人工智能在教育方面的优势

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人工智能在教育方面的优势范文第1篇

关键词：人工智能；计算机辅助教学；智能计算机辅助教学系统

随着现代科学技术的飞速发展，先进的技术在教学领域得到了广泛的应用，并对教学过程产生了深刻的影响。其中，人工智能技术产生的影响最为深刻。它将先进的教学手段引入教学过程，在营造理想的学习环境、激发学生的学习兴趣以及提高教学效率等方面起到了重要作用。

一、人工智能

1. 人工智能的定义

人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、语言学等多种学科相互渗透发展起来的一门综合性的交叉学科和前沿学科。其精确定义是：一个电脑系统具有人类知识和行为，并具有学习、推断、判断来解决问题、记忆知识和了解人类自然语言的能力。

2. 人工智能的研究内容

人工智能作为一门综合性学科，其研究内容涉及到许多方面，其中与教学实际关系较为密切的是以下四个方面：

（1） 问题解决。问题解决（Problem Solving）是人工智能研究初期的主要研究内容之一，也是其他内容的研究基础，它主要研究计算机的知识表达和推理技术。

在教育领域中，研究问题解决的实际意义在于，把人类解决问题的基本过程赋予计算机，使其能够按照人类的思维规律进行问题解决，帮助学生进行有效的学习。

（2）模式识别。模式识别（Pattern Recognition）是近三十年来在信息科学与计算机科学的基础上发展起来的新兴科学，后期它又受到了人工智能科学的影响，得到了新的发展。因此，常被作为人工智能学科的一个分支。

简单地说，模式识别就是研究用电子计算机代替人来识别事物和环境的方法。所谓模式是指那些供参照模仿用的理想化的标本。因此，具体来说，模式识别的含义就是识别出给定的事物与哪一个标本相同或相似。模式识别有时可以理解为模式分类，即判别给定的事物应该属于哪一类标本。被识别的给定事物通常是字母、符号、汉字、图像、声音、语言、景物，也可以是统计数字、图表、教授状态、学习状态等，应用于教育时则称为教育模式识别和学习模式识别。

（3）自然语言理解。对自然语言理解（Natural Language Processing，简称NLP）的研究能为实现人机自然语言直接通信提供可能，并减少软件生产的负担，从而间接地推动计算机的广泛应用，提高自动化操作效率。因此，它已经成为人工智能研究中最为棘手的问题。

自然语言是人机对话的最方便的语言，其发展的最终目标是把自然语言作为程序语言来使用，使计算机直接执行自然语言，不需要中间的解释过程。

在教育领域中，计算机对自然语言的理解有助于人机对话的实现，从而能够增进计算机与学生之间的交互作用，把原有的计算机辅助教学条件下的计算机主动变为智能计算机辅助教学条件下的人机交互主动。

（4）专家系统。所谓专家系统是指一个（或一组）能在某特定领域内，以人类专家的水平去解决该领域中困难问题的计算机系统。其特点在于能把人类专家在解决问题过程中使用的启发性知识、判断性知识分成事实与规则，以适当形式存储到计算机中，建立知识库，并基于知识库采用合适的产生式系统，按输入的原始数据选择合适的规则进行推理、演绎，作出判断和决策，可起到专家的作用，因此称为专家系统。

专家系统是人工智能中最为重要的研究内容，在教育领域中的应用也最为广泛与活跃。教学专家系统的任务是根据学生的特点，以最合适的教案和教学方法对学生进行教学辅导。

二、计算机辅助教学

1. 计算机辅助教学的定义

计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，简称CAI）是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。CAI能为学生提供一个良好的个人化学习环境。通过综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术，克服了传统教学方式上单一、片面的缺点，有利于激发学生的学习兴趣和认知主体作用的发挥。同时，它所提供外部刺激的多样性有助于知识的获取与保持。因此，使用CAI能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。

2. 计算机辅助教学的现状

尽管计算机辅助教学要比传统的教学模式先进不少，但并不是最完善的，它还存在许多不足，主要表现在以下几方面：

（1） 缺乏人机交互能力。在教学过程中，CAI课件的教学信息是按预先设置的教学流程机械式地提供，教师只能按预定的课件流程进行操作，学生的学习也是被动的，不能很好地参与教学过程。因此，人机交互能力没有很好地体现出来。

（2）缺乏师生互动。学生在自学及使用现有的CAI课件时，大多采用的是自主学习的方式。使用这种方式时鲜有师生互动，因此课件的效果会大打折扣。同时由于缺乏网络支持，现有的绝大多数CAI课件都是在单机环境下运行的，无法使用网络来快速更新知识内容，更无法提供便捷的学习讨论空间、随时随地的师生交流方式以及远程教学实现的条件。

（3） 缺乏智能性。现有的CAI系统很多都没有智能性，无法进行有针对性的教育。学生的学习是被动的，他们不能根据自身情况调整学习进度。对教师而言，教学参与度太低，他们不能按照学生的认知模型为其准备最适合的学习内容，更不能给予不同的教学模式与方法。

（4） 缺乏广泛性。CAI系统的设计都是围绕某一知识领域，对于教学内容、问题的设计和答案的呈现，都必须在原设计系统允许范围内实现,无法根据具体教学、学习情况提出新的方案。

由此可见，传统的CAI系统本身具有无法克服的缺点。随着人工智能技术的发展，人工智能技术将会越来越多地应用在教育领域。把人工智能技术引入CAI系统，使CAI系统能合理安排教学内容，变化教学方法来满足个性化教学的需要，因此就产生了智能计算机辅助教学系统。

三、智能计算机辅助教学系统

随着计算机科学和人工智能技术的不断发展和成熟，将AI引入CAI中，使CAI系统可以理解教什么、教谁以及如何教，因而也就能合理安排教学内容、改变教学方法，去满足个别教学的需要，这就是以AI技术和认知科学理论为基础而形成的智能计算机辅助教学系统(Intelligent Computer Assisted Instruction，简称ICAI)。它是计算机应用技术的一个新领域，代表了一种新的教学思想和教学方式。智能计算机辅助教学系统的出现，提高了教学质量，改善了教学的效率。

1. 智能计算机辅助教学系统的基本结构

ICAI系统主要是在知识表示、推理方法和自然语言理解等三方面应用人工智能技术。其本质上是一个基于知识的教学专家系统，通常由专家模块、学生模块、教师模块和智能接口模块组成。它的组成结构如下图所示：

（1）专家模块（知识库）。专家模块是由题域知识构成，它包括两方面的知识：一是教材内容、提问信息、教材重点、难点、评价等有关课程的知识；二是有关应用这些知识来生成问题，推理解题的知识。其功能有：作为系统全部知识的来源，为系统其他模块频繁调用，以实时完成用户行为响应，通过知识库知识，生成相应的问题、任务以及解释；通过同步问题解答，并通过预期学生行为与实际学生行为之间的比较，评价学生知识掌握程序以及学习状态、学习方式偏好等。这个部分相当于一个根据事实进行演绎推理求出解答的专家部件。

