纠错性。前者属于人工智能的显著特征，而后者属于人工智能的重要表现方面。最后，智能多媒体具有老师特征。在实际教学过程中，智能多媒体可以对教学双方的行为进行智能评价，以便能够及时发现教学中的薄弱点，有助于实现教学相长，全面提高教学质量和教学效果。

2 计算机网络教育的现状

随着现代科学的进步，网络信息的发达，人们的教学观念和学习观念都发生了前所未有的改变，网络时代正全面到来。为了满足现代社会对人才的实际需求，培养大量现代化优秀人才，计算机网络教学模式业已成型并不断完善。目前，高校正规教学模式依然是现代教学主流，尽管在系统传授知识和规范培养人才方面具有无可比拟的优势，但在资金投入、效益创收和时空限制等方面具有很大的弊端，灵活性不足，无法有效满足现代教育的发展要求。

计算机网络教学对传统教学形成了巨大挑战，并产生了深远影响。它不仅有效弥补了传统教学的时空限制缺陷，而且赋予了教学极大的乐趣性，吸引了越来越多的人积极投身到网络教学建设中去，任何人无论何时何地都能够通过网络课堂去学习和提高。但目前计算机网络教学发展仍处于探索期，在实际运用方面还存在许多问题：第一，计算机网络教学中的学习支持服务体系尚不健全，导学手段和答疑方法还非常落后，由于各种原因，在服务方式上缺乏针对性、策略性和积极性；第二，计算机网络实验教学中存在着空间分散、时间流动和自主性差等问题和弊端；第三，计算机网络的系统承载能力和信息查询能力还十分有限；第四，如何实现计算机网络考试的开放性，确保考试的客观性、公正性、权威性，已经成为网络教学发展的瓶颈；第五，计算机网络教学中的核心支撑系统――CAI，还无法有效满足和适应网络教学的实际需求和发展要求。

主流CAI课件主要有两种，一种是单机版的初级课件，包括简单的Authorware课件、PPT幻灯片和图文网页等。一种是高级的网络版课件。该类课件主要以静态图文和动态演示组成的网页为主，以聊天室、电子邮件和QQ群等形式为辅，实现师生互动、网络答疑的一种改进型课件。初级课件在实际教学中以操作容易、更新及时和维护方便著称，但实际上就是传统教学手段的变相挪用。还有些课件，尽管在互动性方面有着不错的效果，但是制作繁琐、更新较慢和维护复杂。因此，高级网络课件是目前网络教学中的主流课件，已经成为了计算机网络课件的固定模板。改进型的网络课件有效地解决了传统多媒体在师生互动不足的问题。上述两类课件是现在最为常见的两种CAI课件，尽管两者都有各自的优势，但作为网络教学的重要手段，仍存在许多问题和弊端：无法实现因材施教，无法开展层次教学；作为教学的一大主体，学生在个性化交互操作方面仍有很大不足；对学习过程中出现的普遍问题无法进行智能统计、分析和评价等。

3 人工智能技术在计算机网络教学中的运用

3.1 人工智能多媒体系统。（1）知识库。智能多媒体已经不再是用来进行纸质媒体数字转化的工具了，它应该具备相应完善的知识库，而知识库里的教学内容要结合教学实际和学生现状进行针对性、个性化设计。同时，要实现知识库资源的高度共享，并及时加以更新和补充，如此才能充分发挥知识库的教学服务作用。（2）教学板块。教学板块的设计主要是出于教学综合性考虑的，教学方法的创新是其关注的重点内容。该模块的实现要以掌握专业知识、教学策略和人机对话等领域的知识为前提，结合学生实际学习现状和特点，利用智能系统的现代化技术手段对知识和相关教育措施加以高效搜索。（3）学生板块。及时掌握学生心理动态和学习状况是智能网络教学的一大特征，结合学生实际状况加以智能评判，进而加以针对性指导和个性化辅导，实现因人施教和因材施教，全面提高学习效率和学习质量。（4）用户模块。用户模块是智能系统无法忽视和省略的关键模块，整个智能系统的正常运行离不开人工程序操作，用户需要通过用户终端将教学内容上传到网络教学平台，才能顺利完成教学。

3.2 人工智能多媒体教学的发展。（1）加强与网络的结合。随着网络技术的成熟，智能网络教学与网络之间的关系日益紧密，多元化、多维度网络空间日益成为一种趋势。互联网具有信息量大、更新速度快、超时空性等优势，加强与网络的结合是人工智能计算机网络教学未来发展的重要方向。（2）加强智能的应用。人机对话、机器指导的教学模式将成为未来网络教学的核心模式，传统教师的角色将逐渐被计算机取代。最为典型的就是现代智能导航系统。（3）加强系统软件的研发。系统软件的更新日新月异，旧的系统软件已经无法有效满足网络发展的时代要求，加强系统软件的研发以便充分满足网络要求，更好地帮助学生解决实际问题，进而提高学习效率和教学质量。

4 结束语

人工智能技术在计算机网络教学中的运用将为现代化教育提供新的发展思路，将全面改善网络教学环境，拓展学习服务渠道，提高计算机网络教学质量，并有可能彻底打破计算机网络教育的时空限制，全面加强网络教学的开放性，实现网络学习的个性化、人性化和智能化，充分落实以学生为本的教学理念。未来CAI技术的进一步成熟将全面提高网络教学的整体格局，我们有理由相信，智能网络教学将迎来全新的发展春天。

参考文献：

[1]刘广钟，高军，刘，李吉彬.报文分析技术在计算机网络教学中的应用[J].计算机教育，2014（01）.

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一、思想品德方面

热爱并忠诚于教学事业，教学态度认真，教风扎实，爱岗敬业，工作积极，团结同志。工作中尽职尽责，做到教书育人，为人师表，自觉遵守学校的规章制度。认真完成教育教学工作任务，取人之长，补己之短。在今后的工作中，我会不断严格要求自己。

二、教学方面

本学期，我担任的是《机床电气控制》和《电工技术基础与技能》的教学工作。为了能更好的提高他们的学习成绩，在工作中认真学习新课程标准,使自己的教育教学水平不断创新，不断提高。

1、认真备课

课上的是否成功，很大程度上取决于课备得是否精彩，因此每节课我都认真作好课前备课。认真钻研教材，对教材的基本内容都弄清楚，了解教材的结构，重点与难点，掌握知识的逻辑，能运用自如，知道应该补充哪些资料，怎样才能教好。了解学生原有的知识技能及他们的兴趣、需要、学习方法、学习习惯，学习新知识时可能会有哪些困难，采取相应的预防措施。仔细考虑教法，解决如何把教材的内容传授给学生，如何组织教材、如何拓展教材，如何安排每节课的活动。甚至细化到自己的每句话应该怎么说，以便能调动起学生的积极性和求知欲，让他们对所教课程感兴趣，为能更好的学习打下基础。

2、积极上课

备课充分，能调动学生的积极性，上课效果就会好。但同时又要有驾驭课堂的能力，因为学生在课堂上的一举一动都会直接影响课堂教学。因此一定要组织好课堂教学，关注全体学生，注意信息反馈，调动学生的有意注意，使其保持相对稳定性，同时，激发学生的情感，使他们产生愉悦的心境，创造良好的课堂气氛，课堂语言简洁明了，克服了以前重复的毛病，课堂提问面向全体学生，注意引发学生学数学的兴趣，课堂上讲练结合，作业少而精。教师是每节课的组织者，所以，老师每天都要有充足的精神，让学生感受到一种自然气氛。这样，授课就事半功倍。

3、精心批改作业

要提高教学质量，一定要做好课后辅导工作，本年度由于疫情利用钉钉在线教学。在教学中，我有针对性的对一些学生尤其是后进生进行辅导，从最基本知识点着手，然后是电路结构和原理，每讲完一节课，我都要利用钉钉软件在线布置作业，讲解知识点，当天的内容当天完成，不让学生欠债。不断地给他们鼓励，经常询问他们学习上的困难，帮助他们解决问题，在批改作业方面，每一次都能做到全批全改，对个别学生错的地方、不会的地方，认真讲解，从不放任自流。

三.教育工作方面

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其实，当今是一个技术技能立国取胜和回归的时代。发达国家，非常重视科学，因为它要保持领头地位；后发国家，更加重视技术，因为它要先缩小与发达国家的距离；而所有的国家，都重视技术技能，因为它们是现实的生产力。日本在“二战”后就是先经由技术立国战略，走向复兴，而后才开始实施科学技术立国战略的；美国在国际金融危机后开始实施再工业化战略，提出要重返制造业巅峰和打造世界一流的劳动力；德国因为其强大的实体工业支撑和严谨的技术技能人才成长环境，得以成为欧洲经济的领头羊。这些，都是对技术技能重视及其成效的例证。

科学是找出自然界的固有规律，用数学或其它方式总结出的原理、定律、公式，是发现；技术是科学的应用，是人们用已知的原理创造出新的物件来为人服务，是创新；而技能是作为个体的人，完成某项任务的操作或心智活动方式，是直观反应，是能力表现的手段。因此科学是精练的，是少的，有唯一性；技术是广泛的，是多的，有多样性；技能更是普遍存在的，是每个人工作和生存的必须，当然每个人拥有的工作技能可以完全不同。

很多时候技术的重要性高于科学，因为科学原理是公开的而技术手段的保密的，即所谓科学无国界、技术有壁垒。技术技能是生产力的实现方式，技术技能强才能产品好、才能国家强。当然，科学的作用是基础性的，科学是技术的支撑，技术技能反过来又能促进科学的发展。我国作为一个发展中的大国已提出要走新型工业化的道路，其中制造业是重要的基础，因此需要重视技术技能积累和技术技能人才的成长。

2014年，《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》提出“制定多方参与的支持政策，促进技术技能的积累与创新”。技术技能的创新主要来自企业，而其积累则需要学校的参与，大规模、高品质的技术技能人才培养需要通过校企的协同，产教融合是根本出路。

