时间：2023-08-30 16:46:09
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇人工智能对教学的帮助，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【关键词】人工智能；计算机；辅助教学；应用
计算机辅助教学是一种新兴的教学手段，帮助课堂进入到一种更加智能化和现代化的环境与条件中，将传统的教学模式和方法与多媒体和网络结合起来，为学生营造更好更有趣的教学氛围。但是由于技术的不成熟以及经验的不充分，导致其依旧存在问题和不足。
1计算机辅助教学开展现状和发展困境
1.1缺少开放包容的特性
近年来，计算机辅助教学的开发和应用已取得了一些较好的成绩，但由于我国计算机网络工程和相关领域的技术革新起步较晚，对于计算机教学的发展与改革依旧存在较多的不足和缺陷。首先是在开放包容性上的缺失。这一缺失的原因主要来自于两个方面，第一个方面是思想上的落后和闭塞，人们对于计算机辅助教学的态度依旧存在负面和抵触的情绪，这是由于害怕计算机的加入让课堂和教学秩序失控，所以并没有充分开发和展现出计算机在教学中的优势。第二个方面是技术层面上的限制，我国对于计算机辅助教学的课件和软件技术都只是按照一种最传统和安全的方式进行，缺少探索和冒险的精神、开放和包容的态度[1]。
1.2缺少人机交互的能力
计算机辅助教学过程中，计算机不仅仅是一个信息的载体，更应该将其当作课堂的一份子，能够充分参与到整个课堂的活动和教学工作中。但是大多数的智慧课堂在使用计算机时，仅仅利用其多媒体的播放功能，教学的主体和主要角色依旧是教师，只是把课本和板书照搬到了多媒体课件中。教学的内容仍然是枯燥和单一的，学生依旧带有一种被强迫的学习心理。这种教学缺乏人机之间的交互，机器不能自主获取学生学习的状态和对知识的掌握情况，学生也无法通过计算机主动地得到反馈和解答，让人机之间仅仅是流程化的配合和交流。在这种刻板的学习模式下，甚至会让一部分学生丧失学习的乐趣和兴趣。
1.3缺少课程教学的特点
不同的课程有着不同的教学重点和偏向，这就对教师的教学工作提出了更高的要求，计算机的加入，本来应该能够为教师提供一个新的教学方向和思路，但是由于计算机的便捷性导致一部分教师产生偷懒和敷衍的教学心态，在教学过程中全程使用多媒体播放课件，丧失了课程自身的特性和特质。尤其是一些对实践能力要求较高的课程，教师过度使用计算机只会导致教学趣味性的流失。
1.4缺少师生互动的乐趣
教师作为课堂教学的主要角色，不仅仅是要把知识以一种通俗外化的形式传递给学生，更是应该做学生心理特征的发掘者、学生学习习惯的纠正者和帮助者。教师的鼓励和赞许都会对学生起到重要作用。但是计算机辅助教学之后，教师将更多的精力放到了如何制作精美的教学课件上，而忽略了与学生之间最直接的感情和语言交流，丧失师生互动的乐趣。
1.5缺少有序的教学策略
教学策略是保证一节课是否能够有序开展和进行的重要条件与因素。但是计算机参与和设计的教学环节，只是一个程式化的展示，在课堂上会遇到多种多变的教学情况，一旦在某一个环节出现问题，就有可能导致计算机设计的教学步骤全部打乱，陷入一种无序的状态中[2]。1.6缺少灵活的智能性能计算机技术的开发和应用在我国已经逐渐形成了一套完善和成熟的体系，但是计算机在教学中的应用与引进时间并不长，导致当前多数计算机辅助下的课堂并不具备充分的灵活和智能性，大部分的教学工作和考核评价工作依旧是由教师人工完成，对于不同学生的学习状态掌握也有所偏差。
2人工智能在计算机辅助教学中的应用
2.1建立知识库
人工智能在计算机辅助教学中应用的主要原则，就是将深度学习与认知学的理论知识作为整个程序模块设计开发的基础，通过建立一个知识库，将收集到的知识案例进行分类，训练机器进行自动识别，从而提取和分析出不同学生在不同的知识中所表现出来的学习能力与掌握熟练程度，进而可以有针对性和有选择性地进行复习与巩固，达到机器代替部分人工教学、缓解教师压力的目的。第一步就需要进行知识库的建立，主要包括了专家决策的核心系统对所输入的知识进行判断与筛选调取。同时知识库还可以实现共享的功能，对知识进行简化与提炼，做到精益求精。知识库的搭建应该要尽量简单和易修改[3]。
2.2打造专家模块
在建立了知识库之后，就需要围绕人工智能教学的主要目的进行专家模块的打造，专家模块存在的意义在于能够将其比喻为整个学习系统中的推理机。在需要和使用的情况下，由专家模块自动随机地生成问题，并且可以通过知识库的相关内容调取形成答案并充分解释。其次，专家模块的另一个作用就在于能够帮助评价和考核学生的学习情况，实现一种更加公正透明的评价过程。在进行专家模块打造时，通常使用的是两种方法，一种是固定算法，即根据题库的问题模板，循规蹈矩、规规范范地进行问题的设立和解答的编写。而另一种就是启发策略，这种专家模块更多的是引导学生通过简单和有限的提示信息，自己推理摸索找寻正确的答案和解决方案。除此之外，专家模块还可以自动匹配，依据学生能力分配问题。
2.3建立学生模块
与专家模块相互配合相互辅助的就是学生模块。学生模块的本质其实也属于专家系统，模块内部所存储和容纳的是学生的不同学习习惯和学习行为特征。这个模块建立的目的主要是两个，一个是为了让学生在学习的过程中可能出现的错误习惯和方法被快速识别，并且能够通过机器语言进行记忆与编译，从而建立一个比较完整和全面的错误类型数据库，进而深层分析找到错误的原因。第二个目的就是为了帮助学生对错误学习行为和习惯进行解释，从更加深层次的角度挖掘学生由于知识理论掌握不充分而导致错误的原因。学生模式的建立一般依靠的就是人工智能的自我学习和接受训练让系统能够建立起模型对学生的学习习惯进行模拟。这样在上一步打造的专家模型就可以为学生模型提供一个对比的样本，专家模型的两种运算和教学方式可以分别评估学生的学习能力和学习错误[4]。
