摘 要：人工智能技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)著(zhù)社會(huì )生產(chǎn)力的提高，同時(shí)也融入到教育教學(xué)中。本文主要介紹了前與網(wǎng)絡(luò )教育有關(guān)的人工智能的研究領(lǐng)域，并論述了人工智能與網(wǎng)絡(luò )教育的結合點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò )教育；人工智能； 專(zhuān)家系統； Agent
計算機網(wǎng)絡(luò )的出現是人類(lèi)科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上具有劃時(shí)代意義的大事，它的出現，極大的改變了人類(lèi)的工作方式、學(xué)習方式和生活方式。數字化、網(wǎng)絡(luò )化、信息化已滲透進(jìn)我們生活的每個(gè)角落。同時(shí)，計算機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展也將人類(lèi)帶入了網(wǎng)絡(luò )化教育時(shí)代。
一、網(wǎng)絡(luò )教育的特點(diǎn)
網(wǎng)絡(luò )教育是計算機網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的一種新的教育方式。在網(wǎng)絡(luò )教育環(huán)境中，學(xué)習者能進(jìn)入課堂，實(shí)驗室，參與廣泛的討論而不受時(shí)間與空間的限制。與傳統教育相比較而言,網(wǎng)絡(luò )教育展現更多的靈活性、創(chuàng )造性、和主動(dòng)性。
1. 教育將在虛擬環(huán)境中進(jìn)行，主要方式是人機對話(huà)。虛擬現實(shí)技術(shù)的出現與發(fā)展，創(chuàng )造出一種區別于自然的虛擬環(huán)境。在虛擬環(huán)境中，學(xué)生將主要通過(guò)人機交流與對話(huà)，獲得需要的信息、知識與技能。
2.網(wǎng)絡(luò )教育能激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣，提高學(xué)習的積極主動(dòng)性。在傳統教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生只能被動(dòng)參與整個(gè)過(guò)程。而在網(wǎng)絡(luò )教育這樣的交互式學(xué)習環(huán)境中，學(xué)生可以按照自己的學(xué)習基礎、學(xué)習興趣來(lái)選擇自己所要學(xué)習的內容，也可以選擇適合自己水平的練習。這樣學(xué)生就擁有了主動(dòng)參與的機會(huì )。這種在學(xué)習過(guò)程中，學(xué)生地位的改變可以有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，使學(xué)生產(chǎn)生強烈的學(xué)習欲望，從而產(chǎn)生學(xué)習動(dòng)力，發(fā)揮自己最大潛能獲取更多、更前沿的知識。
3.網(wǎng)絡(luò )教育能培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。創(chuàng )新是一個(gè)國家和民族的活力所在，網(wǎng)絡(luò )教育由于更加注重個(gè)體的個(gè)性化發(fā)展，因而能夠最大限度的發(fā)揮學(xué)習者的潛力，提高自己的創(chuàng )造性。同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò )教育資源的豐富性及發(fā)展的快速性，也要求受教育者具有創(chuàng )新能力，從而緊跟時(shí)代步伐。
4.網(wǎng)絡(luò )教育能擴大教育者的范圍，提供終身學(xué)習機會(huì )。受教育的年齡、地域、種族等界限將逐漸被打破，國際化、終身化成為網(wǎng)絡(luò )時(shí)代教育的主要特征。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò )化時(shí)代知識發(fā)展的速度加快，使得知識的有效時(shí)間變短，這也要求社會(huì )成員終生不斷的學(xué)習新的知識。
5.網(wǎng)絡(luò )教育能擴充教育資源，開(kāi)闊視野，培養更全面的人才。網(wǎng)絡(luò )為學(xué)習者提供了極為豐富的資源，使學(xué)生能面對更為廣闊的世界，有機會(huì )開(kāi)闊自己的視野，從而更好、更全面的掌握學(xué)科知識，提高整體素質(zhì)。
