时间：2023-09-28 15:27:27
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇人工智能与现代教育，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
【关键字】人工智能；教育；进展
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097（2008）13―0018―03
人工智能是一门综合的交叉学科，涉及计算机科学、生理学、哲学、心理学、哲学和语言学等多个领域。人工智能主要研究用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能，实现机器智能，其长期目标是实现人类水平的人工智能。[1]从脑神经生理学的角度来看，人类智能的本质可以说是通过后天的自适应训练或学习而建立起来的种种错综复杂的条件反射神经网络回路的活动。[2]人工智能专家们面临的最大挑战之一是如何构造一个可以模仿人脑行为的系统。这一研究一旦有突破，不仅给学习科学以技术支撑，而且能反过来促使人脑的学习规律研究更加清晰，从而提供更加切实有效的方法论。[3]人工智能技术的不断发展，使人工智能不仅成为学校教育的内容之一，也为教育提供了丰富的教育资源，其研究成果已在教育领域得到应用，并取得了良好的效果，成为教育技术的重要研究内容。
人工智能的研究更多的是结合具体领域进行的，其主要研究领域有：专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、机器人学、博弈、智能决策支持系统、人工神经网络和分布式人工智能等。[4]目前，在教育中应用较为广泛与活跃的研究领域主要有专家系统、机器人学、机器学习、自然语言理解、人工神经网络和分布式人工智能，下面就这些领域进行阐述。
一 专家系统
专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它使用人工智能技术，根据某个领域中一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决那些需要专家决定的复杂问题。[5]专家系统主要组成部分为：知识库，用于存储某领域专家系统的专门知识；综合数据库，用于存储领域或问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据或信息；推理机，用于记忆所采用的规则和控制策略的程序，使整个专家系统能够以逻辑方式协调地工作；解释器，向用户解释专家系统的行为；接口，使用户与专家系统进行对话。近几十年来，专家系统迅速发展，是人工智能中最活跃、最有成效的一个研究领域，广泛用于医疗诊断、地质勘探、军事、石油化工、文化教育等领域。
目前，专家系统在教育中的应用最为广泛与活跃。专家系统的特点通常表现为计划系统或诊断系统。计划系统往前走，从一个给定系统状态指向最终状态。如计划系统中可以输入有关的课堂目标和学科内容，它可以制定出一个课堂大纲，写出一份教案，甚至有可能开发一堂样板课，而诊断系统是往后走，从一个给定系统陈述查找原因或对其进行分析，例如，一个诊断系统可能以一堂CBI（基于计算机的教学，computer-based instruction）课为例，输入学生课堂表现资料，分析为什么课堂的某一部分效果不佳。在开发专家计划系统支持教学系统开发（ISD）程序的领域中最有名的是梅里尔（Merrill）的教学设计专家系统（ID Expert）。[6]
教学专家系统的任务是根据学生的特点（如知识水平、性格等），以最合适的教案和教学方法对学生进行教学和辅导。其特点为：同时具有诊断和调试等功能；具有良好的人机界面。已经开发和应用的教学专家系统有美国麻省理工学院的MACSYMA符号积分与定理证明系统，我国一些大学开发的计算机程序设计语言、物理智能计算机辅助教学系统以及聋哑人语言训练专家系统等。[7]
目前，在教育中，专家系统的开发和应用更多的集中于远程教育，为现代远程教育的智能化提供了有力的技术支撑。基于专家系统构造的智能化远程教育系统具有以下几个方面的功能：具备某学科或领域的专门知识，能生成自己的提问和应答； 能够分析学生的特征，评价和记录学生的学习情况，诊断学生学习过程中的错误并进行补救教学；可以选择不同的教学方法实现以学生为主体的个别化教学。[8]目前应用于远程教育的专家系统有智能决策专家系统、智能答疑专家系统、网络教学资源专家系统、智能导学系统和智能网络组卷系统等。
二 机器人学
机器人学是人工智能研究是一个分支，其主要内容包括机器人基础理论与方法、机器人设计理论与技术、机器人仿生学、机器人系统理论与技术、机器人操作和移动理论与技术、微机器人学。[9]机器人的发展经历了三个阶段：第一代机器人是以 “示教―再现”方式进行工作；第二代机器人具有一定的感觉装置，表现出低级智能；第三代机器人是具有高度适应性的自治机器人，即智能机器人。目前开发和应用的机器人大多是智能机器人。机器人技术的发展对人类的生活和社会都产生了重要影响，其研究和应用逐渐由工业生产向教育、环境、社会服务、医疗等领域扩展。
机器人技术涉及多门科学，是一个国家科技发展水平和国民经济现代化、信息化的重要标志，因此，机器人技术是世界强国重点发展的高技术，也是世界公认的核心竞争力之一，很多国家已经将机器人学教育列为学校的科技教育课程，在孩子中普及机器人学知识，从可持续和长远发展的角度，为本国培养机器人研发人才。[10]在机器人竞赛的推动下，机器人教育逐渐从大学延伸到中小学，世界发达国家例如美国、英国、法国、德国、日本等已把机器人教育纳入中小学教育之中，我国许多有条件的中小学也开展了机器人教育。
机器人在作为教学内容的同时，也为教育提供了有力的技术支撑，成为培养学习者创新精神和实践能力的新的载体与平台，大大丰富了教学资源。多年来，我国中小学信息技术教育的主要载体是计算机和网络，教学资源单一，缺乏前瞻性。教学机器人的引入，不仅激发了学生的学习兴趣，还为教学提供了丰富的、先进的教学资源。随着机器人技术的发展，教学机器人种类越来越多，目前在中小学较为常用的教学机器人有：能力风暴机器人、通用机器人、未来之星机器人、乐高机器人、纳英特机器人、中鸣机器人等。
三 机器学习
机器学习是要使计算机能够模仿人的学习行为，自动通过学习来获取知识和技巧，[11]其研究综合应用了心理学、生物学、神经生理学、逻辑学、模糊数学和计算机科学等多个学科。机器学习的方法与技术有机械学习、示教学习、类比学习、示例学习、解释学习、归纳学习和基于神经网络的学习等，近年来，知识发现和数据挖掘是发展最快的机器学习技术。机器学习（自动获取新的事实及新的推理算法）是使计算机具有智能的根本途径，对机器学习的研究有助于发现人类学习的机理和揭示人脑的奥秘。[12]
随着计算机技术的进步和机器学习研究的深入，机器学习系统的性能大大提高，各种学习算法的应用范围不断扩大，例如将连接学习用于图文识别，归纳学习、分析学习用于专家系统等，大大推动了在教育中的应用，例如在建构适应性教学系统中，用机器学习与朴素的贝叶斯分类器动态了解学生的学习偏好，有较高的准确率[13]。基于案例的推理（case-based reasoning，CBR）是一种新兴的机器学习和推理方法，其核心思想是重用过去人们解决问题的经验解决新问题，在计算机辅助教育方面，已经出现了基于CBR的图形仿真教育系统，并且，针对个体特征的教育教学方法研究也有所突破。[14]另外，数据挖掘和知识发现在生物医学、金融管理、商业销售等领域的成功应用，不仅给机器学习注入新的生机，也为机器学习在教育中的应用提供了新的前景。