2.4优化教学模块
教学模块是人工智能在计算机辅助教学模式中必不可少的一个环节，教学模块的内容是基于传统教学设计和规划之上的。在计算机与人进行交互的过程中，教学策略主要是由教学的不同分支来体现，能够达到较好的发散性和综合性的效果。但是其不足的地方也比较明显，那就是只能按照某一类型或者某一个的教学方法进行，系统不能快速地根据不同内容识别和选择最适合最有效率的教学模式。具体的应用和实现过程就是将专家模块和学生模块的内容进行连接和合并，将专家模块生成的问题及答案与学生模块中上传和学习到的进行对比，选择覆盖或者是分析提取，能够比较客观地发现学生学习中存在的理解性偏差和实践性错误。之后再将结果传回到知识库中，调用相关的知识内容，形成一个完整的反馈链，帮助教师做出教学决策，调整教学进度和教学规划。但是这个模块的设计也应该充分考虑到诸多情况和因素，因此在条件判断时应加入更多的循环。
2.5开发智能接口模块
人工智能在计算机辅助教学模式中的应用和融合最后一步就是要开发出一个稳定和高效能的智能接口模块，主要作用是为了连接学生和计算机之间的信息交换和沟通，即进行信息的输入与传出。在接收到学生传递的学习信号后，接口模块要及时调动起教学模块、专家模块和学生模块，把信息传递给不同模块处理，之后再由教学模块所作出的教学决策和结果论证信息输出反馈给人，实现了机器语言与人类语言之间的转化。一个能够正常运转并且具备较高实用性和参考性的教学系统，一定融汇了思想教学、策略和心理学等多方面的因素和知识内容体系，所以智能接口模块的设计与开发，一定要全面考虑这些成分，开发出更加灵活多变的接口模块[5]。
3结语
人工智能在近年来获得了快速的发展和进步，成为我国当前各个行业领域之内炙手可热的先进技术。对于计算机辅助教学的开展和改革来说，人工智能的融入与应用有着重要的价值与意义。
参考文献
[1]张镒麟.关于计算机辅助教学中人工智能技术的应用研究[J].当代旅游,2019(1):239.
[2]刘荫.人工智能在计算机网络技术中的应用研究[J].科学与信息化,2019(2):20-21.
[3]孙玉梅,赵骏,王美春,等.基于人工智能技术的《单片机原理及应用》课程CAI软件研制[J].教育教学论坛,2016(45):268-270.
[4]张园.人工智能技术在计算机辅助教学中的应用研究[J].科技资讯,2007(34):108-109.
关键词：互联网+；会计；教育
一、“互联网+”会计的影响
“互联网+”会计，从思维到实际操作层面都对会计行业造成了巨大的影响，赋予了传统的会计工作更多的可能性。通过分析“互联网+”背景下，人工智能、大数据、云计算等新兴科技融合会计工作的现状与影响，能够帮助思考新时代会计人才的培育方向。
（一）会计信息处理效率大大提升
人工智能在会计工作中能够快速实现会计信息的处理与数据的运算与存储，使得会计人员的作业重心从数据的录入、整理、归纳、运算等烦琐漫长的工序转移到关键信息的筛选、核查、审阅等重要环节上，大大缩短了信息处理的时间，优化了数据的处理功率，同时人为失误也得到了最大限度地削减。
（二）会计工作内容变动整合
人工智能等新科技在会计行业的使用与推广一方面降低了会计工作的强度，节省了会计工作的用人需要，另一方面也势必会对传统的会计工作者产生冲击，尤其是工作内容简单且重复性高的初级管账人员。而大数据的整理分析、计算机软件的熟练操作与使用、人工智能的运用与管理等也逐渐将成为会计人员工作中的重点。
（三）会计信息更为真实可靠
传统会计手工记账的业务处理容易出现操作失误等情况，运用人工智能与大数据的应用最大程度上减少了人为失误，且数据信息得到了良好的存储管理，易于追溯、查询与审核，从而大大提高了会计信息的真实性。同时，人工智能的使用相比会计人员相比更能降低因为主观判断造成的失误，使得会计信息更客观中立，为利益相关者的投资决策提供更为真实可靠的信息。
（四）“互联网+”会计技术仍待进一步改进
人工智能、大数据等新兴科技引入会计行业后，在保证其能够快速获取、有效处理、精准转化决策信息的同时，确保人工智能系统可靠、安全、正常的运营是极其重要的工作。在激烈的市场竞争面前，会计技术的运营需要控制在稳定的技术及安全环境下，以防范财务数据的泄露或崩溃而给企业带来难以弥补的损失。人工智能等新兴科技在引入财务工作的过程中，其安全性、可靠性、稳定性等重要性能仍然需要进一步的研究、实践和优化升级。
二、传统会计专业教育的不足
“互联网+”时代对会计人才培养提出了新要求，传统的会计专业教育的缺陷逐渐暴露。具体问题如下：
（一）教育思维固化
在“互联网+”会计的背景下，会计专业人员不仅需要会计专业知识储备，在计算机软件、数据统计与分析等方面也需要具备一定的技能。但前者属于管理类学科，具有人文科学的特点，后者则属于理工科的内容，二者之间存在一定的隔阂，但绝不是泾渭分明、非此即彼的关系。而许多高校尚未完成从培养“专业性人才”到培养“复合型人才”的观念转变，没有将二者进行很好的融合，会计思维与数据、逻辑、计算机思维仍然互不沟通。
（二）课程设计缺陷
我国多数高校如今对于会计专业课程的设置不尽合理，会计与计算机的融合操作教学一般都只对高年级开设，且其比重与传统的理论教学相比只占学生专业课程中很小的一部分。而课程内容也主要在于培养学生会计系统的运用能力，让学生成为“应用型“会计人员，理论与实践没有实现深度融合，学习的更多的是操作应用而非创新创造，使得学生对会计信息开发系统仅仅处于一种肤浅的认知与操作阶段，缺乏对前沿会计信息技术的深入理解与运用。
（三）教学方式落后
当前许多高校的会计教学方法仍为传统的“理论解读和实务演练”。教师讲述个人对会计知识的理解，学生被动的接受知识与观点，但没有主动的对会计知识进行探索；而实务层面，也主要由教师进行示范演练，学生对示范进行单调的模仿学习，重复既定的规范步骤，这种教学方式拘束了学生的自我探索空间，难以培养学生的自主创新意识，虽然能够快速学习实务操作的程序步骤，但对于学生分析、解决问题与自主创新等能力的培养仍存有不足。