总理强调打造高素质产业工人队伍对于实现中国制造2025目标至关重要，《制造业人才发展规划指南》提出支持基础制造技术领域人才培养、大力培养技术技能紧缺人才，而这需要加快实现产业和教育深度融合来完成。我们需要向各界呼吁：学习，绝不仅止于读书，还须面向实践。面向中国先进制造业未来，我们必须建立和强化校企协同育人的制度和机制。

首先，我们需要积极推动产业界⒂胙校人才培养，相关院校更是要主动开展与企业的协同育人工作。为此，需要打破将协同育人简单等同于“协同创新”、实施“联合培养”项目等思维局限，着力构建以新型制造业发展为导向的协同育人模式。把学校与科研院所、行业企业协同育人纳入制造业从研发到生产、从销售到服务的全过程，以创新链、产业链、价值链统领协同育人工作；制订完善相关法律法规，明确行业企业参与人才培养的责任、权利、义务；应用型院校的教学大纲、教学计划和培养方案制订必须征求相关企业和用人单位的意见，回归工程类院校“工程师摇篮”的办学使命；围绕产业链调整专业设置，对接制造业产业集群建设校企深度合作的专业集群，强化行业特色学科建设；注重从企业吸纳有经验的优秀专业人才进入教师队伍或兼任学校的教学工作，促进专业教学标准有效对接职业标准。

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作者简介：庄西真(1967-)，男，山东莒南人，江苏省职教科研中心副主任，副研究员，教育学博士。中国职业技术教育学会学术委员会委员。主要研究领域是职业技术教育、教育社会学。

中图分类号：G712　文献标识码：A　文章编号：1001-7518(2008)18-0031-04

技术工人的价值是整个企业价值的重要组成部分。技术工人的劳动既有体力的支出。也含有脑力劳动，特别是最近十多年来，企业加工设备的日益智能化，技术工人的劳动知识化趋势非常突出。人们常说的劳动创造世界，这个劳动实际上是指脑力劳动和体力劳动的综合，而非其中的一个方面。科研成果向现实生产力转化，关键依赖于技术工人的直接劳动。但是，我国技术工人队伍无论是数量还是质量都难以满足企业现代化的需要。据有关部门的统计显示，我国平均每100名高级蓝领就有102个职位供其挑选，而软件行业的缺口更加惊人，目前我国对IT技术人员的需求量为60万人，而缺口高达42万人。在日本、美国等发达国家，技术工人中高级技工占35％以上，中级技工和初级技工占50％和15％。而在我国城镇企业1.4亿职工中，技术工人只有7000万人，其中60％是初级工，高级工仅占3.5％。高级技工短缺、技工整体素质偏低带来的影响不可低估。目前我国企业产品平均合格率只有70％，不良品每年的损失近2000亿元。这也影响了科技成果向产品转化。当前我国科技成果转化率仅为15％左右，技术进步对经济增长的贡献率只有29％，远远低于发达国家的60％-80％的水平。在现有的技术工人培养培训制度下分析，“技工荒”的一个重要原因不能不谈职业学校的教学，因为我国职业教育法和相关政策规定，职业学校是培养技术工人的场所，其主要目标就是培养中初级技工。“技工荒”从一个侧面说明过去我们的职业学校教育教学是存在问题的，即使不能断然说职业教育没有为经济社会发展输送足够的技术工人，至少可以说职业学校的教学没有为那些有意成为技术工人的人打下比较扎实的基础。

那么问题在哪里呢?我个人认为。这与职业学校的教学不当有很大关系，教学不当的一个主要表征就是我们的专业课教学没有遵循技术工人操作技能形成的规律，没有根据这些规律来安排和设计教学。如果说这个结论成立的话。那么我们应该如何来改变这种局面，或者说，我们应该如何在职业学校教学中遵循技术工人技能形成规律，通过合理的教学达到提高学生操作和运用技能能力呢?我看首先是要了解技术工人是如何获得操作技能的，然后才能有针对性地进行培养。按照学术型人才成长的规律，用培养学术型人才的方法想培养出来操作技能型工人，无异于缘木求鱼，恐怕不会有好结果。本文试图借助于教育心理学观点，对技术工人操作技能形成过程、特点以及如何运用科学、合理的教学方法提高学生操作技能和综合职业能力进行分析。

一、技术工人操作技能的基本含义及特征

在解释技术工人操作技能的含义之前，让我们先对技能的内涵做一表述。技能是个体运用已有的知识经验，通过练习而形成的一定的动作方式。它包括初级技能和技巧性技能。前者是借助于有关的知识和过去的经验，经过练习和模仿而达到“会做”某事或“能够”完成某种工作的水平，后者则要经过反复练习，完成一套操作系统并且达到自动化程度。技能分为认知技能和操作技能，我们在本文中只谈操作技能，因为技术工人是指掌握不同熟练程度技能的工人。所谓操作技能是按一定要求完成操作程序的能力，联系到职业学校实际。操作技能就是指学生在教师执导下，运用所学专业知识，经过不断训练，最后形成的熟练而准确地使用某种工具完成特定工作任务的能力，比如用车床加工汽车零件的能力，用焊机焊接的能力等。这个定义至少包含以下几个信息：第一。操作技能是通过学习和练习形成的，也是在不断练习和实践中逐渐完善的，没有练习就不可能形成技能，更不可能形成技巧性技能；第二，操作技能是一种活动方式，是由一系列身体动作(身体借助于工具)及其执行方式构成的；第三，操作技能中的活动方式不是任意的动作组合，相反，各动作要素及其执行顺序体现了活动本身的客观法则的要求，符合活动的内在规律，不是一般的随意动作。换言之，技能是有规律可循的。判断操作技能是否形成的依据是必须了解学生在学习操作技能前学会了什么，学习后又掌握了什么，操作技能形成是一个由“不会”到“会”的过程，技术工人操作技能的形成是一个由“会”到“技巧”的过程。

所以说如何判断一个人的技能达到了熟练的程度显得非常重要，因为对熟练的操作技能特征做出描述，有助于职业学校教师在操作技能的教学过程中对自己的教学结果和成效进行评估：

第一，操作技能结构合理。我们说过技能是一系列动作的组合。技能熟练者在完成一个动作时局部操作技能有机组合成一个完美的系统，操作中没有多余动作。各项操作技能之间也没有相互干扰的现象。像弹琵琶，初学者往往一步步地来完成每一个音符，即先由谱子上的音符形成视觉形象，接着传送位置的表象，琴弦和手的视觉与这个表象的关系，以及如何移动手指按某个弦等。等学习者掌握了这一套动作之后，这些笨拙的中间环节就会被节省，可以由曲谱的视觉连贯引起手指适当的演奏动作。

第二，操作技能质量高。操作者的速度快、质量高，运用各项技能不但准确、稳定，而且协调、灵活。在操作技能学习的过程中，视觉控制只起辅助协调作用，主要依靠操作中肌肉的动觉反应，技能的运用基本接近自动化(经验化)。如熟练的司机在开车时，总是在不断地调整方向盘。动作速率快且准确，从而有效地避免撞车和冲出道路。使驾驶达到自动化。

第三，操作技能调节自如。熟练的技能操作者技能的控制主要依靠动觉反应。紧张感消失。技能操作达到高度自动化。各局部技能之间协调自如。如中央电视台10套搞的“360行”技术工人技能比赛(擂台)，一些参赛选手(技师或高级技师)，由于平时经过长期、大量的训练和实际操作，建立了牢固的技能基础。一旦投入到实际操作比赛中，心理上的紧张感会很快消除，调试、操作、加工、完成等技术一气呵成(如在气球上用钻头钻纸，纸透气球不破)，应用自如，并且能够在各种不利的情况下正常发挥其水平。

根据职业学校学生的主观情况和职业学校的客观情况，我认为职业学校的教学很难使大多数学生达到技巧型技术工人的水准，但是职业学校可以为学生未来的成长打下基础。

二、技术工人操作技能的形成过程

和从事技术设计的技术人员不同的是，生产技术工人需要用自己的双手把图纸上的设计变为产品，并要经得起市场和消费者的考验。因此，技术工人的动手能力尤其重要，特别是高级技工无论在理论知识和操作技能上都应该达到相当的水准，进入企业后。他们往往成为企业生产经营中的栋梁之材，是生产经营一线的领军人物。有句俗话说“三年学徒，四年帮操带”，这生动的说明技术工人技能的获得并非一蹴而就。由初级工变为高级工是个循序渐进的过程。高级工从中级工中产生，中级工又必须从初级工做起。一个技术工人的培养，学成一门手艺。少说也要在生产实践中摸爬滚打好几年。要能在企业生产经营中能够独当一面，有所发展更需要长时间的精心打造和磨练，方能成材。通过对一些职业学校学生在各自工作岗位中成长为优秀技术工人的经历的跟踪调查，再加上对《现代上海技师风采录》中100名技师(或高级技师)成长经历的分析，我认为技术工人的形成分为两个阶段：一个是在职业学校的操作技能的形成阶段，也就是打基础的阶段：再一个是在实际工作岗位中的技能发展阶段。职业学校是技术工人操作技能的形成的关键阶段，这一阶段的任务是使一些对企业和岗位技能要求懵懂无知的少年变成为对企业和技能初步了解的工人或初级技术工人(相对于高级技术工人，他们在操作技能方面还是“生手”)。

根据教育心理学对技能形成规律的研究，技术工人操作技能的形成过程大致划分为三个阶段：

1　认知阶段。这一阶段要激发学生的学习动机，认知所要学习的技能。认知所要学习的技能要在教师示范、言语描述和操作分析的基础上进行，使学生了解操作技能的各部分子技能及子技能之间的相互联系以及操作技能的关键点在哪里，从而理解整个操作技能的编制程序。学生在学习某项实际操作技能前，先要让他们了解操作的全过程以及全过程可分解成多少个简单动作，了解操作要求、操作的工具、工作方法和方式等内容以及操作过程如何自检、如何防止出错、如何注意安全等等。例如。讲解锯割操作时，应让学生了解锯割操作的加工范围、锯条选用和安装、起锯的方法、运锯的方式、运锯动作要领以及如何保证锯缝平直、防止锯条折断等。

