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以计算机、多媒体和Internet为标志的信息技术的发展正在对教育领域产生着越来越大的影响,计算机辅助教学(ComputerAssistedInstruction,简称CAI)系统有着非常广阔的应用前景。早期的CAI系统充分发挥了教师的主导作用,但却忽视了学生主体地位的体现。目前的各种基于Web的网络教学系统则片面强调学生是学习主体,忽视了教师的主导作用。这两种做法都将对教学效果产生不良影响。正确的教育思想应当是既要充分发挥教师的主导作用,又要突出学生在学习过程中的主体地位。个性化的计算机辅助教学系统体现了这种思想,强调教与学双方主体的主动建构与相互协作,形成互动式个性化学习环境。
个性化计算机辅助教学系统通常包括三个模块:领域知识库、教师模型和学生模型。本文就从这三个方面进行了研究:1、领域知识库是个性化教学系统的基础,它直接影响着系统自适应能力和整个教学系统的性能。目前流行的基于HTML知识表达模式存在诸多不足,为了弥补这些不足,采用了最新的Web技术——XML技术,作为构造领域知识库的主要工具,目的在于提高知识描述的扩展性、操作性、重用性,从而为实现系统的自适应能力打下良好的基础。2、教师模型是整个教学系统实现个性化、智能化的关键。它的主要任务就是为学生量身制定相应的教学内容和教学方法。首先根据学生的认知能力和兴趣将其分为若干个等级,根据教学内容的难度和重要程度将其分为若干类型。在此基础上,教学策略的制定分为三个方面:一是对知识树进行裁剪,为学生选择学习内容;二是根据知识点之间的关系对其进行拓扑排序,生成最佳的教学序列;三是建立教学规则库,根据学生的学习情况对其等级进行动态调整并相应调整学习内容和教学方法。3、学生模型是个性化教学系统的前提。采用模糊数学中的模糊综合评判的方法对学生的认知能力和学习情况做出评价和诊断,由此建立认知型学生模型。
通过分析知识点的属性及其关系形成元知识,从而形成领域知识库;根据学生模型提供的信息,通过对领域知识库中的元知识的控制,为学生设计和调整相应的教学序列;用模糊综合评判的方法评价学生的学习能力等是本文的主要特点。
数控技术是教育部确定的高职教育中重点发展的专业之一。在此背景下,以《数控加工编程及操作》为蓝本,形成了一个个性化计算机辅助教学系统NCICAI,并在实际应用中取得了良好的效果。
本文所做的研究工作已经作为国家自然科学基金项目(50475117)的一个子课题,得到了该项目的资助。