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò )教育也快速的向前發(fā)展，并呈現出良好的發(fā)展勢頭，其發(fā)展趨勢之一便是網(wǎng)絡(luò )教育與人工智能的更進(jìn)一步結合。
二、人工智能研究的領(lǐng)域
人工智能（Artificial Intelligence）又稱(chēng)機器智能，是計算機科學(xué)中一門(mén)發(fā)展迅速的邊緣學(xué)科。人工智能的研究目標是：探討人類(lèi)智能的基本機理，研究如何利用各種自動(dòng)機來(lái)模擬人的某些思維過(guò)程和智能行為，從而構造智能的人工制品。
人工智能的研究領(lǐng)域非常廣泛，而且涉及的學(xué)科也非常多。目前，人工智能的主要研究領(lǐng)域包括：分布式人工智能、知識工程和專(zhuān)家系統、自然語(yǔ)言處理、機器人、機器學(xué)習和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、模式識別、定理證明、自動(dòng)程序設計、知識庫系統和計算機視覺(jué)等。下面主要介紹在網(wǎng)絡(luò )教育環(huán)境中常用的智能技術(shù)。
1.專(zhuān)家系統
專(zhuān)家系統是人工智能走向實(shí)用化的一個(gè)最新的研究領(lǐng)域。所謂專(zhuān)家系統，就是在一個(gè)特定領(lǐng)域內，以人類(lèi)專(zhuān)家水平去解決該領(lǐng)域中困難問(wèn)題的計算機系統。它是將某一領(lǐng)域的專(zhuān)家知識、經(jīng)驗加以總結，形成規則，存入計算機中建立知識庫，并采用合適的控制策略，按輸入的原始數據進(jìn)行推理、演繹，從而作出判斷和決策。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)高性能的專(zhuān)家系統應具有以下特征：
啟發(fā)性：不僅能使用邏輯性知識，也能使用啟發(fā)性知識。
透明性：能向用戶(hù)解釋它的推理過(guò)程，回答用戶(hù)的一些關(guān)于他自身的問(wèn)題。
靈活性：知識庫的知識便于修改、補充和精練。
2. 自然語(yǔ)言理解
自然語(yǔ)言處理是語(yǔ)音信息處理的一個(gè)分支，主要研究使用計算機理解和生成自然語(yǔ)言的理論基礎和基本技術(shù)。研究自然語(yǔ)言理解的目的是提高人—機交換信息的能力，使人更容易與計算機進(jìn)行溝通。
處理自然語(yǔ)言的長(cháng)遠目標是用自然語(yǔ)言進(jìn)行人—機對話(huà)，目前距離這一目標尚有相當的距離。目前的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：
書(shū)面語(yǔ)的理解
口語(yǔ)的理解
手寫(xiě)文字識別
3.知識庫系統
知識庫系統是計算機科學(xué)和人工智能都在研究的課題。其任務(wù)是存儲記憶全部智能檢索所需要的知識，并利用知識庫的知識推導出新的知識。因此，知識庫系統應具備以下功能：
能理解自然語(yǔ)言，允許用自然語(yǔ)言提出各種詢(xún)問(wèn)。
具有較強的聯(lián)想能力，能根據對需求的大致描述找到有關(guān)知識。
推理能力，能根據存儲的知識，演繹出所需的答案。
具有較強的知識獲取能力，并具有自學(xué)功能。
目前這方面的研究側重于知識檢索，因此又被稱(chēng)作智能數據庫系統。
4.分布式人工智能
分布式人工智能系統一般由多個(gè)智能體（Agent）組成，每個(gè)智能體又是一個(gè)半自治系統，Agent之間以及Agent與環(huán)境之間進(jìn)行并發(fā)活動(dòng)，并進(jìn)行交互來(lái)完成問(wèn)題求解。智能體實(shí)際就是包含了諸如知識、信念、承諾和能力等精神狀態(tài)的實(shí)體。
分布式人工智能主要研究在合作或競爭的環(huán)境下如何協(xié)調多智能系統的行為，其主要目的是為了有效的利用資源，控制智能系統的異步操作，均衡智能系統的目標。
5.機器學(xué)習
學(xué)習是人類(lèi)具有的一種重要智能行為，機器學(xué)習則是研究怎樣使用計算機模擬或實(shí)現人類(lèi)學(xué)習活動(dòng)的一門(mén)科學(xué)，因此，機器學(xué)習的研究同認知科學(xué)、邏輯學(xué)、心理學(xué)、教育學(xué)等學(xué)科有著(zhù)密切的關(guān)系。機器學(xué)習將對人工智能的其它分支如專(zhuān)家系統、自然語(yǔ)言理解等方面的研究產(chǎn)生重要的推動(dòng)作用。