四 自然语言理解
自然语言理解就是研究如何让计算机理解人类的自然语言，以实现用自然语言与计算机之间的交流。一个能够理解自然语言信息的计算机系统看起来就像一个人一样需要有上下文知识以及根据这些上下文知识和信息用信息发生器进行推理的过程。[15]自然语言理解包括口语理解和书面理解两大任务，其功能为：回答问题，计算机能正确地回答用自然语言提出的问题；文摘生成，计算机能根据输入的文本产生摘要；释义，计算机能用不同的词语和句型来复述输入的自然语言信息；翻译，计算机能把一种语言翻译成另外一种语言。由于创造和使用自然语言是人类高度智能的表现，因此对自然语言处理的研究也有助于揭开人类高度智能的奥秘，深化对语言能力和思维本质的认识。[16]
自然语言理解最早的研究领域是机器翻译，随着应用研究的广泛开展，也为机器人和专家系统的知识获取提供了新的途径，例如由MIT研制的指挥机器人的自然语言理解系统SHRDLU就可以接收自然语言，进行人机对话，回答关于桌面上积木世界中的各种问题。同时，对自然语言理解的研究也促进了计算机辅助语言教学和计算机语言设计等方面的发展，例如“希赛可”网络智能英语学习系统，这个基于网络的“人-机”语境的建立，突破了普通英语教师和传统的单机的多媒体教学软件所能具备能力限制，也比建立于网络的“人-人”语境更具灵活性，可以为远程学习者提供良好的英语学习支持，在国内第一次系统地将用自然语言进行的人机对话系统应用在计算机辅助外语教学上，在国际上也是一种创新。[17]
五 人工神经网络
人工神经网络就是在对大脑的生理研究的基础上，用模拟生物神经元的某些基本功能的元件（即人工神经元），按各种不同的联结方式组织起来的一个网络，其目的在于模拟大脑的某些机理与机制，实现某个方面的功能，例如可以用于模仿视觉、模式识别、声音信号处理、控制、故障诊断等领域，人工神经元是人工神经网络的基本单元。[18]人工神经网络有两种基本结构：递归（反馈）网络和多层（前馈）网络，两种主要学习算法：有指导式学习和非指导式学习。
人工神经网络从模拟人类大脑神经网络的结构和行为出发，具有大规模并行、分布式存储和处理、自组织、自适应和自学习能力，特别适合于处理需要同时考虑许多因素和条件的、不精确和模糊的信息处理问题，[19]这使人工神经网络具有更大的发展潜能，目前已经开发和应用的人工神经网络模型有30多种。人工神经网络在教育中的应用大多是与教学专家系统相结合，以此来改进教学专家系统的性能，提高智能性，使其在教学过程中对突发问题具有更好的应对能力。人工神经网络在学校管理中也得到应用，例如采用误差反传算法（BP）的多层感知器已应用于高校管理之中。
六 分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligence，DAI)
分布式人工智能是分布式计算与人工智能结合的结果，研究目标是要创建一种能够描述自然系统和社会系统的精确概念模型，主要研究问题是各Agent之间的合作与对话，包括分布式问题求解和多Agent系统两个领域。[20]分布式人工智能系统一般由多个Agent组成，每个Agent又是一个半自治系统，Agent之间及Agent与环境之间进行并发活动并进行交互来完成问题求解。[21]由于分布式人工智能系统具有并行、分布、开放、协作和容错等优点，在资源、时空和功能上克服了单智能系统的局限性，因此获得了广泛的应用。
分布式人工智能中的Agent和多Agent技术在教学中的应用逐渐受到关注。在教学中引入Agent可以有效地提高教学系统的智能性，创造良好的学习情境，并能激发学习者的学习兴趣，进行个性化教育。目前，Agent和多Agent技术多用于远程智能教学系统，通过利用其分布性、自主性和社会性等特点，提高网络教学系统的智能性，使教学资源得到充分利用，并可实现对学习者的学习行为进行动态跟踪，为学习者的网络学习创造合作性的学习环境。在网络教学软件中应用Agent技术的一个典型是美国南加利福尼亚大学（USC）开发的教学Adele（Agent for Distance Education - Light Edition） [22]。Agent技术在网络教学软件中取得的良好效果，促进了研究者对分布式人工智能在教育中的应用研究。
综上所述，科学技术的发展将会推动人工智能技术在教育中应用的广度和深度。从人工智能的应用趋势来看，人工智能在教育中应用的扩展可以通过以下三个方面进行：一是人工智能与其他先进信息技术结合。人工智能已经与多媒体技术、网络技术、数据库技术等有效的融合，为提高学习效率和效度提供了有力的技术支持，而引起教育技术界广泛关注。[23]例如人工智能技术通过与多媒体技术相结合，可以提高智能教学系统的教学效果；与网络通讯技术相结合，可以提高和改进远程教育的智能性。二是人工智能应用研究领域间的集成。人工智能应用研究领域之间并不是彼此独立，而是相互促进，相互完善，它们可以通过集成扩展彼此的功能和应用能力。例如自然语言理解与专家系统、机器人的集成，为专家系统和机器人提供了新的知识获取途径。三是人工智能的研究和应用出现了许多新的领域，它们是传统人工智能的延伸与扩展，这些新领域有分布式人工智能与Agent、计算智能与进化计算、数据挖掘与知识发现以及人工生命等[24]，这些发展与应用蕴藏着巨大潜能，必将对教育产生重要的影响。
技术发展不断发挥着引导教育技术研究的作用，一种新兴技术的出现总是会掀起相应的研究热潮, 引发对技术在教育中应用的探讨、评价以及与传统技术的对比。[25] 人工智能作为一门交叉的前沿学科，虽然在基本理论和方法等方面存在着争论，但从其研究成果与应用效果来看，有着广阔的应用前景，值得进一步的开发和利用。
参考文献
[1] 史忠植,王文杰.人工智能[M].北京:国防工业出版社,2007:1.
[2][11][18][19] 《计算机与信息科学十万个为什么》丛书编辑委员会,计算机与信息科学十万个为什么(8):人工智能[M].北京:清华大学出版社,1998:5,189,78-79,84.
[3] 任友群,胡航.论学习科学的本质及其学科基础[J].中国电化教育,2007,(5):1-5.
[4][21] 蔡瑞英,李长河.人工智能[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003:12-13.
[5][12][15][20][24] 蔡自兴,徐光.人工智能及其应用(第三版)――研究生用书[M].北京:清华大学出版社,2007: 12-14,19-20.
[6] [荷]山尼•戴克斯特拉,[德]诺伯特•M. 西尔,[德]弗兰兹•肖特,等.任友群,郑太年主译.教学设计的国际观第2册:解决教学设计问题[M].北京:教育科学出版社,2007:67.
[7] 任友群.技术支撑的教与学及其理论基础[M].上海:上海教育出版社,2007:42-43.
[8] 路利娟.应用专家系统提升现代远程教育的智能化[J].中国教育技术装备,2007,(12):79-80.