三、会计专业教育的发展方向
（一）培养学生自主学习与创新能力
在“互联网+”时代的大背景下，人工智能、大数据、云计算等技术高速发展，企业商业模式变化日新月异，在会计行业中只有时刻保持着对前沿知识技术的敏感、具备强大的自主学习能力与自主创新能力才能不被智能科技取代。因此在会计人才的培养教育中，应有意识的引导学生改被动接受为主动学习、改单调模仿为自发创造，不断提高学生的职业胜任素质。
（二）培养“互联网+”会计思维方式
会计专业教育不能割裂人与计算机、会计与新科技的联系。人工智能等新兴科技在会计工作中的使用主体仍然是会计人员。因此在会计教学工作中，应逐渐培养学生树立“互联网+”会计的思维，注重会计知识与计算机实务操作的融合，培育学生处理信息、驾驭系统的能力；增加“互联网+”会计相关课程占总体知识群的比重，紧密结合人工智能的开展方向及最新动态，融合人文与科学思维、管理与计算机思维。
（三）培养复合型会计人才
结合我国当前会计行业结合互联网技术后的发展现状进行分析，未来新技术的深入发展需要依据中国会计准则，不断完善会计信息化软件建设，丰富各类复杂业务的会计处理方式，因此高校需要加大“互联网+”会计的“跨界”复合型人才培养力度，使之兼具经济管理、数据分析、会计实务、信息技术等知识能力，迎合当前会计劳动力市场在快速发展的科技时代背景下的用人需要。
多媒体技术是计算机技术和社会发展进程中人类总需求的结合。计算机技术发展的初期解决的是数值计算问题，诞生的缘由是美国为了研究军事技术，对攻击精度的计算。计算机硬件设备的发展，使计算机处理数据的能力越来越强，逐渐从处理数值发展到对复杂的多种形式媒体的处理。多媒体技术融合了对数据、多种媒体、复杂的智能化处理和交互,并在高速信息网的作用下实现了信息资源的共享。目前，计算机多媒体技术已经改变了人类的生活方式，促进了现代文明的进程，广泛应用于军事、工业、通信、教育、金融、娱乐等诸多领域。
2多媒体技术的特征
从计算机处理多媒体的种类和处理的效果、人类接受的方式来分析，计算机多媒体技术主要具有多样性、集成性、数字化、实时的交互性等特征。
2.1多样性
计算机多媒体技术面向的媒体种类众多（章惠，多媒体技术和教学的有机结合：洛阳大学学报，2003），从最初的数值处理发展到了人类感官能触及到的文字、图像、声音、动画、视频等多种形式媒体的处理。媒体的多样性，使媒体形式变得丰富多样，这必将使表达更为自然生动，表现更为灵活，解决问题更为便捷。
2.2集成性
为了获得更好的展示效果，各种媒体并不是各行其是的。计算机使用不同的媒体，共同展示相同的内容，媒体与媒体之间的融合集成、充分展示，让人们的不同感官得到充分刺激，使人们更易于接受（孙涛，计算机多媒体技术的应用：长春理工大学学报，2011）。为了多媒体后期的运用，各种媒体会被进行数字化处理，然后由多通道统一采集、编辑、存储、检索、显示、传输与合成。计算机领域内最新的硬件和软件技术也将促使多种媒体更好的处理效果和更快的处理速度。
2.3数字化
多媒体中的各种媒体，进入计算机后，已全部转化为了数字，以数字的形式展示和存储。图像经采样量化后，以BMP、RGB、CMYK、黑白灰度图等数字化形式显示、存储；声音是通过一定的采样频率和采样周期，实现模拟到数字的过程；而视频是在每帧图像和声音的采样、数字化基础上，形成的连续信息。
2.4实时的交互性
传统媒体是指报纸、广播、电视、杂志，这些媒体只能单向、被动地传播信息，不能称其为多媒体。多媒体技术与传统媒体最大的区别就是实现了人机交互，使用户能对多媒体信息进行主动选择、操纵和控制，使得获取和使用信息变被动为主动，同时被人的多种感官所感受、体验。不仅如此，因为多媒体的实时性，即是视频、声音等媒体是没有延迟的，随着时间的变化而变化。所以，多媒体的交互在高速网络的帮助下，能做到没有延迟的做出实时反馈。
3计算机创新技术在多媒体技术上的应用
多媒体技术涉及范围非常广泛，包括了计算机软硬件技术、数字信息处理技术、数据压缩、高性能大容量存储、网络通信技术等等。这些日新月异发展的新手段、新技术，推动多媒体系统逐步进入人类社会许多领域。多媒体新的技术不时涌现，带给人们新的惊喜。人工智能是一门新的科学技术，甚至有些大学将人工智能从计算机科学与技术专业剥离出来，独立成一个专业，在学生本科期间就进行相关研究。但事实上，人工智能是建立在数学和计算机科学与技术基础上的高层次学科，是一门近几年出现的最引领人类研究兴趣的技术。人工智能研究的最终结果就是机器人，而事实上，机器人集多种媒体表现于一生，通过机器人的触感模仿人类去理解和辨别外界。人工智能研究的图像识别、自然语言处理、语言识别融合在了机器人身上，与多媒体技术广泛结合，应用于人类生活。我们从机器人身上看到了人工智能对多媒体技术的影响。下面从涉及到的几个方面去分别探讨。
3.1计算机视觉
人们通过感官获取外界信息，仅视觉就能获得外界80%-90%的信息（王守佳，基于图像的人体检测跟踪和人脸识别的研究：吉林大学，2013）。计算机视觉是一门属于计算机智能的学科，采用了动物视觉原理，具有获取图像、分析图像到理解图像的工作过程。计算机视觉通过镜头等图像传感设备代替人类的眼睛来获取周围环境的图像，依靠计算机来代替人类大脑的工作，将采集到的图像进行分析和处理。人类处于一个三维的环境之中，计算机视觉技术可以帮助分析处理。处理的手段可分为三个层次，底层、中间层、高层。底层就是图像处理技术，将二维图像去噪、边缘检测后进行分割、根据图像特征进行提取、图像识别等。中间层是指对图像、视频外在特征的归纳判断，譬如形状、颜色、运动轨迹等。高层，即是对外界事物和环境的观察和理解。由以上三个层次可见，利用计算机视觉技术能对数字化图像改变形态、尺寸、色彩调整、文件格式转换等。目前，计算机视觉技术还能对图像进行高效的检测、高速的识别，对运动轨迹进行精准判断。而这些已被广泛地应用于多媒体产品中。