（2）学生模块。系统通过学生模块建立对学生的了解，通过比较学生行为与专家行为，对学生进行智能模拟，包括学生的知识状态、认知特点和个性特点等。学生模块用来表示学生的学习历史、当前知识水平、解题行为等方面的知识。其任务是：表示学生对所学知识的理解程度，反映学生已掌握和未掌握的部分，通过发现错误并作出错误根源的假设，为进一步指导提供依据。

（3）教师模块（教学策略模块）。在CAI 课件的交互作用中，教学策略是与教学内容融合在一起，通过教学的分支来体现的。这样做的不足是，某一教学内容只能按某一种（或几种）固定的教学策略来教。而在ICAI中，教学策略与教学内容是分开的。这样在教学过程中，系统可随时根据教学的需要，选择不同的教学策略。

教师模块的主要任务是在一定的教学原理的指导下，选择适当的教学内容，并通过接口以适当的表达形式，在适当的时刻展示给学生。该模块的主要功能有：为学生提供学习环境；指导学生的学习活动；解释现象、过程和原因；为学生提供帮助和学习材料；监视和评价学生学习活动。

（4） 智能接口模块。智能接口模块的作用是处理学生与系统间的信息交流。模块要完成两项任务，一是在教学模块作出教学决策后，智能接口模块要以一定的形式把教学内容发送出去；二是建立学生输入信息的方式，接收学生输入的信息。

2. 智能计算机辅助教学系统的发展方向

ICAI系统在发展中不是孤立、单一的，它是伴随着多种技术以及人工智能在多种领域应用的不断发展而发展的。其未来的发展方向表现为以下几方面：

（1）与网络技术的结合。随着多媒体技术和Internet网络的飞速发展，多媒体教育应用与Internet网进一步融合，CAI 不仅仅只在智能上单一发展，它不可避免地还要向多维的网络空间发展。目前，已有不少基于Internet网的多媒体教育系统在使用，它们借助网络的优势，完成在线学习、实时讨论、网上测试等多种教学任务。将网络CAI与智能CAI有机结合，互相补充，能构建成一个新的系统工程。

（2）智能（Intelligent Agent）技术的使用。人工智能（AI）技术在ICAI中的应用，除了体现在对多媒体教学系统中引入学生模块和知识推理机制以外，还可以起到在“智能导航”浏览中，使用“智能”技术代替教师、学生进行指导学习和搜索学习的作用。

在CAI中，学生学习查询有效知识可以使用进行搜索、导引，由于它自身具备的学习功能，能够主动、高效地从Internet中发现和收集用户所需要的信息。因此，它有助于解决使用单一关键字匹配查询、搜索引擎引起的大量无关信息的涌现、信息检索的精确度不高等问题。将“智能”技术引入到ICAI中，将使得教师和学生在教与学的过程中，提高知识选取效率、加强交互学习和自主能动性学习。

（3）远程教学。结合网络CAI、智能CAI以及多协作，可以实现真正意义上的远程教学模式。ICAI系统不仅可以作为教师，为学生学习提供指导，也可以作为学生，辅助学生学习，还可以成为学生学习、交流、协作过程中多方面的。因此,具有多种特性优势的远程教学具有广阔的发展前景。

（4）虚拟现实（Virtual Reality）的应用。虚拟现实也叫人工现实（Artificial Reality）,是由多媒体技术与仿真技术以及计算机技术相结合而生成的一种交互式人工世界。它的根本目标就是达到真实体验和基于自然技能的人机交互。在教学辅助中，使用创建的虚拟环境，在一般人所不能亲身体验的情景中，达到演示、操作的教学目的。目前在教学中使用的有：基于Web的火电厂的虚拟实景建构学习、建筑设计的实景化学习、医学内消化道实景教学等。

四、结语

到目前为止，人工智能技术已经逐步应用于计算机辅助教学中，与教学现代化有着密切的关系。随着人工智能技术的发展，智能计算机辅助教学系统的成效将更加明显。新世纪的教学手段将是以智能化CAI为主线，多学科、多方位发展的新技术的体现。这种手段产生了人机交互、人机共生等全新概念，大大扩展了人类的能力，促进了教育事业的进一步发展。

参考文献：

[1]何克抗.教学媒体的理论与实践[M].北京:北京师范大学出版

社,2003.

[2]谢三毛.人工智能在计算机辅助教学中的应用[J].华东交通大

学学报,2005(12).

[3]刘志勇,王阿利,张伟斌.人工智能在计算机辅助教学中应用研

人工智能在教育方面的优势范文第2篇

关键词:教学改革;人工智能;游戏设计;游戏编程

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是计算机科学的一个分支,是研究、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学[1]。人工智能技术研究领域包括机器人、模式识别、自然语言处理、机器学习、数据挖掘、人工神经网络和专家系统等[2],其最为广泛的应用之一就是游戏设计[3]。游戏设计虽然涉及多门学科,但其作为应用并没有形成一门单独的理论[4-5]。由于游戏存在较大的市场以及其作为人工智能的一个重要应用,国外已有多所大学开设了游戏设计课程。如卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)于1999年设立了娱乐科技硕士学位,并开设了相关课程;南加州大学(The University of Southern California)设立了为期3年的互动媒体艺术(fine arts in interactive media)硕士学位课程,并于大学部设立电子游戏设计(video-game design)副修课程。该校也为美国军队创作训练士兵的电子游戏,透过战斗情境模拟来进行沙盘演练。麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)提供多种电子游戏设计相关课程,并研发将电玩游戏纳入教室教学的方法。斯坦福大学(Stanford University)提供电子游戏设计史及包含最佳电子游戏竞赛奖的计算机绘图课程。华盛顿艺术学院(The Art Institute of Washington)为亚特兰大艺术学院的分校,提供授予学士学位的视觉及游戏程序设计课程。在初期的艺术与设计重点培训后,学生将学习立体动画相关技术。国内也有多所高校开设了游戏设计的相关课程,如北京邮电大学,首都师范大学等,为了适应市场许多培训机构也开设了游戏设计课程,但培训机构将课程的重点放在了实际的编辑代码中而过少的关注理论。中南大学开设人工智能课程已有20多年的历史,在教学实践中,中南大学智能系统与智能软件研究所的教师们在教学科研方面取得了许多令人振奋的成果。在良好的环境中,人工智能与游戏编程课程应运而生[6-7]。

1教学目标与要求

中南大学人工智能与游戏设计课程主要面向智能方向4年级学生,在4年级第一学期开设。学习该门课程之前需要具备人工智能以及计算机编程方面的课程知识,并且需要一定的计算机图形学的相关知识基础。

此门课程的学习使学生了解游戏设计与虚拟现实的基本概念和术语及其基本设计方法,理解人工智能在游戏中的相关应用,熟悉游戏设计中编程以及建模技术,为学生将来利用人工智能技术以及游戏设计技术奠定必要的知识基础。除此之外向学生介绍计算机游戏的基本原理和最新进展,包括计算机游戏动画的最新概况、游戏程序设计概览、2D游戏的基本编程技术、3D游戏动画的基本编程技术、3D游戏场景的组织与绘制、游戏中的高级图形技术、游戏中的音频编程、游戏中的人机界面技术、人工智能在游戏动画中的应用,纹理贴图、基于图像的绘制和加速算法等。