[9] 陈恳,杨向东,刘莉等.机器人技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2007:6.
[10] 关注机器人幼儿教育――访鲍青山博士[DB/OL].
[13] 柏宏权,韩庆年.机器学习在适应性教学系统中的应用研究[J].南京师范大学学报(工程技术版),2007,7(4):76-79.
[14] 杨健,赵秦怡.基于案例的推理技术研究进展及应用[J].计算机工程与设计,2008,29(3):710-712.
[16] 自然语言理解[DB/OL].
[17] 贾积有.人工智能技术的远程教育应用探索――“希赛可”智能型网上英语学习系统[J].现代教育技术,2006,16(2):26-29.
[22] Erin Shaw, W. Lewis Johnson, and Rajaram Ganeshan, Pedagogical Agents on the Web[DB/OL].
关键词：现代教育技术；虚拟现实；教学模式；教育应用
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
虚拟现实技术正处于高速发展阶段，它会给教育带来巨大的变革，未来的虚拟现实系统能够与通信技术、大数据技术、人工智能技术等前沿科技紧密结合。在虚拟教育社区，每个学习者都有自己唯一的虚拟身份，能够在虚拟的空间中与他人的虚拟角色互动交流，也能与人工智能的虚拟角色交流。人工智能虚拟学伴可以为学习者提供全程的学习规划指导，制定个性化的培养方案；学习者的成长轨迹全程被记录在虚拟世界之中，通过物联网技术制作的可穿戴设备，学习者的身体健康状况也可以被详实记录。数字虚拟世界和真实世界共同培养人才，这正是未来智慧教育的图景
关键词:人工智能;创新性教学;精品课程;课程建设;教学改革
人工智能课程是计算机类专业的核心课程之一,也是智能科学与技术、自动化和电子信息等专业的重要课程,其知识点具有不可替代的重要作用。该课程内容广泛,具有很强的综合性、应用性、创新性和挑战性[1],其开设能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力,为学生提供了一种新的思维方法和问题求解手段。同时,本课程能够培养学生对计算机前沿技术的前瞻性,提高他们的科技素质和学术水平。通过课程的学习,学生对人工智能的定义和发展、基本原理和应用有一定的了解和掌握,启发了对人工智能的学习兴趣,培养创新能力。
中南大学人工智能课程开设于20世纪80年代中期。1983年,蔡自兴作为访问学者赴美国普度大学研修人工智能,并与美国国家工程科学院院士傅京孙(K. S. Fu)教授及清华大学徐光v教授合作研究人工智能。在傅京孙院士教授的指导下,蔡自兴和徐光v教授执笔编著《人工智能及其应用》一书,并于1987年5月在清华大学出版社问世,成为国内率先出版的具有自主知识产权的人工智能教材。本教材不仅为我校人工智能课程提供了一部好教材,而且促进了国内高校普遍开设人工智能课程。此后,又陆续编著出版了《人工智能及其应用》第二版、第三版“本科生用书”和“研究生用书”、第四版等,修读该课程的学生也与日俱增。该书第二版还获得国家教育部科技进步一等奖。经过近20年建设,该我校人工智能课程于2003年评为国家精品课程,并在2008年评为国家双语教学示范课程。这是至今国内唯一同时获得国家级精品课程和双语教学示范课程的人工智能课程。同时,我们还开发了人工智能网络课程,具有网络化、智能化和个性化等特色,被国家教育部评为优秀网络课程,供兄弟院校人工智能教学参考使用,受到普遍欢迎[2]。
作为国内第一门人工智能精品课程,我们按照教育部精品课程标准建设《人工智能》课程,尤其是在教学内容、创新性教学方法和教学模式上进行不断进行改革与探索,取得了很好的效果。本文即为我校人工智能精品课程建设与改革经验的初步总结。
1教学内容优化
1.1课堂教学内容优化
教学内容的确定是课程的首要任务。如何选好教学内容,使学生既能了解本领域的概貌,又能适合学生的基础,便于他们在有限的时间完成学习任务,是一件难事。教学内容除了包含基础理论外,还应该反映人工智能领域的新发展和新动态,跟上学科发展的步伐。本课程最初设定的教学内容分基础部分和扩展应用部分。基础部分主要包括人工智能的定义和发展、知识的表示以及推理,而扩展应用部分主要包括专家系统、机器学习、机器规划、机器视觉等。
近年来人工智能科学的快速发展,涌现出了大批新的方法和算法,研究热点问题也从符号计算发展到智能计算和Agent等。
学内容,既能使学生了解本领域的概貌,又能适合学生的基础,便于他们在有限的时间完成学习任务,是一件难事。教学内容除了包含基础理论外,还应该反映人工智能领域的新发展和新动态,跟上学科发展的步伐。本人工智能课程最初设定的教学内容分基础部分和扩展应用部分。基础部分主要包括人工智能的定义和发展、知识的表示以及推理,而扩展应用部分主要包括专家系统、机器学习、机器规划、机器视觉等。
近年来人工智能科学的快速发展,涌现出了大批新的方法和算法,研究热点问题也从符号计算发展到智能计算和Agent等。
随着科学技术的不断进步,在科学研究和工程实践中遇到的问题变得越来越复杂,传统的计算方法无法在一定时间内获得精确的解。为了在求解时间和求解精度上取得平衡,很多具有启发式特征的智能计算算法应运而生。这些算法通过模拟大自然和人类的智慧来实现对问题的优化求解。计算智能作为人工智能的一个新的分支是目前的研究热点,它主要涉及神经计算、模糊计算、进化计算和人工生命等领域,在如模式识别、图像处理、自动控制、通信网络等很多领域都得到了成功应用。另一个近10年来人工智能的研究热点是Agent和多Agent系统,其理论最早来自分布式人工智能,并随着并行计算和分布式处理等技术的发展而逐渐成为热点。
以上两个内容都是人工智能的重要分支。因此,我们在《人工智能及其应用》第三第3版[3]和第四第4版教材[4]中已经顺应形势加入了这方面的内容,并将教学内容也进行了相应的扩展,加入了计算智能、分布式人工智能与Agent。由于不确定性推理和基于概率的推理方法应用也越来越广泛,我们也将此类非经典推理方法单独作为一章来进行教学。另外,还增加了一些新的内容,如本体论和非经典推理、粒群优化和蚁群计算、决策树学习和增强学习、词法分析和语料库语言学,以及路径规划和基于Web的专家系统等。图1给出本课程的教学内容大纲。
人工智能的教学内容涉及面广且内容较多,要在有限课时内完成教学计划并让学生掌握,具有一定难度。因此需要根据教学对象的需求有所取舍。中南大度。因此需要根据教学对象的需求有所取舍。中南大学在智能科学与技术、计算机、自动化三3个专业中均开设了人工智能课程,根据相关专业课程教学对象,对学时和教学内容进行适当调整。对于智能科学与技术专业,人工智能课程为必修课,共48个学时含实验8个学时。表1表示为相关专业的人工智能课程教学内容分配情况。对于计算机和自动化专业,人工智能课程为选修课,共32个学时含实验8个学时。许多兄弟院校的计算机专业都把人工智能定为必修课,课程学时也在50学时左右。因此,我们一再强烈建议我校的计算机专业把人工智能列为必修课,并适当增加学时。由于智能科学与技术专业开设有专家系统和智能计算选修课程,因此在人工智能教学内容中只将这两部分做简要阐述,而将重点放在知识表示和推理以及扩展应用上。对于计算机专业学生来说,除基本的知识表示和推理外,计算智能和Agent技术也是他们在软件开发和通讯技术理论学习中需掌握的重要概念。同时,计算智能、专家系统对自动控制和电气工程也十分重要,对自动化专业则应掌握该方面的内容。
1.2实验实践教学创新
国内人工智能课程在开设之初大多没有安排实验内容,仅为理论基础和概念讲授。由于理论比较抽象,很难理解,学习效果不理想,学生们对于其应用实现也十分困惑。此后,各高校也逐步在该课程中分配了实验学时,大多数采用prolog语言和专家系统作为实验语言和对象[5]。为了改进该课程的教学,我们也从没有实验到将实验学时从零调整为设置4个学时的实验课时,然后到现在的8个学时的实验课时。随着课堂教学内容的改革,实验内容也进行了优化和更新。