機器學(xué)習所采用的策略大致可分為四種：機械學(xué)習、通過(guò)傳授學(xué)習、通過(guò)例子學(xué)習和基于解釋學(xué)習。目前機器學(xué)習研究的熱點(diǎn)是基于解釋的學(xué)習和基于實(shí)例的學(xué)習，而遺傳式學(xué)習和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )學(xué)習研究也得到了很大發(fā)展。
6. 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )
所謂人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，說(shuō)的通俗一點(diǎn)，就是基于模仿生物大腦的結構而構成的一種信息處理系統。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )與專(zhuān)家系統的最大區別是，專(zhuān)家系統屬于人類(lèi)智能的功能模擬，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )則偏重走結構模擬的路子。與其它智能系統相比，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )具有以下特點(diǎn)：
學(xué)習能力：學(xué)習能力是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )具有智能的重要表現，即通過(guò)訓練可抽象出訓練樣本的主要特征，表現出強大的自適應能力。
分布式結構：在傳統的串行體系計算機中信息分布在獨立的存儲單元中，而在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )中，信息則分散在神經(jīng)元的連接上。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的信息分布特性，使之具有強大的容錯能力和記憶聯(lián)想能力。
并行性：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )主要是對人腦的結構模擬。各種神經(jīng)元在處理信息時(shí)是獨立完成的，不同神經(jīng)元之間具有并行性，這種并行處理使得信息處理速度大大加快。
三、人工智能與網(wǎng)絡(luò )教育的融合
隨著(zhù)人工智能的理論與技術(shù)發(fā)展，其在教育中的應用日漸擴大，例如Internet上的Web站點(diǎn)，其網(wǎng)頁(yè)的組織形式，就包含智能的原理。目前人工智能在教育領(lǐng)域特別是網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的應用主要有以下幾個(gè)方面。
1. CAI
計算機輔助教學(xué)（CAI）是由程序教學(xué)發(fā)展而來(lái)。但是以程序教學(xué)為理論基礎開(kāi)發(fā)的CAI課件，在推理機制和學(xué)生模型方面存在不足，因而不能根據不同學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整，缺乏靈活的應變能力。
借鑒人工智能中的專(zhuān)家系統知識，由于專(zhuān)家系統中包含知識庫和推理機兩個(gè)基本模塊，在一般專(zhuān)家系統中再加入一個(gè)“學(xué)生模型”模塊，就構成智能計算機輔助教學(xué)（ICAI）系統的基本結構。其中推理機的作用相當于現實(shí)教學(xué)中的教師，它可以根據知識庫中的內容和學(xué)生模型推斷出每個(gè)學(xué)生的學(xué)習能力、認知特點(diǎn)和當前知識水平，根據學(xué)生的不同特點(diǎn)選擇最適當的教學(xué)內容與教學(xué)方法，并可對學(xué)生進(jìn)行有針對性的個(gè)別指導，從而真正作到因材施教，提高教學(xué)效果。
如果再把自然語(yǔ)言理解技術(shù)引入ICAI系統，構成智能接口模塊，從而實(shí)現人—機自然語(yǔ)言對話(huà)，使計算機輔助教學(xué)系統真正能夠與人類(lèi)教師相媲美，這在師生分離的網(wǎng)絡(luò )教育環(huán)境中將更具意義。
2.智能代理