3.2音频技术
声音是多媒体技术经常采用的一种媒体形式，包括了语音和音乐等。多媒体通常需要通过声音去烘托主题气氛，彰显意境。特别是自学型多媒体系统和多媒体广告，没有人进行现场讲解，那么就需要加入声音进行解说，这样，数字音频信号显得更加重要。音频技术基于电声技术，主要包括：去噪、压缩、调整振幅等的数字化处理，以及语音处理和识别。长久以来，语音识别是人们的梦想，人们一直期盼计算机能够听懂人说话，根据人的语言做出相应动作，这也是设计智能计算机的目的之一。如今，具备多种语言识别功能已成为多媒体设备的标配，识变率也非常高。无论持哪种语言、地方口音的人们，都能通过语音转化为文字，甚至通过语音传送指令，得到回应、达到意图。
3.3虚拟现实技术
虚拟现实技术是利用计算机多媒体技术，运用3D场景、灯光、声音、动感创造模拟出真实氛围，为用户建立出一个虚拟环境。虚拟现实技术与计算机仿真技术相结合，将用户置身其中进行学习、工作与娱乐。这种技术已被广泛应用于教育教学、科普、军事、医疗、娱乐以及大型的网络游戏中。虚拟技术投入成本较高，成熟的设施主要运用于教学，比如多媒体航空飞行教学系统，通过该系统，可按100%比例局部展示表盘、操纵杆、舱外景物，通过配合空中场景、感知各种场景给身体带来的变化。使用这套系统进行模拟训练，可以有效的提高飞行员对飞机的操作水平。随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实技术成为目前的高新技术。在多媒体环境中，多种媒体的相互融合，使媒体的形式更加多样，多媒体技术在模式识别、语音识别和传感技术基础上，提取对象面部特征，模拟触觉、视觉、听觉等感官，使人处于逼真的三维世界，当人有反应或行动时，场景还会适时变化，即是让人如临其境的、自然的与计算机进行交互。虚拟现实技术具有非常广阔的发展前景，为人们的日常生活提供了很多乐趣和便捷。
3.4网络化
多媒体应用的数据通道是通信网络，网络给了多媒体更大的施展空间。多媒体技术的应用要想在网络上有所建树，必要受通信技术的影响。在网络通信技术的进步和整合下，网络带宽影响传输速率、通信协议影响传输可靠性、交换方式影响信道利用率，这些势必会影响多媒体的传输。计算机网络给用户提供了一个难以想象的庞大的信息网络平台，丰富的信息资源随手拈来，方便于人们的学习、工作和生活交流。而无线网络技术的发展，使资源变得随手可取（李晓静，计算机多媒体技术的应用现状与发展前景：科技情报开发与经济，2007），人们可随时随地通过访问全球网络和设备,便捷地实现对多媒体资源的共享，是未来发展的主题。计算机技术的不断创新和发展，促使了巨大的变革。CPU、内存、GPU等在内的计算机终端硬件设备性能越来越先进；而网络设备，例如服务器、路由器、网桥、交换机等也越来越强大。计算机计算的精度、速度、逻辑判断能力和充裕的带宽，让人们更加游刃有余的与网络虚拟世界互动。网络环境的高质、高速，消除了人与人空间和时间上的困扰，能全方位的为人类效劳。动态和交互式多媒体技术还能在网络环境中创建更形象的2D和3D场景。办公、教学和娱乐工具在视频、音频设备的协助下，集成在终端多媒体计算机中，新一代用户界面与人工智能等个性化、网络化的多媒体软件应用，可随时与身处世界任何角落的人们进行交流。
4结论
关键词:专家系统;个性化网络教学;自适应远程教育平台
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)24-6600-02
Research and Implementation of Self-adaptive Distance Eduection Platform Based on Specialist System
WEN Guo-qi1, YANG Ke1,YING Guan-yi2
(1.Tianzhuang Coal Preparation Plant of Pingdingshan Tianan Coal Mining CO.,LTD, Pingdingshan 467013,China; 2. Wuyang Iron and Steel, Hebei Iron & Steel Group Co., Ltd, Pingdingshan 462500,China)
Abstract: The rapid development of the computer-centered internet and multi-media technologies is fundamentally changing our ways of work,association and life and in the meanwhile,it’s deeply influencing our education.The simple teaching mode and less intelligence are common problems in the net education, which brings contradiction between net teaching platform and students.The article introduces a self-adaptive learning platform of distance education which is based on specialist system,the aim is to achieve personal net education.