人工智能课程实验的目的是帮助学生掌握基本理论,发挥主动性,研究探讨人工智能算法和系统的运行和实现过程,提出思路并验证自己探索的思路,从而更好的地掌握知识,培养研究能力和创新能力。因此,在实验教学内容的设计上,实验项目应具备研究性和综合性。实验项目目标明确,要求学生带着问题和任务进行实验,但实验过程又要有一定的灵活性,学生可以根据自己的思考进行适当的调整。再者,充分采用虚拟实验方式进行实验,大大提高了学生的兴趣,提供了分析和探讨智能算法的很好平台。同时,学生的实验数据和实验结果分析既有格式要求,又给学生报告自己的研究的过程和结果留有空间,并在评分时加以充分考虑。这些做法能够鼓励学生,特别是鼓励优秀学生进行独立性研究,满足他们学习的需求。
1) 人工智能课程的实验环节不足和课时分配问题。
中南大学的人工智能课程的实验环节经历了从精品课程建设前没有到开设,一直到其内容和形式上的不断改进过程。但目前实验还主要处于演示性和编程的实验阶段,而非设计和训练阶段。此外,由于人工智能课程涵盖范围广、内容多,而课程所设置的学时有限。,如何分配好课堂教学与实验课时也是一个需要在今后课程建设中不断探索的问题。
对于某些专业的人工智能课程,可以考虑单独开设人工智能实验课程或人工智能程序设计与实验课程。
2) 人工智能技术发展迅速情况下如何保持该精品课程持续发展的问题。
人工智能作为一门高度融合的交叉科学,其发展速度迅速,不断有新理论、新问题涌现出来。我们的
人工智能教学既要注重基础理论知识,又要紧跟学科发展的步伐,势必要求对课程内容进行不断更新,这对我们的教学资源和教师素质都提出了更高的要求。
4结语
本文介绍了中南大学的精品课程――人工智能课程教学内容和创新性教学方法的一些探索,已在课堂教学内容的优化、实验环节的改进、教学方法的创新的实施上取得了很好的效果,充分激励了学生的学习积极性和主动性,多方位培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。我们的想法和做法可供兄弟院校同行参考。不过,仍然存在一些不足之处。随着智能科学与技术的发展和更为广泛的应用,人工智能课程的重要地位必将更加突显,我们也需要继续努力,与时俱进,不断完善人工智能精品课程的建设。
注:本文受教育部质量工程国家级精品课程人工智能(2003)、全国双语教学示范课程人工智能(2007)项目支持。
参考文献:
[1] 薛莹. 创新教育新途径人工智能与机器人教育:哈尔滨市教育研究院张丽华院长访谈录[J]. 中国信息技术教育,2010(1): 20-22.
[2] 蔡自兴,肖晓明,蒙祖强,等. 树立精品意识搞好人工智能课程建设[J]. 中国大学教学,2004(1):28-29.
[3] 蔡自兴,徐光佑. 人工智能及其应用[M]. 3版. 北京:清华大学出版社,2003.
[4] 蔡自兴,徐光佑. 人工智能及其应用[M]. 4版. 北京:清华大学出版社,2010.
[5] 韩洁琼,闫大顺. 人工智能实验教学探讨[J]. 计算机教育,2009,(11):135-138.
[6] 刘丽珏,陈白帆,王勇,等. 精益求精建设人工智能精品课程[J]. 计算机教育,2009,(17):69-71.
Exploration of Innovative Teaching Mode of Artificial Intelligence Elabrate Course
――Construction and Reformation in Elaborate Course of Artificial Intelligence
CHEN Bai-fan, CAI Zi-xing, LIU Li-jue
(Institute of Information Science and Engineering, Centnal South University, Changsha 410083, China)
对照南京市中小学多媒体教室现状，基本以计算机为核心，由投影机、交互式电子白板(或幕布)、展示台、音视频播放设备和音响等现代教学设备组成。我们简单分解如下：
(1)计算机设备
为整套系统的核心，用于安装各类教学演示软件，对教学效果起到决定性影响。
(2)投影机设备
是多媒体教室的重要演示系统，连接所有视频输出设备。
(3)视频输入系统
DVD、录像机设备等，视频音像由投影机终端输出。
(4)音响、显示系统
麦克风(包括无线、蓝牙等)、功放、音箱等音频设备，幕布或交互式电子白板等显示设备。
(5)展示系统
利用视频、数字展示台，将实物或书本等资料，转化为可见视频信号。
(6)中央控制系统
利用系统集成，将以上设备的信号输入、输出以及简单操作，集中成一个简单的操作平台，方便课堂演示。
通过以上设备集合以后，可以达到的系统功能也非常显著：
首先，可以通过投影机显示校园信息网络内任意计算机信号；播放CAI教学软件和教室课件；利用展示台展示学生作业、图片等各种平面实物；其次，通过多媒体软件实现中央集成控制功能，对教室内计算机、音响、投影设备预览、播放和监控。
为什么看似简单的多媒体教室，却深受广大学生和教师的欢迎，有效的提高了课堂教学质量呢?其实，一间多媒体教室看似设备普通，其中包含很多的关于教育教学效率和方法的玄妙。
我们知道，媒体一词来源于拉丁语“medium”，是指人与人之间实现信息交流的中介，通俗的说法就是各种信息的载体，也称为媒介。多媒体顾名思义就是多重媒体集成的意思，可以理解为直接作用于人感官的文字、图形、图像、动画、声音和视频等多种媒体的统称，即多种信息载体的表现形式和传递方式。关于“多媒体”概念至今仍然没有一个统一的标准定义，一般理解为“多种媒体的综合”。目前流行的多媒体的概念，主要仍是指文字、图形、图像、声音等人的器官能直接感受和理解的多种信息类型，这基本是目前对多媒体广泛认同的一种狭义理解。
既然多媒体能够通过多种表现形式来展示信息，那么自然被需要向学习者进行信息传输的教育教学活动所应用。根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体设备，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息综合作用于学生，形成合理的教学过程结构，以期达到最优化的教学效果。中国在多媒体教学活动中经历了一段探索和发展的时期。20世纪30年代，就已经开始采用多种电子媒体如幻灯、投影、录音、录像等综合运用与课堂教学。这种教学技术称为多媒体组合教学又称电化教学，是我国特有名词，并沿用至今。自20世纪90年代起，随着计算机技术的迅速发展和普及，多媒体计算机已经逐步取代了以往的多种教学媒体的综合使用地位。因此，现在我们通常所说的多媒体教学是特指运用多媒体计算机并借助于预先制作的多媒体教学软件来开展的教学活动过程，它又可以称为计算机辅助教学(简称CAI)。
多媒体计算机辅助教学是教育技术活动的一个有效手段，是指利用多媒体计算机，综合处理和控制符号、语言、文字、声音、图形、图像、影像等多种媒体信息，把多媒体的各个要素按教学要求，进行有机组合并通过屏幕或投影机投影显示出来，同时按需要加上声音的配合，以及使用者与计算机之间的人机交互操作，完成教学或训练过程。国际上通过学习资源和学习过程的设计、开发、使用、管理和评价而形成的理论和实践，称为教育技术。结合我国的教育实际，我们可以概括为：“运用现代化教育理论和现代信息技术，通过对教学过程和教学资源的设计、开发、应用、评价和管理，以实现教与学过程和教与学资源的优化的理论和实践”，这就是现代教育技术。
其实若简单从“电化教育”和“教育技术”的名词概念本质上分析两者应该是相等的，他们的目的都是要取得最好的教育效果，实现教育最优化。他们的特点、功能以及分析、处理问题的方式也是相同或相近的，都是利用新的科技成果去开发新的学习资源，并采用新的教与学的理论、方法去控制教学过程。但是教育技术的范围要比电化教育广泛得多，因为教育技术是指所有的学习资源，包括与教育有关的一切可操作的要素。那么现代教育技术优势何在呢?