2　联系阶段。这一阶段，学习者已经初步掌握了完整的操作技能，在此基础之上。通过大量练习，加强有用的反应。排除无用的反应。学生把各个子技能形成大的连锁。这一阶段特点是操作技能依赖视觉减弱。而增强了肌肉的感知力，子技能之间干扰减少，多余操作减少，发现错误能力增强。学生慢慢摆脱只对局部技能和一些概念、定理、公式的学习，从而转向更高要求的发展，即要求用定理、公式、概念等方法解释一些技能，并用局部单元学习来整合某一专业领域的工作任务。

3　自动化阶段。这一阶段学习者熟练地掌握了完整的操作技能，各子技能已经达到协调完善，并达到高度自动化。这一阶段教师的角色不再只是理论的传授者、讲解者。更多地是学生操作能力的观察者、协调者。在上一阶段的基础上，通过有目的和针对性的练习，使学生按操作熟练程度、工序完成的质量、速度和工作协调程度来评价自己的技能，调节自己的活动，最终形成协调和完善的操作技能。

通过以上三个阶段的学习，一个初中毕业生可以基本上掌握相关操作技能，但这离成为一个合格的技术工人还有很大的距离，就像一个师范大学的毕业生并不是一个优秀教师一样，还要经过在企业和实际岗位上的“摸爬滚打”，除了运用和巩固在职业学校学的技能以外，还要积累丰富的实际工作经验。我称这个过程为操作技能的发展阶段，也就是高级技师的成长过程，这个过程大致经过四个阶段：

1　高级新手(相对于从普通中学过来的工人)阶段：有一定基础的职业学校毕业生(或者初级技术工人)在实际岗位运用所学知识和技能的时候，他们会意识到实际工作环境中的一些因素必须考虑(而这些因素在职业学校中是没有遇到的)并调整自己的行为。

2　合格的技术工人阶段：经过一段时间的适应，积累了一定数量的工作经验后，合格的技术工人学会了处理冗余信息，既会使用通用规则也要考虑情景因素。他们能够根据具体情况进行判断。他们的行为目标非常明确，为了实现目标，他们能够有意识地作出计划详实的决策。

3　熟练的技术工人阶段：这一阶段的标志是技术工人形成了直觉或者“知道怎样”的知识，因为以往的经历使他们能够回想起曾经发生过的类似情景和采用过的有效措施，他们已经无须经过有意识思考就能采取行动。

4　高级技术工人阶段：这一阶段的标志是技术工人能够凭直觉轻松自如地、流畅地操作，熟练的操作技能已经成为他们自身的一部分，一般情况下，他们不需要有意识地进行决策或问题解决，他们会根据经验采取可行的行动。与此同时，他们还会对出现的新情况、新问题进行思考，根据经验和平时学习的新知识创造性地提出解决的办法，

上述两个过程的七个阶段，看上去都是操作技能的不断熟练的过程，其实前一个过程是在职业学校中进行的，后一个过程是在企业中进行的，相对于学校来说，企业是一个更真实、复杂，不确定因素更多的环境，也是一个技术工人真正形成的地方。

三、养成技术工人操作技能的有效措施

对于社会来说。一方面，人力资源学者、政府和企业有责任扭转社会对技术工人不是人才的糊涂认识，把对技术工人的使用和尊重放在与大学毕业生同等层次上来对待。只有做好了这种基础性、全局性的统筹规划工作，才能改变目前年轻人不愿当工人的现状。另一方面要尽快建立起适应青年技工成长、进步的激励机制。让他们感受到当一名技术工人并不比大学生差，通过全社会的奖励、表彰和树立先进典范来提高一线技术工人的“知名度”和“身价”，使在工作中做出成绩和贡献的技术工人不仅成为社会的明星，同时让他们在精神和物质上“名利双收”。只要有真本事，技术好，业务精。在生产经营中有过人之处，照样能成为企业发展的功臣，照样能受到社会和人们的尊敬，照样能在事业上有奔头、有发展、有前途。天下之才，无论是从事体力劳动的蓝领，还是从事脑力劳动的白领，只要能成就某项事业，造福于社会和人民，就是人才。

我们说技术工人不是职业学校能够培养出来的，并不是说职业学校在技术工人的成长中无所作为，恰恰相反，职业学校在养成技术工人操作技能方面的作用是不可替代的。

首先。了解、掌握各种职业操作技能的基本标准，把标准变为教学内容。国家已经对我国现在的职业情况进行了细化分类，并制定了相应的国家职业技能标准。对目前还没有职业技能标准的职业，各级职业学校可因地制宜，自己制订有关标准，或请有关行业的专家与学校相关专业的骨干教师共同研究制订。教师可以根据职业标准编写确定相关的教学内容，采取多种多样的方式对学生进行教授，使学生在具体的操作运用中进行掌握。比如教师可以通过多媒体教学，对计算机芯片、集成电路

等这些抽象的、细微的、不易观察的标准件做形象化的教学；还可以充分利用学校的实习车间、实训基地、合作企业。使学生对未来工作的企业和设备有直观的认识。进行操作技能考核时要严格按照部颁和省统一标准或学校标准来执行。通过学习与考核，使学习者不仅对某一专业技能包含哪些步骤有清醒、正确的认识。而且能对操作步骤中出现的差错做出及时纠正。特别要强调的是，学校所传授的某一领域的专业技能要尽量注意与具体企业实务操作相结合。

其次，要根据操作技能形成的不同阶段采取不同的教学措施。比如在认知阶段教学过程中，应启发学生运用已学过的知识来理解操作过程中的因果关系，通过教师讲解、演示，使学生对有关知识、工艺过程形成正确的概念，为规范化地执行每一个动作打下坚实基础，在这个基础上再进行初步练习。在练习开始时，教师要根据这一阶段学生注意范围小、忙乱、紧张等特点，要求学生只集中于个别技能练习。

在联系阶段要求教师在学生中加强对技能由单一到综合、由局部到整体的讲解，并要求学生对各项子技能做出整体匹配。由于在第一阶段学习者已经牢固掌握了关于技能简单、局部的要求。这一阶段教师所要做的就是正确引导学习者将局部、分散的知识结构汇总成某一专业领域内连贯、程序化的工作任务。教师依照动作顺序分别组织训练，使学生形成正确的视觉形象。在视觉形象的基础上，让学生通过自己的操作实践来模仿教师的示范动作，把正确动作的视觉形象与动作表象相结合，化为自己的局部技能。在这一过程中，教师应巡回观察，及时纠错，以防止错误动作养成习惯，影响整个操作技能的形成，，经过反复的操作训练，学生在动作视觉和动作实际效果的不断对比中，逐渐从依靠视觉控制动作发展到依靠动觉控制动作。在各个工序的动作技能形成的基础上，按照整个工艺过程，通过训练把局部的基本动作连贯起来，形成动作系统，进而掌握复杂的操作技能。在这一阶段中，要让学生学会把各个基本动作有机衔接起来，逐步消除动作间的过渡和干扰，增强协调性、稳定性、灵活性。使动作品质不断提高，速度不断加快，并使之成为自动化动作。在这一阶段练习中。练习作业要具有典型性，质量要求要高。这样才能提高练习的效率；同时。练习的多样性、趣味性会激发学生操作练习的兴趣，提高练习的主动性、自觉性，为整个技能的掌握提供保障。在整个操作技能培养过程中，应经常对学生的知识、技能、技巧进行检测，了解教学效果，发现问题，以便下一步对教学进行调整。一般可以从局部动作训练开始进行量化评估，每一个基本动作、每一个工件都及时认真进行评估，会对整个技能形成起到积极的推动作用。教师也可以采用现代化及多媒体等设施对学生的操作技能进行反馈。在学期期中、期末考核中，把具体的操作技能的要求和熟练程度作为考核标准。这样通过宏观和微观的双向把握，不仅可以使学习者对操作步骤有细微的辨别和观察能力，也可以使学习者更轻松自如地运用所学的操作技能。

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教育是着眼于未来的事业，教育的首要任务就是为未来社会培养相适应的合格人才。随着人工智能的诞生和发展，我国已经开始将人工智能应用于教育领域，并显示出人工智能对于弥补当前教育存在的种种缺陷和不足，推动教学现代化和教育发展改革进程起着越来越重要的作用。在现代医学发展中，工程科学与临床医学不断融合，相互进步。近几年，随着人工智能技术，机器人技术，虚拟与增强现实技术，3D打印技术与医学不断的融合发展，衍生出一系列的医学诊疗技术，仪器，大大推进了医学发展。从2013年到2017年，国务院、发改委、FAD连续发文，多次提及医疗走智能化、云化的趋势，为推动智能医疗领域保驾护航。智能与医学的结合已经是大势所趋，因此，为培养大量智能医学人才极有必要对智能医学教育新模式进行深入研究。

一、目前医学教育以及医学人才培养状况

智能医学工程是一门将人工智能、传感技术等高科技手段综合运用于医学领域的新兴交叉学科，研究内容包括智能药物研发、医疗机器人、智能诊疗、智能影像识别、智能健康数据管理等。

智能医学工程的毕业生掌握了基础医学、临床医学的基础理论，对智慧医院、区域医疗中心、家庭自助健康监护三级网络中的医学现象、医学问题和医疗模式有较深入的理解，能熟练地将电子技术、计算机技术、网络技术、人工智能技术，应用于医疗信息大数据的智能采集、智能分析、智能诊疗、临床实践等各个环节。实验教学正是融合型创新人才的最好培养方式。智能医学人才的培养需要各学科间的相互交融更为紧密，学生的创新应用能力才能得到更好的培养。与此同时，由于绝大部分医工结合的专业大部分归属与工科学院下，缺乏必要的临床经验，因而学生不能很好的把握新技术的应用。