在我們傳統的教學(xué)過(guò)程中，最經(jīng)典的教學(xué)模式是以教師為主，教師講、學(xué)生聽(tīng)，它是一種單向溝通模式。這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)是有利于教師主導作用的發(fā)揮，便于教師組織、監控整個(gè)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程，便于師生之間的情感交流，因而有利于系統的科學(xué)知識的傳授，并能充分考慮情感因素在學(xué)習過(guò)程中的重要作用。其主要缺點(diǎn)是：完全以教師為中心，忽視學(xué)生的學(xué)習主體作用，不利于發(fā)揮學(xué)生的積極主動(dòng)性，也不利于創(chuàng )造型人材的培養。實(shí)際上上面講的智能計算機輔助教學(xué)主要強調的是計算機代替老師進(jìn)行“教”，沒(méi)有把以學(xué)生為中心的“學(xué)”提到同等地位。
九十年代以來(lái)，隨著(zhù)多媒體和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的迅速發(fā)展，強調以學(xué)生為中心的建構主義學(xué)習理論日益流行。這種理論強調在教師主導下以學(xué)生為中心的學(xué)習，即一種“主導——主體”教學(xué)結構。在這種教學(xué)并重的結構中，教師是教學(xué)過(guò)程的組織者，學(xué)生良好情操的培養者； 學(xué)生是信息加工與情感體驗的主體，是知識意義的主動(dòng)建構者；教學(xué)媒體既是輔助教師教的演示工具，又是促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習的工具。
在網(wǎng)絡(luò )遠程教學(xué)中，為實(shí)現上述教學(xué)模式，把人工智能中的智能體（Agent）技術(shù)應用到網(wǎng)絡(luò )遠程教學(xué)中，并逐漸成為在教學(xué)領(lǐng)域實(shí)現智能化的一種主流技術(shù)。
作為教師代理
Agents系統作為教師代理，可以運用自身的推理機制，在了解學(xué)生實(shí)際情況的前提下，產(chǎn)生恰當的教學(xué)策略，以便實(shí)施因材施教，有的放矢的進(jìn)行導學(xué)。
作為學(xué)生代理。作為學(xué)生代理Agents系統可以充當學(xué)習者的學(xué)習伙伴或知心朋友，與學(xué)習者進(jìn)行平等的討論、交流，從而克服網(wǎng)絡(luò )教育環(huán)境中學(xué)習者之間交流不足的缺點(diǎn)，提高網(wǎng)絡(luò )教學(xué)的效率。
實(shí)現智能化信息服務(wù)。Agent技術(shù)應用于信息服務(wù)領(lǐng)域可以充分發(fā)揮其主動(dòng)性、智能性和協(xié)作性，為用戶(hù)提供方便簡(jiǎn)單的信息搜索、處理手段，提高學(xué)習者的信息獲取、處理能力。將Agent技術(shù)應用于網(wǎng)絡(luò )信息搜索，其最主要的特征是具有學(xué)習功能，能夠在信息交互中獲得用戶(hù)的信息，包括用戶(hù)的興趣、愛(ài)好和思維方式，在此前提下，系統可以主動(dòng)、定期地為用戶(hù)查找信息，并根據用戶(hù)搜索信息的變化調整“知識庫”中的通用字和關(guān)鍵字，使之能夠有效地適應專(zhuān)門(mén)領(lǐng)域的信息搜索。
3.智能數據庫
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )教學(xué)資源的增加，對其進(jìn)行組織管理的難度明顯加大。同時(shí)，進(jìn)行信息檢索的工作量也相應的加大。運用人工智能中關(guān)于知識庫系統的理論和技術(shù)，可以提高對網(wǎng)上信息的管理和檢索能力。近年來(lái)關(guān)于數據庫研究方面的熱點(diǎn)問(wèn)題之一數據倉庫系統，其中的數據挖掘也離不開(kāi)人工智能技術(shù)。
4. 網(wǎng)絡(luò )課程評價(jià)
網(wǎng)絡(luò )課程的評價(jià)是教學(xué)資源開(kāi)發(fā)中不可或缺的步驟，也是促進(jìn)網(wǎng)絡(luò )教育的重要環(huán)節。運用模糊數學(xué)原理，可以對網(wǎng)絡(luò )課程進(jìn)行更合理、客觀(guān)的綜合評定。
以上主要介紹了人工智能在網(wǎng)絡(luò )教育“軟環(huán)境”中的應用，現實(shí)中人工智能在網(wǎng)絡(luò )教育“硬環(huán)境”中的應用也是非常廣泛的。例如：采用Agent技術(shù)解決異種網(wǎng)互連問(wèn)題，實(shí)際網(wǎng)絡(luò )中的路由選擇，流量控制、擁塞控制等。
總之，隨著(zhù)人工智能的進(jìn)步，必將在教育領(lǐng)域得到更廣泛的應用，從而推動(dòng)教育發(fā)展，提高網(wǎng)絡(luò )教育效率和效果。
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