记得一位教育哲人曾经说过：“现代教育技术包括了两个内容，一是现代教育技术本身，一是现代教育技术的使用”，简明扼要的阐述了现代教育及技术所包含的两个方面的内容，即“理论与实践”，进入新世纪以后，随着信息技术蓬勃发展，也为教育事业展现了一片广阔的天地。为了适应现代教育技术的发展，提高教育的科技含量，使教学手段多样化现代化，促使教学质量的全面提高，“一块黑板、一支粉笔、一本教科书”的传统教学方式已经不能适应时代的发展，因此，必须让现代教育技术进入多媒体教室，发挥教育技术的优势。
优势之一：教学信息显示的多媒体化。
所谓多媒体化就是指积极发挥其文字、图像、图形、声音、视频图像、动画等在教学信息显示方面的优势，充分为学习者创设多样化的情境。一个人的认知过程首先需要有外部刺激，要充分发挥现代教育技术的优势就是要尽量提供多样化的外部刺激。
优势之二：教育信息组织的超文本方式。
超文本是指信息内容的组织方式是非线性的，是可以根据人的联想方式进行跳转的。通常的教学过程中，课本、录像等讲授内容都是线性的，只能固定地从一页到另一页，从一个镜头到另一个镜头，按部就班，不能进行跳转学习。而运用现代信息技术手段，可以把教学信息用超文本方式进行组织，形成非线形结构，为教师提供多样化的教学方案。
优势之三；教学过程的交互性。
这是现代教育技术一个突出的优势，对于多媒体显示，录像带也可以做到，但它不能交互，计算机则可以进行人机交互，而且它具有丰富的交互界面。利用这种交互特性，可以激发学生学习的兴趣，调动参与学习的积极性，从而充分发挥学习主体的作用。
优势之四：教学信息的大容量储存。
由于采用不同于书本的存储方式，可以为学习者提供大量丰富的学习资料，有利于培养学生通过信息获取、信息处理、信息表达，通过发现问题，利用资源探究问题，加强理解和解决问题的学习能力。
优势之五：学习信息传达的网络化。
多媒体教室可以和校园网络能实现教学资源的共享；实现教师的监控和对个别学生的指导；能与互联网络相联，可以开展远程教学，为远程学习者传输教育和培训资源，学习者也可以主要在学校以外的任何地点利用远程教育机构设计开发的教育资源和环境进行学习。
优势之六：教育信息处理的智能化。
智能化即是指目前热点讨论的人工智能，我们可发挥人工智能的联想、推理、理解、学习以及分析问题和发明创造能力的优势，促进学习者的学习效果。如具有自动批改功能的作文教学软件，对学生作作文进行自动智能化评价。这些现代教育技术的优势，将十分有利于因材施教，有利于个性的发展。
优势之七：有利于几个重要因素的转变。
(1)教师角色的转变――由以教师为中心的讲解者转变为学生学习的指导者和活动的组织者，充分发挥学生自主学习能力。
(2)学习地位的转变――从被动接受的地位转变为主动参与、发现、探究和知识建构的主体地位，积极调动学生学习兴趣。
(3)媒体作用的转变――由作为教师的讲解的演示工具转变为学生的认知工具，在交互过程中保证个性发展需要。
(4)教学过程的转变――由讲解说明的进程转变为通过情景创设、问题探究、协商学习、意义建构等以学生为主体的过程。
关键词：信息技术 学习能力 终身学习
作为一种创新教学的尝试，我们在高二、高三部分班级进行了网络教学实践。
一、信息技术教学与常规的教学模式的区别
（1）教学环境的改变
运用信息技术进行教学一般是在电脑教室进行的，整个教室基本做到了每位学生一台电脑。因此，学生的学习工具除了普通的课本、笔、纸外，还有与因特网相联的计算机，整个教学过程看起来是在教室进行，但教学环境却是真正的因特网环境。学生真实的接触到了远程教育体系、终身学习和社会化学习这种看起遥远的事情。
（2）师生角色的转变
作为一种创新教学的尝试，教学中我们没有采用传统的以教师为中心的“讲授式”教学方法，而是采用教师指导下的，以学生为中心的学习。教师在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、讨论等学习环境充分发挥学生的主动性、积极性，最大限度的培养学生的创新精神。
（3）教学过程的转变
上课时教师首先通过电脑把本节课的教学目的、内容及学习提纲展示给学生，然后学生利用教师提供的网址进入相关的网站进行自主学习。对于不懂的问题学生可以相互讨论。最后利用交互式的教学软件进行检测学生的掌握情况，教师再有针对性的进行指导教材中的难点和重点。
（4）教学方法的转变
信息社会的特点是个性化、多样化，关心人、尊重人、一切为了人成为信息社会的主旋律。网络教学充分考虑学生的个性特点，在教学目标规定的最基本的方面都能达到合格标准的同时，最大限度的发挥每个人的潜能与价值。在教学中努力渗透“科学、技术、社会”教育思想。尽可能在教学中让学生讨论一些现实问题。如：在学习“遗传的物质基础”时，结合信息技术可设计以下一些问题：1、基因工程是怎么回事？它在生产中有哪些实际应用？2、人类基因组计划有哪些国家参与？它研究的是什么问题？对人类有哪些好处？人们要警惕基因组计划的哪些应用？等。让学生运用各种知识，从社会利益、风险、科学技术的发展与安全等方面综合考虑问题，以培养学生的科学评价、科学决策能力。
二、结论与思考
（1）提高了学生的学习兴趣
信息技术运用集文字、图像、声音于一体的多媒体教材替代抽象、枯燥的生物课本，虚拟技术使看不见、摸不着的微观世界和复杂的生理过程生动直观地显现在学生的眼前。加上与现实生活相联系的一些问题讨论，使学生感到生物知识趣味无穷，大大激发了学生的求知欲望，增强了学生学习的积极性和主动性。
（2）提高了学生合作学习的能力
信息技术中的网络教学通过因特网的查询，为学习者的双向交流提供了广阔空间，达到了“人―机―人”相互学习，即学习者通过网络与教师和其他学习者进行相互交流，协作学习。
（3）学会信息资源的利用