Key words: specialist system;personal net education;a self-adaptive learing platform of distance education
近十年来,科学技术的突飞猛进为人类社会带来了一系列的深刻变革。信息技术在各个领域的应用改变了人们工作、生活和学习的方式,远程教育的发展也面临着前所未有的挑战。
目前的网络教学平台主要是以“系统”为中心,没有体现以“学习者”为中心的思想。为了解决这一矛盾,在网络教学系统中引入了自适应学习概念。所谓自适应学习,就是指学习不是一个被动的接受知识的过程,而是主动发现知识的过程[1]。开发自适应远程教育平台就是要为每一个学习者提供适应其需求特点的学习资源,自动地调整系统内容以适应学习者的兴趣,真正达到“因材施教”的目的。
1 现代远程教育存在的不足
目前,基于Web的远程教学系统在国内外已有不少,但是总体来说仍存在以下一些问题:
1) 目前网上的课程内容基本上是教师的教案,教学的重点,难点,例题分析,练习和测试题等,主要是帮助学习者巩固课堂上所学的知识,很难实现真正的网上自主学习,更难进行自适应学习。
2) 不具备真正的“以学习者为中心”的网上教学管理功能。目前大多数的学习网站,除了对用户进行注册登记外,不再进行其他管理活动,不关心学习者的学习情况,而学习者也无法记录和了解自己的学习情况,整个学习活动呈无序状态。
3) 不能对学习者学习活动进行较客观的评价。尽管有些网站设有对学习者学习活动的测试、考试及评价系统,可是绝大多数只是将传统测试、考试试题电子化,并以此作为评价学习者学习能力及学习成绩的手段,没有很好的利用网络技术及人工智能技术对学习者学习能力及学习成绩做出客观、及时的评价。因此,学习者难以进行自适应学习。
由此可见,要克服目前基于网络学习中存在的问题,探讨基于网络的自适应学习系统是一项迫切而重要的工作。
2 专家系统介绍
2.1 专家系统的定义及其基本特征
什么是专家系统目前尚无统一定义的、精确的、公认的定义。但一般来说,所谓专家系统就是利用存储在计算机内的某一特定领域内人类专家的知识,来解决过去需要人类专家才能解决的现实问题的计算机系统[2]。专家系统是计算机程序系统,但与一般的程序系统不同,其知识库和程序是分开的,易于修改和增删,其有很大的灵活性,而在一般程序中,知识是以隐式方式存在的,程序完成之后就确定了,一般不易修改。与数据库不同之处在于,它与逻辑推理有联系,具有启发性,而一般的数据库只是对大量数据进行组织和管理,提供检索方法。
一个高性能的专家系统应具备如下特征[3]:
1) 具有专家水平的知识。专家系统间做的一个最重要的目标是达到一个专家在解决任务时所体现出的高水平的性能。
2) 符号处理。专家系统使用符号推理。
3) 一般问题的求解能力。
4) 复杂度与难度。
5) 具有解释功能。
6)具有获取知识的能力。
7) 知识与推机构相互独立。
2.2 专家系统的结构
专家系统的一般结构,如图1所示。该结构在目前专家系统建造中比较流行。包括六个部分[4]:知识库、推理机、综合数据库、人机接口、解释程序以及知识获取程序。
2.3 专家系统的一般设计方法
设计专家系统的关键有两大部分:一是建造知识库,二是设计推理机制与策略。一般一个专家系统的设计可按三个步骤进行[5]。
1) 初步设计。分析要求解的领域问题,在领域专家的协作下明确专家系统期望实现的目标和专家系统如何从整个问题中分离出来,又怎样与其它子系统嵌接起来;确定参与系统研制的合作专家和知识源;在领域专家的指导下,对专家系统求解的问题进行了解,通过各种知识源的知识获取和领域专家的配合,专家系统求解目标任务的主要概念、关系、假设、约束等进行图解形式的描述;选择合适的知识表示方法,把图解形式的内容形式化表达出来,并确定推理的控制方向等内容。
2) 开发原型系统。选择合适的程序设计语言或专家系统开发工具,设计推理机制或借用工具语言已具备的推理机制,把形式化表示的知识以专家系统求解目标或图解形式中的模块为单元,逐个单元地把知识转换为适合程序设计语言或工具能接受的内部编码的形式,输入知识库。在不断供给知识库新的知识的同时,要不断地对已有知识和新加入的知识的正确性及协调性进行用例测试。这种不断扩充知识库和不断测试的过程一般可以发现已形式化的知识有许多不完善之处,从而需要在领域专家的配合下不断调整。这一阶段产生出可运行的专家系统雏形,包括知识获取模块和解释机制等可交付使用[6]。
3) 知识库的维护。当开发出原系统之后,让领域专家选择一些有代表性的试验用例,在可能的情况下让领域专家用这些试验例子进行实际问题的求解,通过实际例子的运行可能出现新的问题,比如人机接口的输入输出模块,知识库中的知识不全或不精确等,甚至领域专家还会人为地需要完善知识库中的某些知识。这一阶段理想方式是在上一阶段提供一个知识获取模块和解释机制,让领域专家或未来的实际用户与知识库直接打交道。
3 专家系统在开发本系统中的具体应用
3.1 智能答疑模型的设计
本答疑模型是一个自适应性的知识库系统,分为人工答疑和自动答疑两部分,允许学习者通过浏览器在线提问、离线提问、BBS、发送E-mail等,不受时空的限制。智能答疑系统的结构图如图2所示。