基于该教学目标,本课程有两个重点内容,其分别是人工智能技术如何在游戏设计中的应用,以及游戏编程的相关技术。对于人工智能技术在游戏设计中的应用这一内容,主要采用理论结合实际的理念,将学生已具备的人工智能理论知识与游戏设计的具体应用联系起来,使学生一方面能体会人工智能的基础理论,另一方面使学生能够将其所学用于实践,避免理论与实践脱节。游戏编程内容主要从设计模式入手,然后依托多媒体平台对学生进行讲授设计以及编程方面的相关知识。

围绕这个教学目标,我们安排了28个学时的课堂教学,4个学时的实验,总共32个学时的课程。接下来针对课堂教学、实验设计、考核方式这几个方面分别展开讨论。

2课堂教学设计

本课程采用培训学校模式与大学理论教育折中的方式进行讲授,本节将着重对28个学时的课堂教学内容分别介绍。

1) 游戏程序设计概论与计算机图形学基础。

该部分内容可以分为以下两部分。

(1) 计算机游戏简介与游戏设计概论(2课时)。

(2) 计算机图形学基础(2课时)。

概论部分主要介绍计算机游戏的基本概念、特点以及目前国际上该领域的研究和应用情况。图形学部分主要是介绍计算机图形学的相关理论基础,目的是让没有学过计算机图形学的学生有一定了解,由于考虑到智能专业也开设计算机图形学的相关选修课,因此,本部分内容只是对之前学习的相关知识的复习,目的是为后续的程序设计课程打好相应的理论基础。

本次课程是正门课程的开篇之讲,一方面,教师要开宗明义,让学生明确何为计算机游戏,并对计算机游戏有大致的了解,为后续课程学习起铺垫作用;另一方面,为增强学生学习兴趣,必须介绍计算机游戏的类型以及各种知识与其的关联。

2) 游戏编程技术。

如上所述,游戏编程是本门课程的一个重点内容,游戏编程可以分为如下几个部分。

(1)Windows编程基础(2课时)。

(2)DirectX编程基础(2课时)。

(3)2D游戏的基本编程(2课时)。

(4)3D游戏场景的组织和绘制(2课时)。

(5)3D动画的基本编程技术(2课时)。

(6)游戏中的人机界面技术(2课时)。

对于Windows编程基础,其主要内容是Windows操作系统的发展史、Win32程序的基本结构、消息循环与处理、Windows窗口、GDI接口、集成开发环境(IDE)。

DirectX编程[8]基础的主要内容是DirectX开发包的历史及其框架、介绍每一个组件的功能、DirectX开发包的安装以及与IDE连接的配置。

2D游戏基本编程的主要内容是游戏的基本流程和体系结构、游戏开发的基本理念及方法、游戏引擎简介、游戏的调试与测试。

3D游戏场景的组织与绘制的主要内容是3D场景的组织与管理、游戏场景的几何优化、3D场景的快速可见性判断与消隐、地形场景的绘制与漫游、3D游戏场景中的碰撞检测。

3D动画的基本编程技术的主要内容是3D动画技术概述、Direct3D开发包的使用、关键帧动画技术、基于动作捕捉的动画技术、脚本驱动的动画技术。

游戏中的人机界面技术主要内容是游戏的可玩性与人机界面、用户界面设计基础。

游戏程序设计部分内容主要是让学生了解和掌握面向Windows平台的游戏编程的技能。现在绝大部分游戏和娱乐都是基于Windows平台,因此掌握Windows平台的设计模式与编程方法是必须的。又因为DirectX软件开发包是微软公司面向Windows平台开发的一套专门应用于游戏开发的API,因此了解其原理以及掌握其技术能够提高学生的游戏开发能力。

3) 人工智能在游戏中的应用。

如今的游戏应用了大量的人工智能技术,本门课程将从以下几个方面介绍人工智能技术在游戏中的应用。

(1)遗传算法(6学时)。

(2)神经网络(6学时)。

遗传算法主要内容是遗传算法的概念及其相关研究、杂交操作、变异操作、适应性函数选择、遗传算法优化的算子、创建和处理矢量图形。

神经网络主要内容是神经网络概述、适应性函数、环境探测、有监督的学习、演化神经网络的拓扑。

该部分内容主要是介绍如何将人工智能中的理论用计算机语言实现,并介绍如何在游戏设计中应用这些理论。这部分内容是本门课程一个核心内容,通过学习学生们能够认识到人工智能在游戏设计中的重要性,并提高应用能力。

3实验设计与课程设计

由于该门课程为选修课,因此课时较少,除课堂课时之外只剩下4个学时的实验课时。我们针对这4个课时的实验进行了重点设计,其主要内容是引导学生熟悉Visual Studio .Net 2008集成开发环境、安装与配置DirectX 软件开发包、使用有限状态机设计状态驱动智能体,设计2D图形驱动引擎。

虽然课时很短,但学生能够实际动手操作,熟悉游戏编程的相关开发工具与开发包,另外,学生学习兴趣提高了,学习内容从枯燥的抽象概念、理论变成实际的事例。此外,学生还可以在课下完成任务,继续钻研新的理论应用。

我们针对本门课程实验课时少的缺点,特别设定了一个课程设计环节。课程设计并不占用实验课时,而是要求学生利用课外的时间,自由组合,以团队的模式完成相应的设计要求。

课程设计主要内容是要求学生完成一个项目设计,该项目设计主要是要求学生使用相关的集成开发环境和开发包,利用一个人工智能技术编写出一个小的游戏软件,并给出设计报告。考虑到学生的实际能力,开发与报告以小组的形式进行设计开发,设计团队由3～5人自由组合,具体分工必须在报告中体现,报告要求不少于4000字,以软件开发文档的形式提交,报告中不仅有游戏软件的需求分析文档、设计文档和测试文档,还必须包括游戏的内容设计,即游戏的情节创意或功能设计。设计题目以及游戏类型由学生自选,图形界面可以是3D也可以是2D,开发包可以使用Direct3D也可是Windows自带的GDI。

4考核方式及其安排

考核一个方面是检测学生学习的状况,另一个方面是为了通过考核方式,提高学生的实践动手能力。基于这个原因,我们将整个考核分为3个模块。

1) 期末考试(开卷),占总成绩的50%。

2) 项目设计,占总成绩的35%。

3) 实验,占总成绩的15%。

期末考试采用开卷形式,主要目的在于检测学生通过课程学习,对知识点的掌握程度,以及运用知识点解决问题的能力。其占总成绩比例的一半。虽然期末考试为开卷,但考核的知识点无法直接从教材中直接找到,需要学生实际运用能力和解题手段才能完成答题。精心设计的开卷试题,可以使学生对虚拟现实知识体系进行一个系统的回顾,同时,它也是对教学的补充。