运用信息技术进行教学，使学生初步形成了信息社会所必须的信息获取、信息分析和信息加工能力。
（4）增强了对现代教育的认识
信息社会使知识的创造、存储、学习和利用方式发生了革命性的变化，音像技术、计算机技术、现代通信技术和人工智能技术在教育领域广泛应用；网络教学完全改变了“以课堂为中心、以书本为中心、以教师为中心”的传统教育教学模式。
三、信息技术教学与常规的教学模式的区别
（1）教学环境的改变
运用信息技术进行教学一般是在电脑教室进行的，整个教室基本做到了每位学生一台电脑。因此，学生的学习工具除了普通的课本、笔、纸外，还有与因特网相联的计算机，整个教学过程看起来是在教室进行，但教学环境却是真正的因特网环境。学生真实的接触到了远程教育体系、终身学习和社会化学习这种看起遥远的事情。
（2）师生角色的转变
作为一种创新教学的尝试，教学中我们没有采用传统的以教师为中心的“讲授式”教学方法，而是采用教师指导下的，以学生为中心的学习。教师在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、讨论等学习环境充分发挥学生的主动性、积极性，最大限度的培养学生的创新精神。
（3）教学过程的转变
上课时教师首先通过电脑把本节课的教学目的、内容及学习提纲展示给学生，然后学生利用教师提供的网址进入相关的网站进行自主学习。对于不懂的问题学生可以相互讨论。最后利用交互式的教学软件进行检测学生的掌握情况，教师再有针对性的进行指导教材中的难点和重点。
（4）教学方法的转变
信息社会的特点是个性化、多样化，关心人、尊重人、一切为了人成为信息社会的主旋律。网络教学充分考虑学生的个性特点，在教学目标规定的最基本的方面都能达到合格标准的同时，最大限度的发挥每个人的潜能与价值。在教学中努力渗透“科学、技术、社会”教育思想。尽可能在教学中让学生讨论一些现实问题。
四、结论与思考
（1）提高了学生的学习兴趣
信息技术运用集文字、图像、声音于一体的多媒体教材替代抽象、枯燥的生物课本，虚拟技术使看不见、摸不着的微观世界和复杂的生理过程生动直观地显现在学生的眼前。加上与现实生活相联系的一些问题讨论，使学生感到生物知识趣味无穷，大大激发了学生的求知欲望，增强了学生学习的积极性和主动性。
（2）提高了学生合作学习的能力
信息技术中的网络教学通过因特网的查询，为学习者的双向交流提供了广阔空间，达到了“人―机―人”相互学习，即学习者通过网络与教师和其他学习者进行相互交流，协作学习。
（3）学会信息资源的利用运用信息技术进行教学，使学生初步形成了信息社会所必须的信息获取、信息分析和信息加工能力。
关键词：信息技术；德育教育；融合
信息技术已走进每一名学校，每名老师，每一位学生，已成为学生、教师、学校、家长极为有益的帮手，从课内延伸到课外，从读书到育人都离不开信息技术的助力。我校从实际工作中进行了一系列的尝试，谈谈我的感受。
1搭建人人通网络学习空间，促进学生主动发展
人人通平台为班级、老师、学生及家长建立了个人空间。学生在空间里进行实名注册交流。通过班站的班级相册、班级日记栏目可以彰显学生的个性，记录学生成长历程，老师和家长通过此栏目了解孩子在班级的情况、心理变化等，与学生进行零距离的沟通；通过班级成员、班级公告、班级作业、班级成绩等栏目，教师和家长之间的联系更为方便快捷，保证家长第一时间了解班级的动态，并参与班级的建设和管理。师生个人空间的开设，可以保证师生、亲子之间时刻关注彼此的动态，分享彼此的快乐与烦恼，畅谈学习生活的感悟、体会，也是同学们知心话、小秘密的倾诉之地，消除师生间、生生间、亲子间的误解和不愉快，可以更好的增强班集体的凝聚力，共建和谐班级。班级网站和师生个人空间会拉近学校与家庭、教师与学生之间的距离，营造良好的心理沟通环境和氛围，实现四位一体教育新格局。使孩子们都骄傲的成为班级的主人，增强了主人翁责任感，自然形成了比学赶帮超的氛围。
2利用网络资源，丰富学生课余生活
网络上有丰富的学习资源，包括我们常用的网脉资源网、农远网等，上面有学生的第二课堂、视听乐园、听书联盟、英语角等，既有有声读物，还有中外动画片等，并具有丰富的安全、法律、生活常识，百科生命知识，典故、格言、成语、诗词等内容，运用有声动画及图文并茂的形式，可以抓住了学生的心理，更加的直观形象，激发学生浓厚的学习兴趣。为了让学生在学习之余，有一个娱乐的小空间，网站上开设了内容新颖、趣味性强的小游戏700多种，实现了在游戏中学习，在学习中娱乐的效果。帮助孩子们摆脱了对网吧的好奇和迷离，保证了他们在网络时代的健康快乐成长。
3开展网上作业，激发学生写作业的兴趣
目前，学生已开始从纸质作业走向电子作业。教师可以用电脑和手机一键布置多个班级的同步作业，轻松减负。系统自动批改作业，智能生成作业报告、测验报告、错误知识点、高频错误等，使作业批改更加轻松、高效，作业指导有的放矢，还能免费使用来自全国重点名校的海量题库，实现个性化组卷。智慧作业系统具备游戏化、趣味化的特点，极大地提高了学生写作业的热情。
4开办主题式学习网站，为学生搭起沟通的桥梁
在教育网站上开通了主题学习专栏，打破教材单元，将知识重组建构，以新的方式完美呈现。如《农历的天空》专题网，以二十四节气为线索，以诗歌学习为载体，在提升学生文学素养的同时，通过网络搜索，积累素材，初识节气；制作学件，触摸诗词，感受节气；采集影音，走进自然，体验节气；网上交流，激感，品味节气等环节，使学生掌握生产生活技能，对学生进行情感熏陶。学生自建的主题网站有《金源文化》、《指尖上的艺术》、《北方名城哈尔滨》、《非物质文化遗产》、《话题作文》、《动漫世界》、《中华名小吃》、《春蕾》等百余个主题式学习网站。
5加强校园科技教育，强化学生创新素养
关键词: 现代教育技术 个性化知识增长 应用
