以知识点为中心智能教学系统构建策略探讨及实用教学系统设计

智能教学系统是涉及人工智能、计算机科学、认知科学和教育学的综合性课题，其研究的终极目的是由计算机系统担负起人类教育的主要责任，即赋予计算机系统以智能，由计算机系统在一定程度上代类教师实现最佳教学。智能教学系统研究的意义在于减轻人类教师的教学工作量、提高教育质量、增进人类对其自身认知过程的了解和带动相关学科的发展。这就要求计算机系统具备领域知识、教学知识、了解学生的能力以及跟学生交互的能力。而具备上述知识和能力对目前的计算机而言是困难的，所以智能教学系统研究中有知识的表示、对学生的评估、学生错误的诊断、教学规划、人机自然语言对话处理等技术困难。智能教学系统研究的难度在于：一是它涉及到多门学科，所用到的相关学科的技术即使在本学科也是不成熟的，并且这些技术应用于教学系统会产生新的问题；二是人类对其自身的学习过程缺乏熟悉。所以说，智能教学系统的研究有相当的难度，是个世界性困难。智能教学系统的研究有二十年的时间，基于认知科学、人工智能中有些关键问题仍不能很好地得以解决这样一个事实，有必要探索智能教学系统的构建方法和首先突破的应用领域，开发实用的教学系统，然后再在此实用教学系统上研究智能教学系统中未解决的问题。本课题的研究旨在探索一种构建智能教学系统的新的思路，以克服以往研究方法上的不足。本文以中小学基础教育为智能教学系统的主要应用领域，重点进行了以知识点为中心的智能教学系统的构建方法的研究，并将所提出的方法应用于实用系统的设计中，此外，还就基于范例的教学系统的设计和实现技术等进行了研究。本文的工作主要是围绕以下三个方面进行的：以知识点为中心的智能教学系统构建方法研究；在此构建方法框架下进行中学化学智能教学系统MSCITS的设计和实现；对近年来研究得较多的基于范例的教学系统做了认真的分析，并设计了一个基于范例的网上专业阅读教学系统。本文的研究具有以下特点：1．提出了以知识点为中心的智能教学系统构建方法。在此构建方法框架下提出了领域知识库的组织、学生评估模型构造、错误诊断及原【关键词】：智能教学系统人工智能计算机辅助教学
【论文提纲】：引论10-14第1章智能教学系统研究综述14-321.1智能教学系统的发展史14-151.2智能教学系统研究中的主要问题15-251.2.1对智能教学系统的概念的理解15-171.2.2ITS的组成结构17-211.2.3ITS研究中的主要问题21-251.3ITS的国内外研究状况25-301.3.1国内外研究工作总结25-261.3.2典型系统技术分析26-291.3.3ITS的应用领域29-301.4关于学科发展的评论30-32第2章以知识点为中心的ITS构建方法32-512.1以知识点为中心的构建方法的思路32-352.2知识点的组织35-422.2.1知识点的约定和逻辑关系35-372.2.2知识点的数据结构的设计37-422.3教学过程中的知识屏蔽问题42-482.4知识点的关联及联想思维的模拟48-51第3章中学化学智能教学系统总体设计51-603.1系统设计的考虑51-543.1.1问题描述513.1.2系统设计目的51-523.1.3系统设计原则52-543.2系统结构及功能54-583.3系统各部分的设计58-60第4章领域专家的设计与实现60-764.1领域知识的表示问题60-634.2领域知识库的设计63-734.2.1概念库的设计63-654.2.2元素库的设计65-674.2.3物质库的设计67-684.2.4化学反应库的设计68-724.2.5题库的设计72-734.2.6知识点的辅助结构的设计734.3领域专家的问题求解73-76第5章学生评估模型的设计与实现76-855.1学生评估模型的设计76-785.2有关的数据结构78-795.3学生评估模型的实现79-85第6章教学调度、错误诊断和教学策略85-996.1教学过程的规划和执行85-916.1.1课件组织的三种模式85-876.1.2教学调度的实现87-916.2错误诊断91-966.2.1错误诊断方法91-936.2.2错误诊断的实现算法93-966.3教学策略96-996.3.1个别化教学与合作学习96-976.3.2教学原理在MSCITS中的应用976.3.3认知学派的学习理论97-99第7章智能实验模拟系统99-1137.1通常的实验模拟方法99-1027.1.1实验模拟的概念99-1007.1.2现有的实验模拟课件中存在的问题1007.1.3实验模拟系统的设计原则100-1017.1.4实验模拟系统的结构1017.1.5已有系统先容101-1027.2MSCITS中实验模拟子系统的设计和问题分析102-1057.2.1实验模拟子系统的设计原则1027.2.2实验模拟子系统的功能分析102-1037.2.3技术难度分析103-1047.2.4实验模拟子系统的结构和工作原理104-1057.3实验模拟子系统的实现105-113第8章基于范例的教学系统的研究与应用113-1288.1基于范例的推理技术113-1178.1.1对基于范例推理的熟悉113-1158.1.2基于范例的教学115-1168.1.3基于范例推理的实现技术116-1178.2基于范例的教学系统117-1228.2.1CBR用于教学系统的原因分析117-1188.2.2基于范例的教学原理118-1218.2.3基于范例的教学系统实例分析121-1228.3基于范例教学的应用实例—网上专业阅读系统设计与实现122-1288.3.1系统功能描述122-1248.3.2系统工作过程124-1258.3.3系统实现及评价125-128工作总结128-130参考文献130-136附录1MSCITS中实验模拟子系统自然语言语料136-142附录2一个写作平台的设计实例—小学数学教案开发平台的设计142-162作者简介162