课程设计需要学生有很强的自主性,认真完成将使学生受益匪浅,敷衍了事不仅学生没有得到锻炼,教学目的也难以达成。课程设计以小组的形式有优势也有劣势,好处在于学生可以根据自身能力对应团队中的角色,例如,某同学编程能力强,他可以作为程序设计与开发人员;另一同学数学好,或理论方面出色,他就可以担任算法设计的工作;某些同学有创意,他则可以担任游戏情节设计的工作,等等。这样做分工明确,每个人都能够根据自己的实际需求和情况得到锻炼。劣势在于,如果团队同学能力重点都一样,就会出现分工不清,而最大的问题就是团队合作会导致某些同学出现依赖思想,最终导致整个团队只有一个人完成整个项目,甚至导致项目无法完成的情况。对此,我们应当强调每一个学生都要积极主动参与到课程设计中来,发挥自己的主观能动性,协作完成项目。

5结语

本文探讨了人工智能与游戏设计教学目标与任务、课堂教学、实验设计、考核方式,希望能够给其他相关教学工作者以参考和启发,共同促进其完善与提高。

由于人工智能与游戏设计这门课程是中南大学新开的一门课程,在许多方面存在考虑不周或欠缺的情况,需要向兄弟单位多学习并且多在教学实践中摸索与提高。本门课程是以中南大学智能系统与智能软件研究所为依托,它具有很好的研究基础与良好的实验平台,并能够将这门课程融会贯通,使学生理解人工智能与游戏开发设计的基本理念,并培养学生实际应用技能。

参考文献:

[1] 杨刚,黄心渊. 虚拟现实技术课程的教学设计与讨论[J]. 计算机教育,2008(2):1-3.

[2] 蔡自兴,徐光v. 人工智能及其应用[M]. 3版. 北京:清华大学出版社,2003.

[3] 刘锴. 应用型院校的虚拟现实技术课程教学探讨[J]. 电脑知识与技术,2009,23(5):6486-6487.

[4] 刘明昆. 三维游戏设计师宝典:Virtools开发工具篇[M]. 成都:四川出版集团,2005.

[5] 王一剑. 人工智能在游戏开发中的应用[M]. 上海:同济大学软件学院,2008.

[6] 于金霞,汤永利. 人工智能课程教学改革及实践探讨[J]. 教学园地,2009(5):91-118.

[7] 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.

[8] Microsoft. DirectX Software Development Kit[EB/OL]. [2010-7-20]. /downloads/details.aspx.

Design in Artificial Intelligent and Game Programming Courses

LI Yi

(Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

人工智能在教育方面的优势范文第3篇

1相关研究

人形机器人是具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人，可以采用双腿行走方式，通过手臂和身体的协调完成一些简单的功能，以及通过简单的语言和人类交流。与传统的机器人相比，人形机器人具有显著的优势。而且人形机器人以与人近似的形态出现，对人类来说就不会感到特别的陌生，也不会产生排斥心理，更容易被人类所接受，所以人形机器人将可能是未来日常应用中最重要的智能机器人。人形机器人的研究起步于上世纪60年代后期，目标是解决人形机器人的双足行走问题。如日本早稻田大学加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行机。1973年,加藤等人在WL-5的基础上配置机械手及人工视觉、听觉装置组成自主式机器人WAROT-1。进入90年代，人形机器人在控制方法和人工智能等方面的研究成果不断出现，从而推动了人形机器人技术的快速发展。如今，人形机器人向这两个不同的方面发展，一个是外形上与真实人类的细部特征相同的发展；另一个是功能上接近真实人类，具备和人类一样的运动能力和灵活性及对环境的判断能力。在2005年的日本爱知博览会上，就出现了多种与真人外观一样的机器人，在北京第智能机器人与系统国际会议上，我国同样也出现了这类人形机器人。现阶段应用于教育的人形机器人是由伺服电机、控制主板、锂电池、金属框架与控制主板相配套的软件组成。例如ROBOT?X人形机器人，在机器的各活动关节的配置多达17个伺服舵机，具有17个自由度，特显灵活，更能完成诸如手臂后摆90度的高难度动作。控制主板类似于人形机器人的大脑，通过自身智能编程软件便能自动地完成整套动作。锂电池就是人形机器人进行活动的能量。金属框架类似于人形机器人的骨骼，支撑着整个机器人。这些部件组合起来的人形机器人能在音乐的伴奏中完成起舞、行走、起卧、武术等表演，甚至还能完成翻跟斗等杂技以及各种奥运竞赛动作。

2人形机器人的优势及不足

人形机器人与其它类型机器人的对比（如下表1）：表1人形机器人与其他类型机器人的对比从表中可以看出人形机器人在程序的编写、逻辑思维能力、外形、创意、动作设计方面都比其它类型机器人更具有优势。做好一个人形机器人需要很多的创意以及个性的需求，首先要设计好机器人整体框架的构建；接下来是人形机器人的动作设计，它需要设计出能够吸引注意力的动作，而且要能与音乐完美的结合；再下来就是机器人外观的设计，也需要能够吸引人的注意。这些方面都能够很好地锻炼学生的创意思维和个性的突出。另外，新课程改革更加注重的是学生的个性以及能力的发展，相比于其它类型的机器人，人形机器人在这两方面能给学生提供更好的锻炼机会。目前,许多新技术不再隶属于单一学科,而是多门学科的高度综合。人形机器人技术就是一门综合应用数学、力学、机械、电子、计算机、控制、传感技术、通信和人工智能等学科的最新成就的技术。而人形机器人在教育中的推广能有效地激发学生的学习兴趣，有很好的趣味性和挑战性,有以下作用：1）培养学生的逻辑思维能力。编写程序是机器人教学的一个重要的内容，程序就相当于机器人的思想。学生在了解机器人的结构、工作原理和各部件功能的基础上，根据任务来编写程序。程序必须是有严密逻辑结构的，可以使机器人按照程序进行活动。可见，程序的编写为培养学生的逻辑思维能力提供了一个极佳的途径。2）培养学生分析问题和解决问题的能力。制作教育机器人是一个非常复杂的过程，涉及机器人的搭建、编程、运行和调试的反复过程。学生要学会分析问题，分析是哪一个环节出现问题。学生在分析原因的同时，也要考虑解决问题的办法，根据实际情况进行修改、调试和优化，分析出错的原因，提出解决问题的办法。3）培养学生的动手能力。机器人实践过程是一个实际动手操作的过程。机器人的搭建过程是学生手脑结合的过程，需要运用数学、物理、化学、机械、材料等方面的知识，需要学生的动手实践能力。4）培养学生的创新能力。创新能力是现在教育最常提及的一个重要内容，也是教育开展的一个重要目标。我校的参赛队伍在参加的中国智能机器人大赛上常常取得良好的成绩，与其他学校最大的区别的就是机器人的创新。我们的机器人除了自己不能生产的部件之外，从设计到制作再到编程都是我们自己解决，这就在众多相同的机器人中占有优势地位。5）培养学生的团队合作能力。机器人教学大多是以小组的形式展开，机器人的学习其实就是团队合作学习的过程。它要求团队成员团结合作，利用集体的力量来完成个人力量难以完成的问题,在实践中培养自己的团队合作能力。在高等学校中开展人形机器人的教学，进行多层次的机器人教育,既可以普及学生的机器人知识,加强机器人专业建设,又可以提高机器人的应用水平。在各级各类学校积极把机器人引入课堂,更多的中小学生得以学习机器人知识。机器人课堂教学成为中小学信息技术教育的重要组成部分。在科技创新活动方面,形成一个广大中小学生、大学生直到专业科研人员以及机器人爱好者都积极参加各级各类机器人比赛的局面。机器人不再神秘,直接走入人们的生活学习中。在这种氛围下,更多的人参与到机器人的研制与应用中去,必将促进机器人的大发展,从而促进社会的发展。