而国内相关人才缺口还非常大，目前，国内仅仅有生物医学工程、医学信息工程等工科专业培养医工结合人才。但是囿于培养时间与培养模式，他们往往只能针对具体某一方向，并且目前的培养体系还多着重于工学技术的研究，缺乏临床实践。

二、智能+医学教育的必要性探究

2.1技术进步对医疗人员的诊疗帮助

以癌症的治疗为例，由于针对癌症药物的研究何药物数量非常巨大，对于普通医生在短时间内难以进行准确的判断针对癌症的研究和药物数量非常巨大，具体来说，目前已有800多种药物和疫苗用于治疗癌症。但是，这对于医生来说却有负面的影响，因为有太多种选择可供选择，使得为病人选择合适的抗癌药物变的更加困难。同样，精确医学的进步也是非常困难的，因为基因规模的知识和推理成为决定癌症和其他复杂疾病的最终瓶颈。今天，许多受过专业训练的医学研究员需要数小时的时间来检查一个病人的基因组数据并作出治疗决定。

上述问题在拥有工学、医学双背景的医生手中已经不是问题，通过目前日渐成熟的AI技术，对于大量的医疗数据进行检索，通过可靠的编程手段，通过人工智能技术，建立完备的医疗数据库，帮助医生进行诊疗。据调查，美国微软公司已经研制出帮助医生治疗癌症的人工智能机器，其原理是对于所有关于癌症的论文进行检索，并提出对于病人治疗最有效的参考方案，它可以通过机器学习来帮助医生找到最有效，最个性化的癌症治疗方案，同时提供可视化的研究数据。

2.2智能医学对于新时代医生培养的影响

人工智能通过计算机可为学生提供图文并茂的丰富信息和数据，一方面加强了学生的感性认识，加强了对所学知识的理解和掌握，从而提高了教学质量。同时，人工智能可帮助教师完成繁杂的、需适应各种教学的教学课程、课件等设计，使教师将更多的精力专注于学与教的行为和过程，从而提高教学效率。正如前面所述例子，智能网络模块化学习平台可使教学摆脱以往对于示教病例的依赖，拓展了学生们的学习空间和时间，可极大地提高医学学习效率和教学质量。

教育与人工智能相结合将会创新教育方式和理念。北京师范大学何克抗教授在《当代教育技术的研究内容与发展趋势》中提到当代教育技术的五大发展趋势之一就是“愈来愈重视人工智能在教育中应用的研究”。结合上述人工结合上述人工智能在医学教育中的创新作用，下面就人工智能结合医学学教育新模式提出一些构想。

三、交叉医学人才的培养

3.1建立智能医学人才培养体系的必要性

目前智能医学的研发和临床还存在隔阂，临床医生并没有很好地理解人工智能，无法从实践出发提出人工智能能够解决的方向，而人工智能的产业界热情高涨，却未必能踩准点，所以产业界需要和临床深度沟通融合，才能真正解决看病难、看病贵的问题，缓解医疗资源紧张。目前，国内仅仅有生物医学工程、醫学信息工程等工科专业培养医工结合人才。

3.2医学人才培养体系初步构想

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中图分类号：G40-057文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)07-1591-02

Initially Searches on Software of Geometric Figure Recognition

YU Wen-tao

(School of Computer Science & Educational Software, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China)

Abstract: With the rapid development of information technology, various types of education software emerge is endlessly, at present, education software mainly involve multimedia and network technology, artificial intelligence. Due to the Lagging development of information technology and Diversity in the field of education,various types of educational software can not be solved with a temporary defect, can not meet the educational development. The development of mathematics education software has led to dynamic geometry. The transformation of geometric figure to dynamic geometry has Lot of space to study. This study is to explore how to translate the geometry into a dynamic geometry.

Key words: education software; dynamic geometry; hough transform

随着科学技术的发展，信息技术迅速普及，教育技术学也迅速发展，教育技术的发展促进了很多教育技术理论的发展，同时也促进了教育软件的发展，教育技术经过近几十年的发展，发展为现代教育技术。现代教育技术的快速发展，计算机教学的形式得到广泛应用，多媒体教学、网络教育、电子教师等新型教育形式层出不穷。这种新型的教育技术是随着信息技术的发展而迅速发展起来的领域。我国有的大学几年前就成立了教育技术系。微软投资3000万美元与美国某大学合作开发教育技术，表明它开始受到产业界的关注。

教育技术从技术层面来看，主要涉及多媒体技术、网络技术和人工智能技术。最早热起来的是多媒体技术。国内多次举行的教育软件大赛。名称上都叫做“多媒体教育软件大赛”，说明大家已经形成这样的观点：教育技术是离不开多媒体的了。近两年，网络技术也热起来了。远程教育受到从上到下的重视，有钱的学校都在忙着建设校园网。而人工智能技术在教育中的应用，还是比较冷的。这是因为，人工智能主要靠软件，这种高知识含量的软件开发起来难度很大，要做更多的基础性工作。

多媒体、网络和人工智能都属于信息技术。三者解决的问题各不相同。多媒体技术要处理的是信息的表现形式，网络技术要处理的是信息的传播方法，人工智能技术要处理的是信息本身的组织、生成和转化，涉及信息的本质。

在目前，发展教育技术的工作中，到处听到这样的呼声：硬件不难，有钱就行。困难在于缺少教学资源，找不到好的教育软件。

1 教育软件现状

教育软件相对于其他计算机辅助教学设施具有使用灵活、方便和价位较低等多种优点，随着个人计算机的普及，它越来越适合学生及教师个人辅助学习和教学使用。

为了开发教育软件，国家设立了基地、投资上亿。全国各地开发教育软件的企业有200多家。市场上的教育软件有2000多种。教师们又开发了大量的课件。十几年来，有关部门多次举行优秀教育软件或多媒体课件的竞赛和评选活动。为什么大家仍说找不到好的教育软件呢。

关键在于，大量的教育软件没有“人性”和“智能性”。由于人工智能技术未能在教育软件开发中得到足够的重视，形成大量工作的低水平重复和人力物力的浪费。

目前的多数教育软件性能简单，缺少人工智能技术，它们更像是习题集的电子形式，本身不具备与课程内容相联系的推理以及相关的智能化功能，无法帮助用户进行实质性的交流学习活动，很难成为现代化计算机辅助教育软件的主流。

就几何教育软件而言，即便是具有一定推理功能的几何教育软件超级画板等，其适用范围也受到相当的限制，比如它不能较好解决非构造性几何命题的动态作图问题、也不能用来求解有序几何命题和不等式型几何命题等。

现有教育软件缺少人工智能技术的另一个标志是，它们不能和人自由交流，输入方式受到较大限制，人机界面生硬、很不友好，用户不得不花费较多的时间和精力学习软件本身的使用（这同时也是其硬伤之一）。即使是能够熟练使用有关软件，其输入的速度和方式也都不能令人满意。

目前几何题目的存储，大部分都以资源库的形式出现，其中资源库大多以素材为中心，或者以服务为中心。几何题目大都是以图像的形式存放，图形和文字分开，分别存储，这样一来，保存的信息则会有丢失，比如图片中文字的约束条件，途中几何意义等等。

2 软件设计

2.1 软件处理流程

如上所述，一般的几何题目和题型大都以几何图形的形式进行保存。几何图形保存着几何形状和线条，同时也包含着几何信息和几何关系。如要对几何图形进行识别，首先要将几何图形转化为计算机能够读取的图形或者图像，以便计算机能够存储和读取，同时也方便计算机的识别。

2.2 预处理

在图像预处理阶段，主要处理图像因为扫描或者其他原因造成的图像不清晰等问题，主要技术包括二值化、图像分割、频域处理、空域处理等等。目的是为图像识别做前期准备，使几何特征更加突出，独特性更强，信息量少而唯一。

几何元素主要包括点、线、圆等，一个几何命题由这些基本元素，以及这些元素的相对关系决定。线段识别的主要技术包括最小二乘法、霍夫变换等等，本研究主要采用霍夫变换技术，霍夫变换是图像处理中从图像中识别几何形状的基本方法之一。霍夫变换的原理主要是直线的方程可以用y=k*x+b来表示，其中k和b是参数，分别是斜率和截距。过某一点(x0,y0)的所有直线的参数都会满足方程y0=kx0+b。即点(x0,y0)确定了一族直线。方程y0=kx0+b在参数k--b平面上是一条直线。这样，图像x--y平面上的一个前景像素点就对应到参数平面上的一条直线。

2.3 直线段检测

Hough变换算法需要一个累加数组，数组的维数与所求曲线簇方程中未知参数的个数对应。例如：识别直线段y=mx+b,对每个线段需要两个参数：m和b。该直线簇累加器数组的两个维数，对应m的量化值和b的量化值。累加数组累计直线y=mx+b在箱格A[M,B]范围存在的点，其中M和B是m和b的量化值。利用累计数组A，Hough变换检查图像中的每个像素及其邻域。先决定是否有足够的点数证明该像素是直线段，如果是，则计算通过该像素的某种参数，对于直线段y=mx+b，我们通过边缘梯度进行累加，如果边缘强度足够大，则计算直线段的m和b。

直线方程y=mx+b对垂直线无法表示，由于在识别时需要预置累加器，对于方程y=mx+b，斜率m的变化范围是0--∞，因此，累加器无法穷尽。更好的模型是d=xcosθ+ysinθ。其中d是从直线到原点的垂直距离。θ是垂线与x轴的夹角。我们采用该模型。但要转换行和列坐标。如图2所示，方程变成：d=ccosθ-rsinθ。

2.4 圆识别

Hough变换技术可以扩展到识别圆和其它参数曲线。圆的标准方程有三个参数。如果点[R,C]位于圆上，那么点[R,C]到圆心的梯度如图所示，这样如果给定点[R,C]，选择了半径d,计算出从[R,C]到圆心的方向向量，就可以找到圆心的坐标。半径d ,圆心的行坐标r0和列坐标c0是Hough变换的三个参数。在行―列坐标系中，圆用以下方程表示：

3 结束语

图像的识别是计算机领域重要的研究课题，也是目前应用比较广泛的。动态几何中的动态作图是比较繁琐和麻烦的，需要很细致的操作，特别是根据已有的几何对象自动适应结合关系，避免了一次只能建立一次几何图形，只能做一次图形，这样，可以大大减少作图工具的切换时间，提高作图效率。如果可以通过对几何图形扫描，同时完成动态几何图形的自动生成，将是一件非常有意义的事情。

参考文献：

[1] 江荣旺.识别直线的一种新方法[J].科技信息,2009(19).