当学生提出问题后,对学生提出的这些问题的知识点和语义进行分析处理,并查找所有相关问题。其中答疑知识库的构造主要是实现教学信息向智能答疑的知识转换,进行知识库的层次化和结构化处理,并通过推理机制进行教学信息的存取控制。答疑知识库主要包括教学库和问题库。教学库汇集了按特定环境和条件进行有效教学的方法和策略,这些方法和策略采用产生式规则表示。问题库中保存了在教学中遇到的问题,首先是确定问题的范围,然后通过对问题的分析,找出各个知识点的层次关系和语义联系等信息。
3.2 智能网上测试模型的设计
智能化的网上测试主要体现在智能组卷上。如何保证生成的试卷能最大程度地满足不用用户的需要,并具有随机性、科学性、合理性,是首要解决的问题。
智能组卷的智能性主要体现在组卷的过程是根据学生对知识点掌握的程度,确定测试知识点权值以及难度系数范围等参数,然后基于一种算法从题库中抽取满足要求的试卷。另外,智能组卷采用基于专家知识的表示及实现方法模拟人的思维来确定试卷题型比例等参数。因此它能充分体现组卷系统的“因材施教”的能力。
4 结束语
远程教育以其不受时空限制和独具的交互性越来越受到人们的关注,但是目前的研究开发大多数还只是将老师的课堂教学内容简单、机械地挪到网上,并没有充分利用计算机和网络在教学中交互和智能分析的优势。今后远程教育应该朝着智能化,个性化教学系统的方向发展。本人提出开发一种基于专家系统的远程教育平台,也只是某些理论在实际中的应用,相信随着人们不断的深入研究,远程教育系统将具有更为深远的发展前景。
参考文献:
[1] 朱新明,李亦菲,朱丹.人类的自适应学习――示例学习的理论与实践[M].北京:中央广播电视大学出版社,1997.
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[3] 武波,马玉祥.专家系统[M].北京:北京理工大学出版社,2001.
[4] 朱福喜,汤怡群,傅建明.人工智能原理[M].武汉:武汉大学出版社,2002.
在学习分析概念形成之前，相关方法、技术和工具都已经发展起来了。学习分析从一系列研究领域汲取技术，如数据统计、商业智能、网页分析、运筹学、人工智能（AI）、教育数据挖掘（EDM）、社会网络分析、信息可视化等。数据统计历来作为一个行之有效的手段用来解决假设检验问题。商业智能以数据仓库、联机分析处理、数据挖掘等技术为基础，从不同的数据源中提取数据，将之转换成有用的信息，它与学习分析有相似之处，但它历来被定位于通过可能的数据访问和绩效指标总结使生产更高效。网页分析工具通过网页访问量，与互联网网站、品牌等的关联做出报告，这些技术可以用来分析学生的学习资源（课程，材料等）以追踪学生的学习轨迹。运筹学通过设计优化数学模型和统计方法使目标最优化。人工智能和数据挖掘中的机器学习技术建立在数据挖掘和人工智能方法上，它能够检测数据中的模式。在学习分析中的类似技术可用于智能教学系统，以更加动态的方式对学生进行分类而不是简单地进行人口统计分类，可以通过协同过滤技术对特定的资源建立模型。
社会网络分析可以分析出隐含的人与人（如在论坛上的互动）和外显的人与人（如朋友或者关注对象）之间的关系，在学习分析中可用于探索网络集群、影响力网络、参与及不参与状况。信息可视化是很多分析的重要一步（包括上面列出的那些分析方法），它可以用来对所提供的数据进行意义建构，《探索性数据分析》一书中给我们介绍了如何更好地利用信息可视化，Tukey强调使用可视化的价值在于帮助在形成正式的假设之前做检验。以上这些学习分析技术都可以对大量数据进行分析和处理，形成分析报告为教育提供帮助。学习分析技术的特点在于能够为网络教育平台提供实时数据，通过利用这些实时数据，可以为教师、学生和教育管理人员提供帮助：①为个人学习者提供成绩反馈及与他人沟通的行为模式；②为预测学习者提供支持与关注；③为教师和助理人员提供支持个人与集体的干涉计划；④为如课程小组这样的组织改善现有课程或开发新的课程提供帮助；（5）为机构管理者在营销、招聘和效率等方面做决定时提供有效措施。
2学习分析方法
发展中的学习分析技术吸纳了许多其它领域的关键技术，以实现对学习过程的研究，下面介绍一些常用方法。
2．1社会网络分析法
社会网络分析法可用于测绘和测量人、团体、组织、计算机、网址以及其它相互关联的信息知识试题之间的关系。网络中的节点是人和团体，它们之间的链接则显示了节点之间的关系或者流量。社会网络分析为人类关系提供可视化的数学分析。网络教育平台管理者可以用它来分析学习者之间的联系、关系、角色以及关系网络形成的过程与特点，从而帮助学习者建立自己的关系网络以支持自己的学习。SNAPP软件就可以通过论坛内的回复和跟帖状况分析学习者交互情况，并得到可视化的图标。
2．2影响力与消极性测量法
影响力与消极性测量法通过测量传递、引用或者转发的次数，评估人和信息的影响力。网络教育平台可以对学习者个体的影响力进行测量，分析了解为什么某些个体能够获得高影响力，低影响力学习者应该如何改进。
2．3性格分析法性格分析法旨在获得学生性格与他们学习情况的数据，以及两者之间的关系。好奇的学生可能更倾向于提问，学习分析可以对获得的这些数据进行分析。
2．4行为信任分析法
行为信任分析法使用人们谈吐和交流中的信息（在人交流和使用信息的过程中将产生新的信息）作为信任关系的一个指标。网络教育平台可用来对人际关系进行分析。
2．5内容分析法