3目前存在的问题

人形机器人的发展相对于其它类型的机器人而言起步较晚，在技术上还不成熟，受到的重视不够，发展模式存在着一定的弊端。

3.1人形机器人的发展还处在初始阶段，技术不成熟世界上广泛使用的机器人主要是工业机器人，而且都是面向制造业的工业机器人，从而导致了人形机器人的发展相对较迟。而且各国在人形机器人的发展上各有不同，例如日本在人形机器人的行走方式上相对较为关注从而其发明出来的人形机器人的行走是相当不错的，而且由于日本在电子方面的发展较为先进，生产出来的机器人在感应上也相对的成熟。而美国一直注重智能机器人和军用机器人的研究，研发出多种功能强大的智能机器人和军用机器人，从而导致人形机器人发展的方向不同。而且各国发展的人形机器人在各方面上都存在着一定缺陷。

3.2没有引起教育届的广泛重视，缺乏宣传和引导随着科技的不断发展，机器人开始步入小、中、高校。在许多的大型机器人比赛上参加的比赛队伍也越来越多。但是，由于受机器人的价格、平时的维护等多方面因素的影响，机器人教育并没有得到大力的推广，而且许多学校也只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。从当前实物机器人课堂教学的开展情况来来看，较多的学校只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。通常的做法是：学校购买若干套机器人器材，由信息技术课程老师或综合实践课程教师进行指导，组织学生进行机器人组装、编程的实践活动，然后参加一些相关的机器人竞赛。但是，现在举办的比赛大部分都是以大学生为主流，中、小学生参加的相对较少。并且目前只有浙江、上海、江苏等极少数的地区和学校将实物机器人纳入了正规课堂教学。

3.3思维定势，沿袭车型的发展思路，穿新鞋走老路人形机器人现在受许多家公司青睐，正在被研究开发新的机型来适应市场。然而由于人形机器人沿袭了车型的发展思路还是出现了与其相同的问题：产品缺少规范，品牌十分繁杂，并且大多自成体系，互不兼容，开放度低，适应于不同学段的性能价格比高的产品很少，特别是对学校而言，开展人形机器人课堂教学初期投入较高，持续费高，难以长期发展。这些存在的问题需要各界关注，避免走上以前的老路，应该开辟出一条能够让人形机器人这么一个有着巨大潜力的项目发展下去的道路。

人工智能在教育方面的优势范文第4篇

由全球华人计算机教育应用学会主办，浙江大学承办的第十五届全球华人计算机教育应用大会（The 15th Global Chinese Conference on Computers in Education，简称GCCCE2011）于2011年5月29日至31日隆重召开。全球华人计算机教育应用大会是一项国际学术会议，每年举办一次，旨在汇聚世界各地教育政策制定者、学者、教育工作者、校长及一线教师，分享有关信息与通信技术（ICT）教育应用的实践方法及成功经验，以推动教育信息化的发展，促进教育创新。值得强调的是，本次会议已列入美国规模最大的专业学会――电气与电子工程师协会（IEEE）会议列表。

本次会议的主题是：信息技术促进教育创新，旨在深入探讨信息技术促进教育创新的相关问题，推动全球华人计算机教育应用界同仁的交流。围绕此主题，本次大会开设了十个子会议进行深入讨论：移动学习与泛在学习、教育游戏与非正式学习、ICT在华文教学中的应用、计算机支持的协作学习与人工智能教育应用、数字化学习环境构建与教育软件设计、数字化测试与评价、数字化学习与企业培训、中小学信息技术教育与应用、中小学教师论坛、博士生论坛。本次会议共吸引了500多名来自大陆、台湾、香港、新加坡、日本、非洲等国家或地区的学者，其中正式代表240人，嘉宾40人，研究生代表220多人。

二 论文集主题与作者信息

为保证论文的质量和吸引广大学者的积极参与，本次会议收录的论文被IEEE出版，并送交工程索引（EI）检索。当然，这也是前14届高质量的会议成果铸就了今天的国际认可，从这一层面也可看出主办方为促进学术繁荣所做的努力。

1按论文主题划分

本次会议收到来自大陆、台湾、香港、新加坡、日本、非洲等国家或地区的学者积极投稿，共收到论文1327篇，经过严格的评审后，录用论文414篇，录用率为31.2%。其中张贴论文73篇，大会最后还评出优秀论文22篇。论文集紧密按照大会主题进行编订。

从表1数据可以看出“计算机支持的协作学习与人工智能教育应用”和“数字化学习环境构建和教育软件设计”来稿数量不相上下，依然沿袭往届的特征，说明在计算机的教育应用领域，学习环境的构建和教育软件的设计是热点。“教育游戏与非正式学习”的篇数紧跟之后，并且与往年相比，数量有所上升，表明在游戏中教育和组织非正式学习受关注度较高。而“ICT在华文教学中的应用”与往年相比数量有所下降，这与大会召开的地理位置相关：本次会议在大陆召开，而此主题研究者多为台湾地区。经研究分析，本次大会研究热点和重点话题基本与往届相同。

2按作者来源划分

本次会议收录论文的作者是来自全球各地的华人，笔者按照第一作者所在单位统计得表2：

分析表2的数据得知，除了中小学教师论坛，其他主题论文的作者半数以上来自大陆地区，除了地理优势外，在教育信息化背景下，大陆地区的研究者积极参与学术研究，推动教育信息化稳步发展。

三 会议内容聚焦与评述

会议邀请来自于大陆、台湾、香港、新加坡、日本、非洲等地教授、学者做了四个大会主题演讲和十个专题讨论会，另外还组织参会者对杭州胜利小学进行半天的参访活动。

1大会主讲

香港大学罗陆慧英教授以“信息技术促进教育创新的可持续发展”为题，认为教育是一个复杂的系统，是由多个要素及其相互作用组成，任何一个单一的教育创新的做法都不会成为未来的教育模式。把信息和通信技术引进课堂教学，是对传统的教与学模式的“破坏性”转型。罗陆慧英教授以一个园区的变化为喻，提出要从生态系统的角度来处理教育创新问题，并给出了五项教学改革可持续发展的生态条件：一是政策，即跟变革相配合的明确的政策方向和压力；二是鼓励和支持策略，即适当的政策措施以栽培崭新实践的出现；三是专业连网，即教育人员专业战略协作和联网机制：四是为学习而建的架构，即机构学习是教学改革可持续发展的关键；五是学习•信息技术•技术，即以信息技术作为教学创新的物质体现、中介和基础设施。罗陆慧英教授的报告从系统的宏观角度深刻分析了信息技术能够促进教育创新，但是教育创新改革的可持续发展过程艰难，需要五项条件统筹配合。