[2] 张越炜,李林.超级画板智能教育软件在解析几何教学中的应用[J].科技信息,2009(15).

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在一般的教学中，使用教育技术手段就可以使内容具体化、直观化。比如说：我校是建设类学校，有施工建设，园林栽培等等，以具体到如何挖一个基坑为例，如果直接由老师讲解的话感觉非常抽象，即使老师讲解后再实地挖坑也没有那么顺利，总会有很多问题。那么为了提高教学效率，可以先组织学生观看教学录像，老师再用课件讲解，然后再在实训基地实地自己动手挖掘，效果会好很多，这样学生就不会忘记这个学习内容了，教学内容就变得直观了。

2.改变了传统的教学模式，课堂更加开放

传统的教学内容包括很多章节，每个章节都有理论学习、练习、测验、实验等等内容，现代教育技术的发展改变了这种教学模式，课堂学习更加开放，网络的发展促进了网络课程的发展，网络学习资源越来越多，丰富的网络课程可以使学生根据自己的进度自主学习，反复观看，巩固所学知识。随着信息技术的进步也开发了很多仿真软件，一些基础的实验完全可以让学生在软件上先练习，比如电路接线实验等等，这样等学生熟悉了过程再用真实材料练习，可以节约开支，节约时间，也可以反复练习，不受实验材料和场地的限制了。

二、现代教育技术在职业教育领域的发展方向

随着科技的发展，现代教育技术的发展也是日新月异的，从目前情况来看，本人认为现代教育技术在职业教育领域的发展主要有以下三个方向：

1.高速网络化发展

目前世界各国对网络的应用都极为重视，不仅深入到社会生活的各个领域，而且早就进入各级各类学校。现在几乎每个学校都建立了教学资源库，集中各种学习资源。现在正在进行的各级精品课程及网络课程项目，就是集中各校优质资源，优秀老师进行课程讲解，可以在线教学，在线批阅作业，在线答疑，远程学习，让学生可以反复学习，认真总结，学到更多，实现资源共享。也可以不局限于普通电脑终端，可以拓展到各种移动设备比如最普遍的手机上，这样完全可以随时随地学习了，可以达到全面学习的水平。

2.虚拟现实技术

虚拟现实(VirtualReality)，简称VR，它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中。虚拟现实技术在职业教育中很有应用前景，利用虚拟现实技术打造实验仿真平台让学习者“亲身体验”实验操作或动手训练，学习者不必真正面对危险的、昂贵的或不可能实地操作的实验项目或环境，这种虚拟现实环境既可满足大部分教学和训练的要求，又可大大减少经费的投入。以我校为例，我校是建设类学校，如果有多专业的仿真设备而不仅仅是仿真软件的话，就可以用这样的设备让学生先体会实际工程的建设过程，安全而且节约成本，等自己真正踏上工作岗位就很快可以投入具体工作了。

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）03-0159-02

人工智能是研究如何构造智能机器（智能计算机）或智能系统，使其模拟、延伸、扩展人类智能的学科。随着人工智能的理论与技术在社会各个领域的广泛应用，其在教育领域内的应用也越来越受到重视，并取得了一定的研究成果。

一、人工智能教育应用的主要形式

人工智能在教育领域应用的最直接结果就是诞生了智能教学系统。智能教学系统是以计算机辅助教学为基础而兴起的，它是以学生为中心，以计算机为媒介，利用计算机模拟教学专家的思维过程而形成的开放式人机交互系统。目前，智能教学系统已成为人工智能在教育中应用的主要形式。智能教学系统主要是在知识表示、推理方法和自然语言理解等方面应用了人工智能原理。由于它综合了知识专家、教师与学生三者的活动，因此，与之相对应的，智能教学系统一般分成知识库、教学策略和学生模型三个基本模块，再加上一个自然语言智能接口。智能教学系统的功能具体来说有以下几条：了解每个学生的学习能力、认知特点和当前知识水平；能根据学生的不同特点选择适当的教学内容和教学方法，并可对学生进行有针对性的个别指导；允许学生用自然语言与“计算机导师”进行人机对话。智能教学系统的设计不仅要有计算机科学的知识，还需要有教育科学的理论指导。

二、人工智能在教育中应用的局限性分析

1.阻碍人工智能发展的关键因素。在人工智能的发展中，一直存在着对“计算机是否能代替人脑甚至超过人脑”的问题的讨论，实际上，以电子计算机为主要工具模拟人的某些思维活动而产生的人工智能是有局限的。①计算机处理问题的根本原理。要计算机解决某种问题，有三个基本的前提：必须把问题形式化；问题还必须是可计算的，即要有一定的算法；问题必须有合理的复杂度，即要避免指数爆炸。由于人的智能活动不能完全形式化，因此，机器就不能将人脑的智力活动全部复制出来。电子计算机最终只能把握0、1这两个开关代码，遇到不能形式化、不能找到算法或不能程序化的任务，计算机则难以执行。②人和机器之间的根本区别。智能模拟利用了人和机器的共性，即两者都是一个信息转换系统，但两者之间存在着不容忽视的本质区别。智能模拟与天然智能属于两种不同的进化系统，人类的智能是人类社会实践的产物，机器的智能是机械制造的结果。大脑和电脑的组织结构也不相同，两者属于两种不同的运动过程，前者是复杂的生理--心理过程，后者是机械--物理过程。智能模拟可以在局部上超过天然智能，但是，模拟的根本方法是功能模拟法，两个系统在结构和实际过程上是不一样的。智能模拟不具有人的思维的社会性，不具有主观世界。

2.人工智能在教育中应用的局限。就目前人工智能的发展水平以及人工智能本身的特点而言，它在教育中的应用也是有其局限性的。①与学生之间无法畅通交流。教育本质上是一种“交互”活动，而智能教学系统无法实现最充分、最真实的交互。目前自然语言理解的研究成果非常有限，远不能达到人人交流的要求。此外，就态度、品德、情感等教育问题而言，机器只能通过学生输入计算机的信息来判断其掌握和内化程度，而无法像人类教师通过自然状态的交流和观察来判断学生的真实情况，因此，“机器智能”很容易被蒙蔽“双眼”，无法做到像人与人之间那样自然畅通的交流。②决策和推理机制不完善。智能教学系统的关键智能所在是其决策和推理机制，即“教学策略”模块根据不同学生的具体情况通过推理做出灵活决策，这种决策基于学生模块提供的有关学生的知识水平、认知特点和学习风格，而这些不能完全被形式化。同时，随着教育理念的不断更新以及教学模式和教学方法的不断改进，系统所应用的教学策略模块用于评估和判断学生学习过程的能力是有限的。③人工智能并非适合所有的学习领域。根据加涅的学习结果分类，学习分为言语信息、智慧技能、认知策略、动作技能和态度五类。言语信息分为符号学习、事实学习和有组织的知识学习，这些属于可形式化内容，适用于智能教学系统；智慧技能分为辨别、具体概念、定义性概念、规则和高级规则，其中前四项属于可形式化内容，适用于智能教学系统，而高级规则属于复杂――形式化内容，部分内容不适用于智能教学系统；动作技能和态度领域的学习，在其认知成分中可以使用智能教学系统，但情感和行为成分等非形式化内容，则难以用智能教学系统来实现。因此，并不是所有的学习领域都适用于智能教学系统。智能教学系统在教育中应用的重点应放在认知领域中的符号学习、事实学习和有组织的知识学习、辨别、具体概念、定义性概念以及规则这些学习内容上。

三、人工智能教育应用的发展方向

近年来，随着计算机技术、网络技术、人工智能技术以及现代教育教学理论的发展，人工智能在教育中应用的发展呈现出以下几个趋势。

1.开始突破单一的个别化教学模式。长期以来，计算机辅助教学系统和智能教学系统都是强调个别化教学模式，这种模式在发挥学生的学习积极性、主动性和进行因人而异的指导等方面确实有许多优点。但是，随着认知学习理论研究的进展，人们发现在计算机辅助教学系统和智能教学系统中只强调个别化是不够的，在某些场合（例如问题求解）采用协作方式往往更能奏效。因此，近年来在智能教学系统中，协作型教学模式得到越来越多的重视和研究。

2.智能教学系统日益与超媒体技术相结合。超媒体系统具有良好的开发环境、灵活方便的用户界面以及图、文、声并茂的特点，而且其信息的组织方式与人类认知的联想记忆习惯相符，已成为目前一种最理想的信息载体和最有效的信息组织与信息管理技术，在许多领域尤其是教育领域有广阔的应用前景。把超媒体技术引入智能教学系统，从而发展成为智能超媒体辅助教学系统，可以大大改善计算机辅助教学系统的教学环境，激发学生的学习积极性，从而显著提高教学效果。

3.智能教学系统与网络的关系日益密切。网络的应用和普及为远程教育和终身教育提供了一个良好的空间。当前，智能教学与多媒体网络的结合成为人工智能在教育中应用的一个势不可挡的发展趋势。

4.传统人工智能与神经网络模糊决策机制相结合。传统人工智能从宏观角度开展认知模拟，可以部分地模拟人类的逻辑思维过程，而神经网络模糊决策机制从微观方面进行认知模拟，着力实现模仿人类右脑的模糊处理功能和整个大脑的并行化处理功能。今后将探索一种新的智能处理模型：把神经网络的模糊决策机制和符号专家系统的推理能力结合起来，利用多重知识源、多种模型进行复合协同处理。如果上述技术能够成熟运用，那将对人工智能的发展及其在教育中的应用起到决定性的作用。

参考文献：

[1]王士同.人工智能教程[M].北京：电子工业出版社，2001.