内容分析法可以对学习者的学习过程数据进行定量分析，寻找学习者的行为模式；还可以进行定性分析，运用已积累的数据经验来预测当前的学习行为。网络教育平台可以对学习者的学习行为分析，找到优生和差生学习行为的差别，教师结合自己的教学经验有针对性地干涉。由于网络教育平台数据的实时性，可以根据学习者的学习行为实时进行干涉，当然干涉的准确性需要数据库的进一步积累，从而产生由量变到质变的效果。LOCO－Analyst软件就可以对网络教育平台的内容进行分析。
2．6话语分析法
话语分析法的目的在于获得有意义的数据（不像社会网络分析），旨在探讨所使用语言的属性，而不只是网络上的互动，或者论坛帖子数量的统计。网络教育平台可用以探究知识构建的过程，从而使教师和教学研究者对学习发生的过程有更清晰的认识。
2．7社会学习分析法
社会学习分析法的目的在于探索在学习过程中社会交互所扮演的角色，以及学习网络的重要性，话语如何用来意义建构。网络教育平台管理者可以用来构建一个更好的学习者网络，通过学习者之间的交互，达到相互帮助学习的目的，相互帮助实现知识结构构建。
2．8信息可视化方法
信息可视化可以避免我们在一堆枯燥的数据中寻找规律，数据可视化之后，我们可以更好地进行意义建构。BEESTARInsight可以自动收集学生实时的参与数据，从而为教师、学生和管理者提供分析图改善学习。网络教育平台上的学习是学生、教师和管理者之间的共同交互过程，应运用不同的方法对这一复杂过程进行研究，才能得到满意的结果，学习分析技术将在此过程中展现它的作用。
3学习分析技术促进网络教育平台发展
笔者将从数据面板、预测性分析和自适应学习分析分别举例说明学习分析技术为网络教育平台带来哪些帮助。
3．1学习管理系统分析面板
大多数网络学习平台上都开始使用学习分析数据面板。实际上，到目前为止，大部分的非专业人员都还不能对记录数据进行解读，但是通过一系列的图像、表格和其它的可视化工具生成的报告，学生、教师和管理人员都可以读懂。美国一些大学采用了更先进的综合数据系统，当然这些功能强大的系统也更难以学懂，这些系统能够探索不同变量之间的关系，使用户不仅止于掌握预先的报告。学习者在测验分数、论坛贡献、参与情况方面，可以得到一些基本分析报告。EDUCAUSE汇集了一系列有用的高等教育案例，例如亚利桑那州立大学的研究表明，在学术和学习分析上进行投资能够收到显著的回报，该大学做了一个“Student360”项目，通过该项目学校可以了解该校每一名学生的状况。
3．2预测性分析
这是学习分析的一种高级应用。通过对学习者的统计数据或者过去的成绩之类的静态数据，和在线登陆方式、讨论发帖量之类的动态数据进行分析，追踪分析学习者的类型。把学习者进行分类，例如该学习者属于“高成就”，或者该生目前比较“危险”，或者是“社会型学习者”。然后根据学习者的类型进行实时的干预，对“高成就”类型提供一些更具挑战性的学习任务，而对处于“危险”状况的学生，教师则需要特别关注，给予一些学习上的帮助，而对于“社会型”的学生，则可能需要给予社交上的支持。目前对于期末考试成绩最可靠的预测，是在学习开始的时候做一个小的学习能力测验。如果想设计更复杂的数据驱动预测模型，必须在此基础上进行改进，而这需要进一步的数据分析，以确定哪些变量能够预测“成功”。Purdue大学的CourseSignalsoftware非常知名，已经部分实现了这一技术。Signals在学生的学习过程提供了红色、黄色、绿色等信号，以帮助教师和学生了解目前的学习状况。最近的评估报告表明，参与CourseSignal项目的学生获得了更高的平均分，能够更快速地寻找帮助资源。来自密歇根大学的报告显示，自适应干预技术能够帮助参与E2Coachinfrastructure项目的物理系学生学习健康信息，给他们提供定制的反馈，并鼓励学生改变他们的学习策略。
3．3自适应学习分析
自适应学习平台建立了一个学习某个主题（如代数；光合作用）的模型，并在标准化测试背景下建立了课程测试的模型。这种平台能够提供更细致的反馈（例如你已经掌握了哪些概念并掌握到何种程度），据此自动呈现以后的学习内容（例如不呈现基于学习者所未掌握概念的材料）。当然，建立学习者认知的动态模型，和准备自适应学习内容的引擎比设计和实现传统的学习平台需要更多的资源。大量的研究证据表明，采用这种方法将使个性化学习成为可能。在智能教学系统和自适应平台上大量的研究和资金投入，将会为网络教育平台带来更好的用户体验。卡内基－梅隆大学的OpenLearningInitiative课程是免费的，大家可以去体验一下，而Grockit与Knewton公司的商业平台也做得很好。
4结语
[关键词]现代教育技术 数学教学 课程整合
[作者简介]马书燮（1961- ），男，河南濮阳人，濮阳职业技术学院，副教授，研究方向为数学分析及数学教育基本理论。（河南 濮阳 457000）
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2012）33-0165-02
一、现代教育技术概念与内涵
所谓现代教育技术，是指以现代教育思想、理论和方法为基础，以系统论的观点为指导，以现代信息技术为手段的教育技术。包括计算机技术、网络技术、电子通讯技术、远程通讯技术、数字音像技术、卫星广播技术、人工智能技术、虚拟现实仿真技术、多媒体技术等。现代教育技术也是现代教学设计、现代教学媒体、现代媒体教学法的综合体现。