随着科学技术的飞速发展,今天的人们要想立足社会,必须学习足够的知识和技能,以便能适应社会现代化的需要。对人才的要求,不仅仅是掌握一定的知识,还要求能够根据需要,在工作中不断学习新知识,并且把所学习的知识灵活地运用于工作中的能力,充分发挥所学知识的作用,也就是让学习者具有个性化知识增长的能力。
个性化知识是个体把学习的社会公开的知识与自我主体(包括主体的一切特征:动机、兴趣、理想、信念、能力、性格与气质)相结合,形成具有个性特征的知识体系,即产生了个性化的知识。[1]
一般认为,个性化知识增长主要是研究个性化知识的获取、加工及存储等,以认知心理学和认知科学成果为主要支撑,以哲学认识论和知识论为背景,以计算机科学中的人工智能与言语认知加工方法为技术支持,以著名学者的个性化知识结构及其思维方式为原型,探究在网络时代知识爆炸的海量信息环境下,学习者如何建构起个性化的知识体系,提高学习和工作的效率。
现代教育技术在个性化知识增长中的应用主要有以下三个方面。
一、现代教育技术在个性化知识获取中的应用
随着网络时代的到来,知识爆炸早已成为不争的事实。人们要想在当今的社会竞争中立于不败之地,就要不断学习知识,更新知识,以适应社会对人才的要求。要想在浩瀚的知识海洋中筛选出所需要的知识,并非易事。采用传统的学习方式获取需要的知识,工作量是海量的。在过去几十年中,知识的增长量相当于人类过去全部知识的总和,有人综合计算,全世界的知识总量七到十年便翻一番,可见知识增长的速度是惊人的。
在这种情况下,现代教育技术手段就发挥了它的优势。现代教育技术手段,主要是以计算机为基础,以认知理论和学习理论为基础来获取知识。要利用认知理论,根据工作中的实际需要,筛选出需要学习的知识的范围。而在确定学习范围后,就可以利用现代教育技术手段搜集知识了。
在传统的学习中,我们获取信息的途径是有限的,主要是通过查阅图书馆的资料及借阅书籍等方式,来获取我们所需要的知识。在这种情况下,获取知识的途径,受到很多条件的限制。如当地图书馆资料和书籍的限制,有的图书馆可能没有学习者学习所需要的资料;也可能受到时间的限制,如图书馆的借阅时间,开馆和闭馆时间的限制。这些情况都给学习者的学习带来了很多不便,其中最主要的问题就是学习者所在地区的图书馆的资料有限,这是影响学习者获取资料的最大障碍。有了现代教育技术手段,就可以很好地解决这一问题。现在学习者只需要拥有一台可以连接互联网的计算机,就可以方便地查阅资料,不受学习时间和学习地点的限制。学习者可以随时随地地通过互联网,搜索需要的资料。而且,互联网上的信息资源十分丰富,通过互联网可以浏览到世界各地的信息,与传统的学习者在当地的图书馆获取资源相比,要丰富得多。但这种学习的费用比传统学习的费用要高一些,这是它的一个不足之处。但是,随着计算机和互联网的普及,学习费用也会逐渐降低。
利用现代教育技术手段获取知识,是非常方便快捷的,并且能够获取最全、最新的知识。可以说,现代教育技术在个性化知识的获取中,有着至关重要的作用。
二、现代教育技术在个性化知识加工中的应用
现代教育技术在个性化知识加工中同样有着重要的作用。在知识爆炸时代,我们的目的不仅仅是获取知识,更重要的是把获取的知识变为自己的知识,这就涉及对知识的加工。
在这一环节,现代教育技术更发挥了它的优势。我们利用现代教育技术手段,可对所获取的知识进行进一步的加工,使之成为适合学习者记忆和学习的知识,根据学习者自身的知识结构,学习者选择适合自己的现代教育技术手段,结合认知理论和学习理论,用这些理论来指导学习,迅速地对所筛选的知识进行整合,力求在最短的时间内快速地学习到需要的知识,这样才能在激烈的竞争中占有一定的优势。
传统的学习方式,是学习者通过书本、资料等传统的媒体来学习知识。这种知识学习的过程是一个漫长的过程,学习者需要通过在长期的学习中积累学习经验,寻找适合自己的学习方法,以此消化和吸收知识。这种传统的学习方式适合长期学习,多用来进行积累型的学习。而今天的社会,在工作中所需要的知识是要在短时间内快速获得的,学习者没有充裕的时间寻找适合的学习方法来进行尝试学习。即学习者必须在短时间内掌握所需要的知识。如果说传统的学习是一个长期补充营养的过程,那现在的个性化的知识增长的短时间的学习,更像是一种快餐式的学习。二者各有所长,应该结合起来,这样学习者才能更好地学习。我们在这里强调现代教育技术应用的个性化知识增长的学习,并不是说它是万能的,任何方式的学习最终目的都是帮助学习者更好地学习。
三、现代教育技术在个性化知识应用中的应用
任何知识学习的最终目的都是为了实际的应用,如果不能进行实际的应用,任何知识都是无用的知识,只能用来纸上谈兵,而不能发挥实际作用。现代教育技术手段就提供了一个个性化知识应用的平台。以计算机为主要手段的现代教育技术,可以采用虚拟现实技术,为一些有危险的实验或不具备现实条件的学习者提供帮助,利用现代教育技术手段,进行虚拟现实的学习。通过虚拟现实的学习辅助,再结合实践训练,学习者会很快掌握所学的知识,并且能够在实际中应用,避免多次实践在资源和时间上的浪费。
在知识急剧膨胀的今天,个性化知识增长变得越来越重要。在个性化知识增长过程中,现代教育技术手段发挥着强大的作用,它的地位将会越来越重要,越来越受到学习者的关注。学习者要掌握现代教育技术手段,更好地把这些手段应用于个性化的知识增长的过程中,使学习者在激烈的竞争中立于不败之地。
参考文献:
[1]张楠,张龙革.创新――个性化知识的使命(OL).etc.省略/show/2008/chuangxin08.htm.
[2]Hade,D.D.Literacy in Information Society.Educational Technology,1982.8:7-12.