华中师范大学杨宗凯教授主题演讲的题目是“深化融合，支撑创新――关于教育中长期规划教育信息化问题的思考”。杨宗凯教授作为国家教育信息化十年发展规划（2011-2020年）编制专家组组长，以《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》第十九章“加快教育信息化进程”的内容及国际教育中长期规划的需求为背景，阐述了对我国教育信息化发展的思考。在报告中，杨教授指出我国的教育信息化整体上处于起步、应用阶段，并结合我国教育信息化发展现状，介绍了国家教育信息化十年发展规划编制的指导方针、工作方法、整体风格以及四部分的成果，让所有教育工作者提前学习到国家教育信息化十年发展规划。最后杨教授还欢迎大家在国家教育信息化十年发展规划的意见稿推出时给出自己的意见和思考。

台湾科技大学黄国帧教授主题演讲的题目是“移动与泛在学习的研究趋势与应用”。在报告中，黄教授完整的介绍了移动与泛在学习的定义、实现架构及研究趋势，同时结合实例说明过去的教学工具与策略如何与新的科技结合，获得良好的教学效果。黄教授已发表超过350篇与数位学习及智慧型系统相关的论文及著作，在演讲中，黄教授展示了多个在自然科学及乡土教学方面的实际应用策略及成果，不仅为教师和研究者提供了具体的参考内容，还为研究生树立了在实际教学活动中研究的典范。最后，黄教授总结说“教育为本，科技为用”，指出了所有的科技都是教育中的工具，教育才是重点。

华中师范大学祝智庭教授在大会最后一天下午以“中国基础教育信息化新发展：从班班通到教育云”为主题，分析了在落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》背景下，我国基础教育信息化现状与发展趋势，提出了班班通到教育云的发展路线。在报告中，祝教授先介绍代表国内先进水平的“绿色班班通”解决方案以及在全国各省市的推广应用状况；接着推出基于大教育装备的“绿色教育云”开发计划，介绍其核心技术及服务框架；最后就如何通过电子书包作为云端个人学习环境，介绍具有前瞻意义的电子书包系统功能建模，以及电子课本――电子书包技术标准研究进展。据了解，电子书包已经在上海、扬州的部分学校进行开发使用。祝教授的报告内容吸引了众多华人的兴趣，台湾、香港等地专家学者纷纷提问，表示对此研究的支持和认同。

2 部分子会议报告综述

据统计，此次大会的子会议共有182场，同一时间段有5场报告在同时进行，笔者选取部分报告进行综述分析。

(1)移动学习与泛在学习

移动设备的迅速普及和相关技术的飞速发展催生了移动和泛在学习，创造了这两种新型的并极富潜力的学习模式。移动与泛在学习（台湾称为“行动与无所不在的学习”）历来是GCCCE大会研讨主题之一。从本次会议的收录论文来看，移动和泛在学习以台湾学者研究为代表，并以自然科学和英语学习为实例，以混合学习、泛在学习等理论为理论基础，以当下流行的技术设备为工具和手段，以实证研究等为研究方法，探讨相关的学习环境、学习模式、学习活动等。

(2)教育游戏与非正式学习

在娱乐中学习的思想催生了教育游戏，经统计发现，该主题主要是台湾地区研究生作为毕业论文的热门选题范围之一，研究的思路是以一定心理学方法或策略为基础，用量表、问卷等工具，并结合各种教学策略，设计各种教育游戏，对学生进行实验研究。其中，以国立台湾师范大学佳燕的题为《目标层次与鹰架策略对国小学童程序设计学习成效与认知负荷之影响》和国立台湾科技大学宋涵钰的题为《基于凯利方格之游戏学习模式对改善学习成效及态度之研究》为典型。此类选题的角度、研究方法和研究重点值得大陆的研究生借鉴。

(3)ICT在华文教学中的应用

在华文教学中写作课程的教学是一大难点，很多非大陆地区的华文研究者都在研究如何更好的利用ICT提高学生的写作能力。在报告中，台湾国立成功大学的苏彦宁团队的《导入网络同侪互评策略于国中写作课程之学习环境建置与初探》和新加坡教育部教育科技司Jo KimLee团队的《线上作文互评功能在教学上的设计与使用》不约而同的用到学生的线上互评策略，此策略吸引了与会者的兴趣并展开热烈的讨论。该主题的主持人陈明溥教授最后总结时指出，在华文教学中，不管使用何种策略，对社会性软件的选择很重要，而学生对社会性软件的使用热情度与学习环境的设计或学习活动设计相关，因此学习环境的设计或学习活动的设计才是提高学生写作能力的重点。

(4)计算机支持的协作学习与人工智能教育应用

从论文投稿和报告数量来看，计算机支持的协作学习与人工智能教育应用是目前的一大研究热点和重点。北京师范大学蔡苏代表他的团队做了题为《基于三维交互虚拟学习环境的案例开发与探究》的报告，报告中以四个众所周知的数学案例――天体运动、牛顿第一定律、牛顿第二定律、单摆运动展现了三维交互的虚拟学习环境，最后还用增强现实技术现场展示了这四个案例，吸引了众多与会者的注意和探讨。不得不说，随着虚拟现实技术的发展，尤其增强现实技术，计算机支持的协作学习与人工智能在教育中的应用前景会更宽泛。

(5)数字化学习与企业培训

数字化学习与企业培训是计算机在非正式教育领域应用的典范，但一直受到教育界的关注和研究，在往届的GCCCE大会中数字化学习与企业培训就受到专家及学者深刻探讨，当然此次大会也不例外。台湾师范大学张基成教授的《台湾企业数位学经验与个案》的报告是有关中小企业网路大学校在台湾的实施和推广。这个网路大学校的建设是为满足台湾企业从业人员、中小企业的自主性学习需求，课程内容浅易入门、广而多元，为台湾中小企业营造了数位学习的氛围，其运营模式主要包括学习入口网、学习平台、教材管理、学习服务、组织学习、推广服务和专案管理。这个中小企业网路大学校为逐渐兴起的企业大学的建设提供一个好的案例。

南京师范大学张义兵老师的《企业培训课程的设计与开发》是以苏宁电器的员工培训为例，介绍了他为苏宁电器设计和开发的培训课程的阶段成果。针对苏宁电器的要求，张老师对苏宁电器进行知识管理、培训教材设计、网络课程设计和e-learning策划。张老师的研究告诉我们企业培训没有通用的课程，不同的企业、不同的工作性质、不同的员工培训的内容都是不一样的。所以，要深入研究企业培训，先深入掌握企业各个岗位和员工特征。

四 GCCCE促进教育技术发展

经笔者调查统计，发现到会作报告的专家学者多是教育技术专业的背景或是与之相关专业的背景，徐州师范大学更是有20多名研究生参加，可见此次大会在教育技术人心中的重要性。计算机应用于教育是教育技术电教发展道路上的一个标志性的分支阶段，不仅因为计算机技术的发展越来越广泛，应用越来越深入，更因为提高教育质量是教育技术的根本问题和使命。