[2]王永庆.人工智能原理与方法[M].西安：西安交通大学出版社，1998.

[3]何克抗.计算机辅助教育[M].北京：高等教育出版社，1997.

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引言

新一轮的信息革命将深刻地改变传统行业，逐渐克服技术难题之后，5G通信技术、人工智能技术、虚拟现实技术都得到了长足的发展，研究者们开始关注虚拟现实技术的应用，它在现代教育领域的运用成了瞩目的焦点。

1现代教育技术的特点和发展趋势

现代教育技术是把现代教育理论应用于教育、教学实践的现代教育手段和方法的体系。它以实现教学过程、教学资源、教学效果、教学效率的最优化为目的[1]。它的现代化体现在教学设计现代化、教学手段现代化、教学媒体现代化。随着现代教育科学和现代信息技术的飞速发展，现代教育技术和教育联系紧密，它增加了信息传递的方式与方法，提升了教学效果与效率。现代教育技术与普通教育技术没有本质区别，突出”现代”一词的目的是要更多地关注现代科学技术的相关问题，吸纳新的科学技术成果和思维方式，凸显教育技术的时代特色。目前，教育技术在教育中的应用可以按照技术特点大致分为以下5类：（1）基于传统媒介（如书本、图片、画册、黑板、模型、实物、小型展览）的常规教学模式；（2）基于视听技术（计算机技术）的多媒体教学模式；（3）基于卫星通信技术的远距离教学模式；（4）基于因特网等网络技术的网络直播教学模式；（5）基于三维仿真技术的“虚拟现实”的教学模式。随着现代信息技术的快速发展，许多新技术被用到教育教学实践中，丰富了现代教育技术的内涵。现代教育技术突破了传统教育方式，正朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展[2]。而“虚拟现实”的教学模式，具有多种教学模式的优势，试想一个场景——分散在世界各地学习者穿戴着虚拟现实设备，汇集到一个共同的虚拟社区，在这里自由交流与学习——这种美好的愿景并不遥远。

2虚拟现实的概念及特征

虚拟现实是一项融合了计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术、心理学及仿真技术等多种科学技术发展起来的计算机综合技术[3]。虚拟现实技术有三大基本特征：沉浸感、交互性和想象力，它强调人在虚拟现实技术中的主导作用[4]。交互性是指用户与虚拟空间中的虚拟物体的互动能力；沉浸性是指用户在计算机生成的虚拟环境中，通过模拟视觉、听觉等感官，给人以真实感觉；想象性是指用户在虚拟环境中，根据环境传递的信息以及自身沉浸在系统的行为，通过自己的逻辑判断、联想等思维过程，想象虚拟现实系统中并未直接呈现的画面和信息。近年来，科技不断发展，信息量呈爆炸式增长，虚拟现实技术能有效地提高信息传播和教学效率。虚拟实现的特性符合现代教育技术对提高教学水平的要求。

3虚拟现实技术在教学中的运用途径

3.1自主学习

虚拟现实提供了一种崭新的交互方式，学生可以通过眼睛、耳朵等多种感觉器官与它进行实时互动。学生凭借自然语言交互，以触觉、视觉、听觉作为媒介，和计算机进行交流沟通。这种崭新的人机交互方式，给与学习者全新的体验：在这个虚构的学习场景中，真实与虚拟模糊了边界，理论知识和实践操作同时进步。虚拟现实模拟的环境大体可以分为三个层次：（1）“显示现实”，还原真实的环境，但是一般人不容易直接接触，如火山口的场景、银河中的场景、危险的化学实验室等；（2）“模拟现实”，模拟现实中不存在的环境、特殊条件下才会产生的事物，如仿真训练、模拟训练等；（3）“创造现实”，突破现实的制约，想象力有多大，创造力就有多大，一切现实法则都可以在虚拟空间中被颠覆，给学生发挥创造力的机会，把好的创想在虚拟空间中尽情展现。

3.2虚拟实验室

虚拟实验室是虚拟现实技术的一大创新，学生可以在其中自由实验，动手操作，观察各种实验反应，摆脱常规实验室的局限。在虚拟物理实验室中，学生可以虚拟出各种物理现象，实验效果直观可见；可以看见现实中看不到的磁场，理解磁场变化的原理；可以感受桥梁大厦的建造与崩塌，分析其中的力学原理。身处虚拟生物实验室内，可以仔细观察人体组织的切片结构，各种骨骼结构也变得清晰透明。在虚拟化学实验室中，学生可以远离现实实验室的各种危险，安全地操作天平、砝码，观察燃烧、爆炸等反应现象；在虚拟地理实验室中，学生可以进行地震和火山爆发等实验，瞬间遨游太空，瞬间又深潜入海底，尽情体验地理科学的魅力。想象力的边界才是虚拟实验室的边界，虚拟实验室将成为学生们最喜爱的场所。

3.3技能训练

虚拟现实沉浸感和互动性的特性，可以使学习者全身心进入学习状态，在安全的虚拟环境中反复练习，不断试错，直到熟练掌握技能。例如，在虚拟射击培养体系中，学生可以重复射击，提高反应能力，学习不同的掩体情况下的射击方法，直到熟练掌握。运用VR技术可以使医务工作者反复操练，保障手术训练的实效。在教学技能训练方面，与传统微格教室相比，在虚拟教室中，师范生可以自由选择面对的学生人数，克服上台教学的畏惧心理。但是值得注意的是，真实的情景也是技能训练不可或缺的内容，需要合理安排虚拟现实学习和真实情景练习，找到它们之间的平衡点，最大化利用虚拟现实技术的优势。

4虚拟现实教育应用的展望

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【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097 (2009) 02―0107―03

引言

对于一些重点院校，教育技术专业的招生和就业目前还不存在太大压力，但对内蒙古师范大学的教育技术专业来说，近年来的招生和就业形式十分严峻。与本校其他专业相比，在招生上，教育技术专业不仅少有第一志愿或上一本线的考生，而且还基本是从其他各专业调剂来的；在就业上，真实的一次就业率数字极低。这种情况使我们不能不想，教育技术专业还有社会需求吗？还有存在的必要吗？

教育技术专业培养出来的人员到底干什么？仁者见仁、智者见智。但招不到学生、学生找不到工作，这可不是见仁见智的问题了。教育部03年出台文件，允许中小学信息技术课教师由计算机专业和教育技术专业共同培养，使我们看到了生机；而由教育技术界人士领衔制定的《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》也于07年了，更使我们感到振奋。但在阅读《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》后，我们不禁汗颜：教育技术专业的学生能承担这样的任务吗？或者说，为承担这样的任务，还要做哪些努力？

《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》中提到，信息技术教育已经超越了单纯的计算机技术训练阶段，发展成为与信息社会人才需求相适应的信息素养教育（信息技术与计算机技术有什么不同？信息技术（即IT）行业的人士很少讨论，他们只是努力跟上和推动信息技术的发展，至于名称是什么无关紧要。既然从事IT行业的人士都这样，这里就更没必要讨论什么是信息技术、什么是计算机技术了）。《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》对信息素养是这样描述的：学生信息素养应该表现在具备信息的获取、加工、管理、呈现与交流的能力；对信息及信息活动的过程、方法、结果进行评价的能力；流畅地发表观点、交流思想、开展合作并解决学习和生活中的实际问题的能力；遵守道德与法律法规，形成与信息社会适应的价值观和责任感。笔者认为，《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》所指的信息素养更确切的表示可能是信息技术素养――因为各学科领域信息的获取、加工、管理、呈现与交流的能力绝不是信息技术课所能解决的。例如，各学科领域信息的筛选、关键词的提取等信息素养要由各个学科进行培养提高。学生的信息技术素养最重要应该表现在当他们具有不同学科的基本信息素养后，具备应用信息技术处理各学科领域信息的能力和意识。当然，学科信息素养和信息技术素养两者之间存在相辅相成的关系，《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》对此进行了说明。

一 《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》对信息技术教师的信息技术能力要求

《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》规定，高中信息技术课程包括必修与选修两个部分，共六个模块。必修部分只有“信息技术基础”一个模块，选修的五个模块是：算法与程序设计、多媒体技术应用、网络技术应用、数据管理技术和人工智能初步。其中，信息技术基础模块的知识技能最为简单，既使对其他学科的教师，大部分也能熟练应用Windows。但能熟练应用Windows并不意味着能讲授Windows，因为要给人一杯水，自己得有一桶水。试想，信息技术教师如果不知道分时操作，如何向中学生解释多项任务是同时完成的？所以讲解Windows时，信息技术教师必须具备操作系统原理的知识，这才是信息技术教师的一桶水！

同样，讲授算法与程序设计时，信息技术教师要引导学生理解数学模型、领会软件工程的思想和方法；讲授多媒体软件使用时，信息技术教师要渗透数据压缩和处理的方法；在讲授网络技术应用时，信息技术教师要说明网络中的服务器和计算机是如何协同工作的、要说明在页面设计完成后，还能用程序扩展哪些功能；在讲授数据管理技术时，信息技术教师要知道各种关系模型；在讲授人工智能初步时，信息技术教师不但要指导学生使用现成的人工智能系统，还要向学生介绍该系统的设计原理、设计要点和难点。也就是说，对于《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》规定的六个模块，信息技术教师不但要知其然，还要知其所以然，这样才能更好地激发学生对信息技术的兴趣。