关键词：信息技术；教育信息化；革新
一、什么是信息技术
（一）信息技术的概念
从技术的本质意义上，首先，信息技术就是能够扩展人的信息器官功能的一类技术。
人的信息器官主要包括：（1）感觉器官——获取信息；（2）传导神经系统——传递信息；（3）思维器官——加工和再生信息；（4）效应器官——施用信息。
信息器官及其功能系统
人类的这四类信息器官和它们的信息功能是有机地联系在
一起的，这种有机的联系使它们能够执行一种整体性的高级功能——认识世界和改造世界过程所需要的智力功能。上图显示了四种信息器官相互联系形成智力功能的情形。
从图中可以看出，人们同外部世界打交道的过程，就是人们认识世界和改造世界的一个基本过程和基本回合。一般来说，要经过多个这样的回合才能逐渐接近预期的目标。从以上给出的信息技术的基本定义，得到信息技术的比较具体的定义，即：（1）信息技术是指能够完成信息的获取、传递、加工、再生和施用等功能的一类技术。（2）信息技术是指感测、通信、计算机和智能以及控制等技术的整体。
显然，这些定义是等效的。不过，第一个定义是最基本的，第二个、第三个定义则比较具体、直观。
（二）信息技术的基本内容
信息技术的四项基本内容，就是“信息技术四基元”：
1.感测技术——感觉器官功能的延长
感测技术包括传感技术和测量技术，也包括遥感、遥测技术等。它能使人们更好地从外部世界获得各种有用的信息。
2.通信技术——传导神经网络功能的延长
它的作用是传递、交换和分配信息，消除或克服空间上的限制，使人们能更有效地利用信息资源。
3.计算机和智能技术——思维器官功能的延长
计算机技术（包括硬件和软件技术）和人工智能技术，使人们能更好地加工和再生信息。
4.控制技术——效应器观功能的延长
控制技术的作用是根据输入的指令（决策信息）对外部事物的运动状态实施干预，即信息施效。
二、教育信息化
（一）教育信息化内涵
教育信息化是指在教育领域全面深入地运用现代化信息技术来促进教育改革和教育发展的过程，其结果必然是形成一种全新的教育形态——信息化教育。把教育信息化看作是一个追求信息化教育的过程。即教材多媒体化、资源全球化、教学个性化、学习自主化、活动合作化、管理自动化、环境虚拟化。
教育信息化是将信息作为教育系统的一种基本构成要素，并在教育的各个领域广泛地利用信息技术，促进教育现代化的过程，教育信息化的过程应高度重视对教育系统以信息的观点进行信息分析，并在此基础上进行信息技术在教育中的有效应用。
（二）教育信息化的教学手段
教育信息化的教学手段正从教师利用黑板、粉笔按教科书内容进行单向灌输式课堂教学，向着现代网络化多媒体教学转变。
随着信息技术的进步，传授知识的手段正在发生根本的变化。从传统的粉笔、黑板到投影仪、幻灯机进入课堂，然后到录音机、语音实验室在语言教学中应用，再到电影、录像机和广播电视教育，现在发展到网络化的多媒体教学。
在传统教学手段下，教师只是一味地“教”，学生只是一味地“学”，形成的是一种单方向的灌输，根本无法充分调动学生的多种感觉通道同时发挥作用，更不用说老师和学生之间的交互了。面对高度信息化的社会，显然，这种教学手段越来越显得力不从心了。
现代网络化多媒体教学打破了教与学的时空界限，缩短了人与人之间的距离，借助一定的控制系统互通信息、搜集和传递数据。它提供了融文本、图像、音频、视频、动画以及虚拟现实等技术于一体的认知环境。它可以多方位地刺激感觉通道，吸引学生的注意力，唤起学生学习兴趣进而主动地参与学习活动，同时减轻了在加工信息中的认知负担，大大提高了信息传递的效率。它能在较短时间内传授更大的信息量，而且还能增添新的特色，如实现教学双向互动，学生网上提问、做作业，教师网上答疑、布置作业、改题、命题、考试等；学习时间、地点任意选择，只要学生方便，可随时上网学习；学习内容、进度任意选择、难点可以反复学，已掌握的部分可以跳过；学生能够主动参与学习过程，可以按照自己的时间，自己的特长、天赋、兴趣、爱好，选择学习方式最大限度发挥自己的特点，突出自己的个性，培养独立思考和创造思维的能力；利用“虚拟现实”技术，学生可以参与过程控制，犹如身临其境。
可见，现代教学手段为现代教育教学的发展注入了强大的生机和活力，是传统教育教学远远不能企及的。
（三）教育信息化的教学模式
教学模式是指在一定的教育思想、教学和学习理论的指导下，在某种教学环境和资源的支持下，教与学活动中，各要素之间稳定的关系和活动过程的结构形式。信息技术的运用对传统教学提出了挑战，对教师的角色、学生的地位、媒体的作用以及教学过程提出了新的要求，从而构建能够适应信息时代的新型教学模式。
1.教师和学生角色的新定位
现代教育理论认为：认知不是被动接受的，而是由认知主体建造的。这一理论决定了教育教学要突出学生的主体地位，并向传统的教育教学提出挑战。信息技术正在构建一个网络化、数字化、智能化以及虚拟化有机结合的教育环境。在这种环境下，人们不仅需要使用现代化的信息技术，更需要用全新的理念审视和指导教育和教学活动的各个领域和环节。
中国传统的教学模式注重系统知识的整体传授，在各教学环节中，通常以教师为中心组织、监控教学活动的全过程。显然，在这种教学模式中，教师是知识的主动传授者，学生处于被支配地位，是外界刺激被动的接受者和输入对象。在这种情况下，只有教师主掌课堂，而忽视了学生的学习主体作用。久而久之，学生习惯全盘接受老师的观点，对陌生的知识点不再有好奇、探究的精神，更不敢向教师提出自己不同的观点，不利于培养学生的创新思维和创新能力。
在传统的教学模式中，学生在相当大的程度上是记忆各种知识，或称之为记忆某种“信息”。但是在信息多源性、易得性和可选性充分体现的今天，我们着重强调的不再是记忆本身，重要的是如何培养学生的“信息获取”“信息分析”和“信息加工”的能力。教师不再以知识的主要传播者、传递者的角色发挥作用，而是转变为学生学习活动的指导者、开发者和合作伙伴。学生的地位显得越来越重要。由过去的被动的知识容器和知识的接受者转为知识的主掌、学习的主体，成为教学活动的积极参与者和知识的积极构建者。
2.教学媒体作用的变革
教学媒体是教师向学生灌输的方法与手段。教学媒体由演示工具变革为认知工具。在传统教学中教师利用教科书运用讲授、板书及其他的教学媒体作为教学手段与方法向学生传授知识。学生则像海绵吸水般被动地接受教师传递的知识。现代媒体能为学习者提供图文音像并茂的、丰富多彩的交互式人机界面，能为学习者提供符合人类联想思维与联想记忆特点的、按照超文本结构组织的大规模知识库与信息库，因而很易于激发学习者的学习兴趣，并为学习者实现自我探索式、自我发现式学习创造有利条件。所以说在这种信息化教育模式中，媒体不仅用来帮助教师进行众体教学（如呈现教学信息），而且用来帮助学生查询资料、搜索信息、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索、意义建构、解决实际问题的认知工具。信息技术下的媒体教学使学习成为一种大规模的各取所需的过程。学生的学习将成为十分个人化的事情。
以多媒体和网络通信技术为主要标志的信息技术，作为教育信息化的基础和核心，已经成为推动教育信息化的生产力，并将以一种前所未有的姿态置身于教育发展的中心地位，最终将会影响和改变我们的工作方式和学习方式乃至思维方式，从而大大促进人类社会的发展和进步。
参考文献：
[1]黄荣怀.信息技术与教育[M].北京：北京师范大学出版社，2002.
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