1 名称问题

2011年4月20日教育部了《普通高等学校本科专业目录（修订一稿）》的意见征求稿，提出将“教育技术”更名为“教育信息技术”。对于此问题，《电化教育研究》杂志社通过新浪微博平台广泛征求了改名问题的意见和建议，众多教育技术学专业的专家参与讨论并给出自己的意见。根据微博留言可知大家意见不一，总体认为教育技术更名是必要的，但是更名为“教育信息技术”是不合理的。

众所周知，教育技术在发展过程中先后出现了多次更名的现象：教育技术起源于“视觉教育”，后来更名为“视听教育”，再到“视听传播”，发展至我国曾有学者（至今有学者）称为“电化教育”，最后到广为大家接受的“教育技术”。我们不难发现教育技术的名称变化过程中技术的发展起到了重要的作用。于是教育技术是否要更名，免不了要考虑技术是否又发展到一个新的阶段。然而，纵观此次会议中所有专家学者在报告或论文中所用到的技术发现，专家学者们都在强调计算机在教育中的应用，并没有提出新的技术，只是技术使用过程中方法的创新。鉴于此点，笔者认为教育技术更名还没有更名的必要。但是在此次会议中，许多大陆的专家学者提到教育信息化的背景，他们指出我国还处在教育信息化的起步、应用阶段，要达到教育与应用的融合发展还需要经过融合和创新阶段。另外“教育技术”的名称毕竟是从国外引进，并不具有中国特色。考虑到以上两点，笔者赞同一些专家在微博中提出的更名为“信息化教育”的说法，同时“信息化教育”说明了教育技术的重心在教育，从而避免了教育技术姓“教”还是姓“技”的争论。

2 技术促进教育

正如台湾科技大学主题报告时所说“教育为本，科技为用”，教育技术的根本落脚点也是在教育，任何的技术（包括计算机相关技术）都是为提高教育的手段。我们关注技术的不断创新与应用，更强调是各种新技术下的教育能否得到提高甚至改革。

此次GCCCE（2011）大会“数字化学习与企业培训”的主题会上专门安排了一场由清华大学、中国教育技术协会钟晓流教授所做的题为《关于中国教育技术行业标准研制》的报告。2010年5月12日中国教育技术协会在清华大学成立了中国教育技术协会技术标准委员会（下称“标委会”），专门从事教育技术行业标准的研究与制定工作。钟教授的报告内容是标委会提出的在2011年开展并完成《多媒体教学环境规范建设》研究与制定工作的成果。《多媒体教学环境规范建设》的研究与制定是由清华大学、北京大学、浙江大学、上海交通大学、中国科技大学、南京大学、东南大学等50所高校的65位专家和教育技术领军企业的10位专家共同参与的，并分为六个小组分别从以下六个方面进行研究与制定：供配电、网络和建筑物理环境，音频环境与扩声系统，视频环境与视频设备，智能化控制系统，语言实验室与教学资源系统，系统集成。声、光、电等技术的飞速发展和应用改变了人类的许多方面，《多媒体教学环境规范建设》的六个方面正是在声、光、电等技术的应用基础上从硬件和软件两个角度同时改善了传统的教学环境，并彻底改变了一黑板一粉笔的教学设施。

技术促进教育的最好证明就是教学环境的软硬件设施得到改善和提高，而《多媒体教学环境规范建设》研究与制定正在落实着这一点。对于整个教育技术行业来说，教学环境的建设与维护是教育技术行业的核心工作，是数字化校园建设和教育信息化建设的重要内容，是信息技术促进教育创新的重要体现。当然，教学环境的规范建设只是标委会对教育技术行业标准研制的一方面，随着技术在教育中广泛而深入的应用，其他的标准也会相继出台，每一位教育技术工作者都有责任和义务为自己的行业标准做出努力和贡献。

人工智能在教育方面的优势范文第5篇

关键词：SPOC；在线课程；数理逻辑；教学改革

0引言

随着网络和智能技术发展，基于课程与教学论的在线课程如雨后春笋般涌现出来，尤其是MOOC和SPOC等新兴在线课程在美国顶尖大学的带动下迅速在全球升温，吸引多所国际著名大学投身其中。然而，许多在线课程的教学理念依然是传统的教学模式，并没有做彻底的改变，仅是用新式的教学平台承载基于认知主义的教学资源，并没有体现行为主义和建构主义的教学改革。在线课程能否成为高校提高教育质量和提升国际竞争力的一个重要途径？侧重于“广”而“大”还是“精”而“小”？这些问题在国内外展开了热烈的争论。

1SPOC在线课程的特点及优势

人类社会正在转型成为终身教育和学习型社会，因此各高校及教学机构纷纷推出SPOC和MOOC等网络在线课程，同时结合“混合学习”（blended learning）、“翻转课堂”（inverted classroom）、“泛在学习”（ubiquitous learning）、“移动学习”（Mobile Learning）等相关理念进行教学模式的改革，一方面让学生学习到专业领域的知识，另一方面培养学生自主学习和终生学习的能力。以互联网信息平台为载体的网络在线课程是对课程教学内容及其教学活动实施过程的体现，同时也是一种具有交互性、共享性、开放性、协作性和自主性等基本特征的信息时代条件下的教学形式，包括按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境。其中，由加州大学伯克利分校的阿曼德・福克斯教授最早提出和使用的SPOC（small private online course）小规模限制性在线课程具有广阔的前景。SPOC主要针对高校在校学生实施课程教育，与MOOC中的Massive和Open相比，对学生规模有一定的人数限定，而且对学生的准入也有限制条件，达到要求才能被纳入SPOC课程。此外，除了在线视频、习题、测试等，还可以有更加灵活的线上或线下课堂、答疑互动等辅助手段。因此，SPOC所具有的Small和Private特性恰恰有利于在线课程的教学质量，并可以结合因材施教、因人施教等教学模式，针对不同的学生制定个性化的教学策略，提高课程学习效率和人才培养质量。综上所述，相比于MOOC课程在教学方式缺乏多样性等不足，SPOC课程具有更多的优势，详情见表1。

从表1可以看出，SPOC在课程教学模式上具有更高的灵活性。同时，由于SPOC限制学生规模，有利于教师全程介入学生的学习过程，保持师生良好互动，清楚地了解学生的学习状况并给出个性化指导。显然，针对性越强的教育其效果会更好，而且具有良好的可持续性。此外，SPOC通过周期或非周期的线下交流，要求学生有一致的学习进度，有利于在课程讨论区中形成相对集中的讨论热点；但SPOC同时也要求教师投入更多的精力，学生在选择SPOC之后必须按照教师的规定来观看课程，这意味着学生也需要支付更多的学习时间和精力。

2数理逻辑的教学特点以及SPOC课程建设

2.1数理逻辑SPOC在线课程建设背景

数理逻辑作为计算机科学和人工智能领域的重要理论基础课程，有利于培养和提高学生的抽象思维和逻辑推理能力。数理逻辑课程一直以来都存在着“课时少，内容多”的问题，怎样才能在保证一定学时的情况下尽可能满足学科和专业的需求？如何利用现代教育信息技术和网络技术对数理逻辑的教学工作起到推动和提高作用？同时既能培养学生具有扎实的理论基础，又能造就具有创新实践能力的实用人才，一直都是相关教学工作者探讨的关键问题。