根据上述观点，应用自顶向下的层次分析法对高中信息技术课程六个模块分别进行简单分析，可得出各模块要求信息技术教师具备的能力体系，如表1所示（只进行了直接专业知识和获取专业知识所需直接基础二层分析）。

以上是从信息技术能力方面说明了《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》对信息技术教师的要求，对信息技术教师应用信息技术的意识和信息技术教学法方面的要求在下一部分讨论。

二 教育技术专业本科生所具备的能力

从表面上看，很多院校教育技术专业的本科生能达到或超过《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》规定的水平，这是否意味着教育技术专业的本科毕业生能胜任信息技术教师的工作呢？注意：《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》是要求中学生达到的水平！谁都明白，一个理科中学生虽然学完了中学数理化，但他并不能胜任中学数理化的教学工作（临时充数的情况是有的，但那是不得以而为之），这样的道理对信息技术教育同样适用。

在我国教育技术界，长期把教学设计能力当作教育技术专业培养的核心能力。众所周知，教学设计是系统设计，包含了需求分析、教学分析、学习者和环境分析、绩效目标及考核量规的制定、教学策略和教学材料的开发和选择、形成性评价的设计等多个成分，那么学生相应的要具备需求分析能力、教学分析能力、学习者和环境分析能力、绩效目标和考核量规的制定能力、教学策略和教学材料的开发和选择能力、形成性评价的设计能力，而这些能力与《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》对信息技术教师的知识能力要求相去甚远，所以，以目前的知识结构，教育技术专业学生无法全面承担信息技术教学任务。

既使是根据笔者对社会需求的调查，教育技术所培养的核心能力当前应该是媒体资源开发技术[1]，内容包括从视、音频的摄、录到后期制作；从多媒体软件开发到程序设计；从网页制作到网站的全面建设等，教育技术专业本科生也只是具备了《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》对信息技术教师能力要求的一部分，而不是全部。

为了适应培养信息技术教师的要求，很多教育技术专业开设了“信息技术教育”课，这门课主要结合信息技术基础知识讲解了多种信息技术的教学方法，如任务驱动、基于问题的学习、研究性学习和合作学习等等。在这些教学方法中，又大量渗透了学科知识，它们对提高学生在各学科领域应用信息技术的意识有很好的促进作用。在《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》中，这些内容都有明确说明。但信息技术意识必须建立在信息技术能力基础之上，《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》也体现了这一点，与原来的中小学信息技术课程指导纲要(试行)相比，《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》对计算机技术的要求不但没有降低，而且有了较大的提高（主要反映在人工智能部分）。试想，如果一个人打一个字需要一分钟或上网查资料比从图书馆查资料还要费劲，那他即使对信息技术的认识再深刻，也很难做到主动使用信息技术；如果一个人对人工智能没有深入的认识，自己尚不完全清楚人工智能有何用、发展如何，那他对应用人工智能的意识只能停留在想象上。对于未成年人，多些想象不是坏事，但如果信息技术教师也停留在这样的初步水平，那不仅培养、引导不了学生的信息技术意识，而且会误导大批学生。

在教育技术人员培养中，我们有过这样的倾向：在几乎没有学科背景的情况下，仅仅向学生传授了一些教学设计方面的知识，就希望他们能够成为为各个学科的教师做全面教学设计的人员。即使在美国，也对此进行了反思，在05定义中，将研究对象从94定义中泛指的过程和资源改为技术过程和技术资源；将研究范畴从全面的设计、开发、利用、管理和评价改为创建、利用和管理；将教育技术是理论和实践改为教育技术是研究和实践。在我国的教育技术领域，教育技术专业是独一家，即使我们犯错误，也还不怕别人抢饭碗（可能会砸自己饭碗）。但在信息技术课教师的培养中，我们如果还幻想仅仅凭信息技术教育和一些信息技术基础的知识，就能使教育技术专业的本科生成为合格的信息技术教师，那将仍然是无米之饮、无根之水。也许短时间内这样做还能充数，但随着时间的推移，教育技术专业必将失去这个发展领域。

三 结束语

教育部允许教育技术专业培养信息技术教师，为教育技术专业的发展指出了一个方向。对教育技术专业现行的课程体系来说，培养信息技术教师不仅仅是换一个名称、增加几门课程就能做到的。当然，教育技术的现状与信息技术教育的要求之间的差距不可能一下消除，但我们不能长期处于充数状态。我们一定要对教育技术专业和信息技术教育有一个清醒的认识，看清自己的长处与不足，克服浮燥炒作的作风，脚踏实地，按《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》要求完成信息技术教师的培养工作。这样，教育技术专业培养的信息技术教师才有可能得到社会认可。如果教育技术专业总是跟着潮流走，在多个方向上需要什么教什么，急功近利，长此以往是难以摆脱领域发展模式而形成一个稳定的学科的。

其实，按笔者观点，教育技术研究的长远目标是实现教学自动化，相应地，教育技术专业培养的是具有一定教与学理论基础（内容不必很多，目的是要能与各学科教师在教育层面进行沟通，这也是与计算机专业的主要不同之处）的信息技术人才，他们要能够将各学科教师的教学内容和方法技术化。按这样的思路，教育技术专业本科生至少要达到《普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）》对信息技术教师的能力要求，只是教育技术专业本科现行的培养目标、核心能力、课程体系并没有向这个最高目标发展。如果教育技术专业能够调整到这个方向，教育技术专业将是培养信息技术教师的首选专业。

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中图分类号：TP315　文献标识码：A　文章编号：1673-8454(2012)03-0007-03

智能教学系统(Intelligence Tutoring System，简称ITS)是把人工智能技术引入到计算机辅助教学系统中，应用人工智能技术开发出能够因材施教的教学系统，使“计算机导师”贴近人类教师的水平，具有推理、诊断、决策的能力。能够根据每个学习者的特点制定教学计划，选择教学策略，实现因材施教。

一、智能教学系统的模型及功能

基于教育学、心理学和教学设计原理分析，智能教学系统模型应包含学生模块、教学策略模块、知识库和智能接口几个主要模块，各模块的系统结构如图所示。

学生模块记录每个学生原有的知识水平和学习能力。其依据为学生与系统之间的交互问答历史，并对每个学生的学习进步情况进行动态调整。这样，系统通过学生模型就可随时了解每个学生的情况，有的放矢地进行个别化教学。

教学策略模块根据学生模块情况和知识库做出智能化的教学决策，评判学生的学习效果，帮助学生分析错误原因。提出改进方法和意见等。

知识库存储所要教的学科领域知识和教学知识。

智能接口能够理解自然语言，实现更普遍意义上的人机对话。

智能教学系统与传统CAI相比，具备以下功能：

第一，了解学生的学习能力、学习基础和当前的知识水平，以此为依据为不同的学生做出不同的教学决策，有针对性地进行个别指导，并在学习过程中根据学生进度自动调整学习内容，具有适应能力。

第二，允许学生用自然语言与“计算机导师”进行人机对话，并能对带有学生个性特点的问题做出解答，从而具备更好的交互能力。

第三，能诊断学生学习过程中的错误，并分析错误原因和给出解决方案，在此基础上逐渐积累“经验”，从而具备纠错能力。

第四，大大拓宽了CAI的模式，例如建立虚拟教室、智能导师系统、教学模拟等。从而使CAI不再是简单的课本搬家、教室搬家，而具有更多的创造能力。

二、智能教学系统的局限性分析

智能教学系统虽然较传统CAI在诸多方面有很大改进。但就智能教学系统的工作原理以及目前的研发现状而言，应当冷静地看到，它自身也存在一些固有的局限性。

要计算机解决某个问题，有三个基本的前提：必须把问题形式化、必须有一定的算法、必须有合理的复杂度。由于人的智能活动不能完全形式化，因此，机器就不能将人脑的智力活动全部复制出来。教育是一种人类所特有的活动，基于人工智能技术的智能教学系统在教育中的应用也存在局限性。

1.智能教学系统不能实现自我更新，自我改进

智能教学系统的设计原理是把现有的专家的知识和教师的教学方法和策略集中到一个数据库中。随着现代社会知识的迅猛增长，教育理念的不断更新以及教学模式和教学方法的不断改进，智能教学系统无法像人类教师那样跟随时代的变化而实现知识库的自我更新以及教学策略模型的自我改进。还需要人从外界对整个ITS进行翻新，甚至需要从一种新的教育理念出发，重新设计ITS。智能教学系统的自我更新涉及机器学习这个难点。

2.智能教学系统适用的学习领域存在局限

以智能模拟的方法实现的人工智能应用于教育中时，并非适合所有的学习领域。人的智能活动可以分为四个领域。领域一是“刺激――反应”领域，其中包括任何形式的条件反射，与上下文环境无关的、各种形式的初级联想行为，最典型的如无意义音节的机械学习。领域二是数学思维的领域，这是比较适合于人工智能的领域。它是由概念世界而不是感知世界构成，这一领域中的问题完全形式化了，并可以计算，这一领域又可称为简单形式化领域，典型的例子如逻辑和有精确规则的游戏。领域三是复杂形式化领域，这是比较难把握的一个领域。这一领域包括原则上可形式化而实际上不易驾驭的行为，包括那些不能用穷举算法处理的。因而需要设计启发程序的系统，如围棋。领域四可称作非形式化行为领域，包括有规律但无规则支配的、我们人类世界中的一些日常活动，这一领域又称作感知思维领域。在这一领域内解决问题都是直觉的遵从，无须求助规则。包括一些规则不确定的游戏，如文字猜谜游戏。以上四个领域中前两个领域适合用数字计算机模拟，第三个领域只是部分可程序化，而第四个领域则很难驾驭。

与此相对应的，根据加涅的学习结果分类，学习分为言语信息、智慧技能、认知策略、动作技能和态度五类。言语信息分为符号学习、事实学习和有组织的知识学习，这些属于可形式化内容，适用于智能教学系统；智慧技能分为辨别、具体概念、定义性概念、规则和高级规则，其中前四项属于可形式化内容，适用于智能教学系统，而高级规则属于复杂形式化内容，部分内容不适用于智能教学系统；动作技能和态度领域的学习。在其认知成分中可以使用智能教学系统，但情感和行为成分等非形式化内容，则难以用智能教学系统来实现。

因此，并不是所有的学习领域都适用于智能教学系统。智能教学系统在教育中应用的重点应放在认知领域中的符号学习、事实学习和有组织的知识学习、辨别、具体概念、定义性概念以及规则这些学习内容上。

3.与学生之间无法畅通交流

教育是一种交互活动，智能教学系统的交互功能虽然较传统CAI有所改进。但仍然缺乏在学生和计算机之间交换信息的自然的、畅通的途径。系统只能通过学生输入计算机的信息来判断其掌握和内化程度。而无法像人类教师通过自然状态的交流和观察来判断学生的真实情况，因此，“机器智能”很容易被蒙蔽“双眼”，无法做到像人与人之间那样自然畅通的交流。此外，系统在遇到新的学习情境时。不能理解和产生对话，这会影响智能教学系统功能的实施。

4.决策和推理机制不完善

智能教学系统的关键智能所在是其决策和推理机制，即“教学策略”模块根据不同学生的具体情况通过推理做出灵活决策，这种决策基于学生模块提供的学生的知识水平、认知特点和学习风格。智能教学系统虽然加入诊断系统并不断调整对学生学习水平的判断，但由于学习风格、认知特点等不能完全被形式化，因此，根据系统的教学策略模块中预先存入的诊断知识来评估不同学生的学习过程和理解每个学生不同的推理过程也是有局限的。

三、智能教学系统在教育中应用的建议

1.不能忽略教师的作用

虽然智能教学系统具有“智能性”。但在使用它的过程中，决不能放弃教师的主导作用。要明确教师是教学的设计者和教学过程的主导，应该把智能教学系统的应用纳入到教学设计中。教师作为教学的“主导”。要引领教学

全过程，时刻注意学生的学习状态、学习程度、情感交流，尽量照顾到每个同学。ITS不是将教师搁置了。而是把教师从ITS能做的事情中解放出来，有更多的时间去从事机器所无法替代的事情。例如，计划教学，开发教学补充材料，示范成熟的行为，启发、引导学生去克服遇到的各种困难。特别是一个优秀教师对学生的态度和道德的影响和培养，是任何智能教学机器所无法取代的。所以，在利用智能教学系统教学的过程中，不能用智能教学系统取代教师，不能忽略教师的指导作用。

2.注意教学模式的运用

作为一种教育技术的实现，ITS主要依赖于各种技术的发展，但作为一个能够实施完整教学过程的教学系统，ITS的应用效果更多地依赖于所采用的教学模式。长期以来，传统CAI在教学中的应用都以个别化教学模式为主。但随着认知心理学的发展，基于建构主义学习理论的以“学”为中心的教学模式逐渐受到青睐。这种教学模式更能满足学习者的个性化要求，也为协作学习创造了更大的可能性。目前，协作学习模式因其利于培养学生的多样化思维和合作精神而日益受到重视。同一个智能教学系统，用于个别化教学模式和用于协作学习模式就会产生截然不同的教学效果。因此。在利用智能教学系统时，要注意根据教学内容和教学目标灵活采用个别化教学模式或协作学习模式。

3.有效与网络相结合

随着多媒体技术和Internet网络的飞速发展，多媒体教育技术与Internet的进一步融合，ITS不仅仅在人工智能上单一发展。它要向多维的网络空间发展。网络化成为当今世界ITS系统的一大优势和特色。“无机不联”正是现代教育计算机使用情况的真实写照。智能教学系统应与网络相结合。借助网络的优势，完成在线学习、实时讨论、网上测试等多种教学任务。学生可以在学校或家中通过计算机登录到系统，系统按其不同的认知水平为其准备不同难度的教学内容。完成学习时，系统通过自适应的测试确定学生新的认知水平，作为其下一次登录学习时为其准备学习内容的依据，并向学生提出进一步需学习内容的建议。学生在学习过程中可以实时地与其他在线的学习者进行讨论，并可通过E-mail的形式与教师进行交流。教师可以使用自己的计算机，在教研室或家中登录到系统，检查学生的学习进度，学习情况。并依据学生的实际情况，有针对性地对教学内容、测试内容进行更新。网络与智能计算机辅助教学系统有机结合，相互补足，必将构建成一个新的系统工程。

参考文献：

[1]王士同主编.人工智能教程[M].北京：电子工业出版社，2001.

[1]王永庆.人工智能原理与方法[M].西安：西安交通大学出版社，1998.

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中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0199-01

随着科技的发展,人们的教育观念的改变及终身学习体系的建立,尤其是计算机网络的普及,网络教育作为一种全新的教育模式正步入高速发展的新阶段，教育的智能化也一直是教育界和教育技术领域的理想的目标。Agent技术的出现，为实现这一目标提供了良好的契机。

1、Agent简介

1.1 Agent的定义

Agent是人工智能的一个基本术语，广义的智能Agent包括人类、物理世界中的移动机器人和信息世界中的软件机器人。狭义的智能Agent是一个实际或虚拟的软件或硬件。利用传感器接收来自环境中的信息，并以主动服务的方式产生动作来做出回应，在分布式系统中持续自主发挥作用。本文讨论的智能Agent专指狭义的智能Agent，其特性有自主性、主动性、合作性、智能性、移动性和性。

1.2 Agent的结构

Agent系统是一个高度开放的智能系统，它的结构组成直接影响到系统的性能和智能。从结构上分析，Agent的体系结构大致可分为以下三类：

1.2.1 审慎式体系结构(deliberative agent)

该体系结构在(分布式)人工智能领域占主导地位。特点是结构中存储了显式表示的世界符号模型，通过基于模板匹配和符号操作的逻辑(或准逻辑)推理作出决策的。

1.2.2 反应式体系结构(reactive Agent)

该体系结构在主流的分布式系统中占主导地位。特点是它强调交互作用，可以通过对外界环境的感知和交互进而自我改变，提出了“感知一动作”模型。

1.2.3 混合式体系结构(Hybrid Architecture)

该体系结构在人工智能领域占主导地位，其特点是Agent中包含了前面的两个子系统，既有信知数据，以提高智能性，又有交互和自我进化能力。

2、智能Agent技术在高校网络教育中的应用

2.1 我国高校网络教育的现状

实现教育的智能化一直是教育界和教育技术领域的改革目标。高校的网络教育是促进教育机会平等的重要手段。但是在网络教学出现以后，网络上的课程大多程度上是把课本上的内容转化为电子教材，教学方式单一，课程中的特色与新理念没有充分发扬。导致了现阶段的网络教育出现了很多，但教学效果不尽人意。智能Agent技术的引入，有望较好地解决这些存在的问题。它为网络教育的人一机一人交互的实现，如何提高网络和计算机的智能化程度提供了良好的契机。

2.2 基于Agent的网络教学体系的应用

Agent应用于网络教学中以后，主要功能体现在以下几个方面：

2.2.1 可有助于建立网络教学的个别化学习

目前网络教育中的教学方式和内容与传统教学相差无几，智能Agent的引入可以依据其智能性对每一个教学对象的学习内容、水平以及学习中遇到的系列重点、难点的特征，采取不同的教学方式，提供多方面的教学资源，做到因人而异，针对每一个学习者的Agent组成为每一个学习者的“私人教师”。

2.2.2 可将分布式网络环境下各地的教育资源统一起来

Internet的资源极大丰富，但各地的教育资源处于一种无序的、杂乱的状态，基于Agent的网络学习体系，可以使资源Agent将各地的教育信息和数据统一起来，变成学习者所需的知识。

2.2.3 可进一步提高系统的交互性，实现网上的智能辅导

Agent引入后，学习者与教学系统之间的交互方式发生了根本性的改变。基于Agent的网络教学系统，提高了系统的交互性，实现了网上的智能辅导，使得讨论板块对讨论的问题有总结提炼，并能根据讨论的情况组织针对性、专题性的讨论，从而引导学习者作进一步的研究和探讨，发挥智能辅导的优越性。

2.2.4 可创建一个基于多Agent的且对不同的使用者提供不同接口的智能系统

在系统中可以设计多个Agent去完成不同的角色，使得它们之间可以通过通信和协议，传达信息，从而实现控制系统的功能。在系统中的Agent定义为教学系统中的系统角色和功能单元，它的职能是接受外界信息，并根据信息产生特定的行为，多个Agent个体可以分工协作，完成一个功能复杂的行为。

3、智能Agent在网络教育中的发展前景

目前Agent在网络教育中的应用进入了实际运行阶段，其人性化的交互和教学方式、强大的自我进化功能得到了很好的体现，但是基于Agent的网络课程也有其不足之外，主要是在实现方面有较高的技术要求和资金投入。随着Agent软件方法可重用性和可扩展性的不断提高，利用多重Agent的技术在不同的课程中只改变专业知识模块，而整体的框架可重复利用，来促进系统中各个参与者的合作，并加以扩展。Agent技术在高校网络教育尤其是远程教学模式下会得到更好的发展。

4、结语

Agent技术作为一种新的编程思路，各方面还有待完善，但是这不妨碍它的先进性。智能Agent在高校网络教育系统中的应用，使得教学模式、教学效果和系统性能都比传统教学系统有了很大的提高和改革，进一步促进了教育系统的智能化，实现了真正意义的个性化教学，智能Agent技术的运用对整个教学改革和素质教育的实施起到积极的推动作用。

参考文献

[1]Antonio M．Lopez，Jr.James Donlon．Knowledge Engineering and Education[J]. Educational Technology,March－April 2001