当前SPOC课程的蓬勃兴起无疑非常有利于高等学校实现其提高教学质量的目标，因为SPOC在线教育可以将在线学习从复制课堂课程的教学模式中脱离出来，并且创造出更为灵活和有效的学习方式。显然，此类教学模式非常适合像数理逻辑这样的专业基础课程的教学，因为专业基础课程对学生的要求更高，需要教师投入更多的精力实施个性化指导，从而打好坚实的理论基础，尤其是SPOC中，教师的作用被重新定义了，教学模式也有了突破和创新，能够使得教师更多地回归小型在线课堂，“精”而“专”地引导学生从事学习活动。SPOC课程的教师虽然线下不是讲座视频中的主角，也不必准备每节课程讲座，但是需要根据学生需求整合各种线上和实体资源，而且在课堂上要对学生进行引导，此外还需要组织学生分组研讨，随时为他们提供个性化指导，共同解决遇到的难题，因此对教师提出了更高的要求。显然，SPOC创新了课堂教学模式，激发了教师的教学热情和课堂活力，更重要的是为学生提供了良好的学习平台。

2.2结合人才培养，强化基础，突出关联，面向应用

当前，逻辑表示及推理在计算机科学、知识工程及人工智能中的作用越来越凸显，以数学为工具进行相关领域研究的方法，用数学语言表达事物的状态、关系和过程的应用，以及经推导形成解释和判断的研究越来越普遍。因此，数理逻辑SPOC课程建设时需要将数理逻辑的内容进行合理的细化、深化和强化，以适应相关领域的研究应用需求，进一步培养学生抽象思维和严密逻辑推理的能力，强化素质提升和创新能力的训练。数理逻辑SPOC课程在教学内容上还需要增加数理逻辑在相关领域的应用实例及算法分析应用，使学生了解数理逻辑在计算机和人工智能等领域的相关应用，有利于培养学生运用知识及创新应用能力。

此外，数理逻辑SPOC课程在建设中还要注重教学内容的基础性和前沿性，正确处理教学内容不断更新与教学过程相对稳定的同时，精选核心内容，重组知识单元，强化基础概念，突出知识点的关联，对课程体系和知识结构作整体优化，与信息技术的最新发展相结合，注重教学与前沿相结合的成效，培养学生理论联系实际的能力。

3数理逻辑SPOC课程教学方法的改革

3.1侧重个性化的学习体验，提升学习效率

SPOC课程的建设促使教师有兴趣尝试更加灵活和富有挑战性的教学改革方法，而不是按部就班的课程讲座。我们在数理逻辑SPOC课程建设中加入自动评价功能，使得教师从创建和按部就班的讲座视频内容中脱离出来，以便有更多的时间与学生一起深入研究、攻克更加有价值的教学难题，引导学生解决遇到的其他相关问题，如图1所示。

这种教学模式下，教师可以很方便地将平台的课程资料整合进实体课堂，因此也是建构主义对课程知识和学习的贡献，更加强调学生完整和深入的学习体验，有利于提高课程的学习效率。具体建设思路如下：

（1）以学生为主体，采用问题驱动的启发式教学策略，学生带着问题去学习，不仅明确基本理论的意义和作用，也增强了学习的兴趣和动力，逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。

（2）运用信息技术、网络及多媒体技术，将数理逻辑课堂教学结合SPOC在线课程建设，延伸课堂教学的效果，丰富课程教学的内容，并通过教学辅助、课外答疑等互动的教学方式，开展多维度的立体化教学，培养学生的自学能力，拓展学生的知识面，有利于学生的知识、能力、素质的协调发展。

（3）以能力培养为核心，重视教学设计，克服在数理逻辑SPOC课程教学中容易出现的散乱等缺点，形成“抓重点和关联、有取舍和节奏、讲方法和思想、重启发和互动”的教学方法。

数理逻辑SPOC课程建设通过限定课程的准入条件和学生规模可以为选定的学生定制个性化课程学习指导，为他们提供有区别的、力度更大的专业支持，增进学生对课程的完整体验，从而避免MOOC的高辍课率和低完成率情况。SPOC课程视频相比传统课堂所指定的阅读材料更能吸引学生认真准备，激发其参与度，增添良好的学习体验。由于SPOC课程改革了复制课堂教学的模式，产生了更为有效的学习效果，有利于获得高质量的课程材料，并通过自动线下评价迅速反馈给学生，最大限度地使优质教学资源发挥效力。

3.2结合学习评价体系，提高教学质量

在SPOC环境中，学习评价是对学习效果和学业成就的评价，是从“学生评价”和“教学评价”中分离出来的对学生在线学习的一种评价方法，同时也是对学生的学习行为和学习结果进行把握、判断和评定的评价体系，通常包括成绩、提高、能力增长以及其他成就、表现等具体指标。因此，学习评价是本科教育服务质量管理的核心，是自主学习动力的支持，也是一种通过某种规定、提示、约束等对学习产生监控作用的外部手段，能够激发学生的学习积极性，并促使学生坚持完成课程的学习。数理逻辑在线课程的学习评价把“因教施考”“全面考核”“过程考查”等先进理念贯彻到考核评价中，坚持认真落实为发展而评价的观念，着眼于科学全面地评价学生的综合成绩及应用知识的能力，克服学习评价与能力脱节的现象，积极探索多样化的学习评价体系。具体建设思路如下：

（1）知识点考查。当前知识点学习结束后，通过测验的形式了解学生对当前内容的掌握情况。这种方式既督促学生认真学习，又加深了学生对当前知识点内容的理解和认识，同时强化对学生学习过程的考核，以便更加公平、公正地评价学生的综合学习情况。

（2）学生自主学习能力的评价。一方面，教师针对每章内容都设计了课后自测题，便于学生了解自己的学习状况；另一方面，要求学生在SPOC在线课程学习平台上围绕相关知识点内容进行学习互动和交流讨论，包括问答、讨论、质疑及自学自测等多个环节，侧重于评价学生学习能力的提升。

（3）线下习题与实践。数理逻辑课程的特点为“学―练―考―用”4个环节，因此，习题及应用实践是其中的重要环节，教师针对每个章节优选出一些能体现知识应用的代表性习题和应用实例，使得学生通过习题和实践应用环节，促进和加深对课堂内容的理解和消化，同时也有利于评价学生对所学知识的应用能力。

（4）综合知识考核。传统的课程教学模式在学期末都会进行期末闭卷考核，数理逻辑SPOC在线课程虽然被分成多个知识点考查、习题与实践以及能力测试，但应该在学完全部课程后进行综合知识考核，尤其要结合应用型人才培养的特点，有侧重地形成数理逻辑SPOC在线课程的综合知识考核，这样的考核方式符合“厚基础、重应用”的人才培养要求。

综上所述，数理逻辑SPOC在线课程建设，采用课堂教学与网络自主学习相结合的混合教学方式，充分利用传统学习和互联网学习相结合的优势特点，通过“学―练―考―用”4个教学步骤，形成在线学习、交互探究、自学自测和创新应用等多维度立体化教学方法，重视教学设计，丰富教学内容，将学生畏难的课程变成感兴趣的课程。