现代教育技术的内涵主要包括：一是应用现代科学技术成果进行教育资源的开发和利用的物化手段。诸如，充分利用计算机、数字音像、卫星广播电视、交互网络通信、虚拟仿真技术等为核心的现代科技成果，使教育信息呈现多媒体化、教育信息处理数字化、教育教学过程智能化的硬件组成部分。二是经过精心选择和合理组织的学习教材。这种学习教材，是在依据满足社会和学生个人学习的需要、符合认知规律的前提条件下，与数学教育教学密切整合，成为新型学习环境的软件组成部分，服务于课堂教学。三是设计、实施和评价教育、教学过程的方法。现代科学技术在教育教学活动之中的广泛应用，不但丰富了师生的学习资源，而且给学习过程和教学过程的评价和管理带来了科学先进的技术和方法，使其更加准确快捷。
二、现代教育技术与数学教学整合的意义
1.为教与学构建动态环境。现代教育技术为数学教学构建一个计算机技术、网络技术、人工智能技术有机整合的交互式、开放性的动态教学环境。这个环境不光是指教学过程发生的地点，还包括教育资料、教学模式、教学策略、人际关系诸多要素。教学环境与学习者、教学材料、支持系统共存共生，而诸要素还都在不停地发生着变化，它们已从静态环境转变成动态环境。
2.为数学教学提供理想的操作平台。现代教育技术利用图形、图像、文本、声音、动画等多媒体信息技术为数学教学提供了一个理想的操作平台。（1）丰富教育资源。它突破了书本知识的局限性，实现了教学资源的多样化。（2）变抽象为形象。它能把教学内容变得充实、形象、直观、易教易学。（3）虚拟现实。虚拟现实技术，可以使教学内容的呈现摆脱文字平面化叙述方式。（4）多维化、集成化、交互性特征。可以通过声音、文本、图像、动画等多媒体为学习者营造出多元化的学习情境，促进学习。（5）现代教育技术的超文本功能，使过去难以实现的教学设计变为现实，使教学信息组织表达最优化。（6）双向交流、交互功能。它使教育过程更加互动，教育对象更具针对性，使教学问题更加科学化和明晰化，使数学变得更加现实。
3.构建新型教学关系，实现教学互动与合作。数学教育技术化的发展，给教学构建了一种新型的关系。新环境下的教学使教师、学生、教学媒介、教学环境构成了教学的多元关系，强调教学过程中的多元交互合作过程；强调每个人既是信息的输出者，又是信息的接受者；强调接受者输出者双重身份引导、补充、启发的相互合作关系。
4.易于教学活动的个性化发展。现代教育技术与数学教学活动的密切整合，一方面有利于体现教师的教学思想与风格，发挥教师的个人特长，展示教师个人独特的教学魅力。另一方面，也有利于给学生认知的主体性生长提供便捷的途径，使师生在教学双边活动中个性化特征得到最大程度的发展。
三、现代教育技术与数学教学整合的原则
1.理论与实际联系的原则。新的课程观要求授课教师是课程资源的开发者，但目前实际状况是大部分授课教师缺乏对现代教育技术与数学教学整合的深入研究，只局限于技术范围之内的探讨。一个完美的教学模式应该是数学教育理论与现代技术操作的密切结合，因此担负数学教学任务的教师，必须在教学实践活动中，结合本学科的特点，加强对数学理论和技术手段的学习和研究，从而实现现代教育技术与数学教学的整合。
2.研究性原则。它强调利用现代教育技术展现数学知识的产生、形成和发展的过程，强调符合学生数学认知的实际，强调对数学知识进行探索，强调对数学知识的应用和迁移，目的是让学生的数学学习始终处于发现问题、解决问题的过程中。
3.主体性原则。学生是认知的主体，是数学知识和方法的主动建构者。在教学的展开进程中，要充分尊重学生的主体地位，让学生对教学内容进行自主学习、自主思考。
4.主导性原则。现代教育技术进入课堂后，容易从“以教师为中心”变成“以多媒体为中心”。我认为现代教育技术可以帮助教师解决一些教学问题，但决不能代替教师“传道、授业、解惑”的基本职责，所以要正确处理好教学内容与形式、人与机的关系。依据学生的客观实际，充分发挥好主导作用，突出教师在教学过程中的主导性作用，使学与教有机地统一起来，体现以人的全面发展为最终目标的教育思想。
5.开放性原则。开放性原则是现代数学课堂教学的一个显著特点，也是整合过程应该遵循的一个最重要的原则。它包括教学思想、教学内容、教学过程等的开放。从观念上，教师不是知识的唯一拥有者；从内容上，教学内容不局限于教材，渠道更多，范围更广；从学习方式上，不局限于课堂，不依赖于教师的传授，途径更多、更广。因此打破了问题答案唯一性的传统观念。
6.数学性原则。数学性原则是数学课堂教学与现代教育技术整合应遵循的最本质的原则。具体要求如下：（1）教学过程要根据学生数学认知的实际，充分注意体现数学和数学思维的特点；（2）符合数学教学的基本原则，在充分利用多媒体功能展现数学知识的产生、形成和发展的过程中，表述应精炼，言简意赅，并要使用数学语言和符号，避免出现不必要的文字，并注意文字、符号的数学规范化。
7.实用性原则。现代教育技术进入数学教学课堂，从实用性角度考虑应注意两点：（1）课堂教学信息量不易过大，避免学生消化不良；（2）应用多媒体技术创设的课件要操作简便快捷、前后统一、便于操纵控制、简单实用。
8.效益性原则。现代教育技术的多功能、高性能为提高课堂教学效益提供了坚实的物质基础。课件的设计要在学生可接受的前提下，充分利用计算机的多种功能，丰富教学内容，增大教学容量，优化教学过程，让学生在有限的时间内尽可能多地获取信息，最大限度地挖掘学生潜能。
9.科学性原则。科学性是任何学科、任何领域开展科研的必要前提。基于数学教学在整合活动中，选用的教学材料，必须符合教育规律和认知规律，以先进的教育科学理论和教学设计思想为指导，教学目的要明确、内容要准确，并能对教材内容进行再创造，突出教学重点和难点，符合学生的认知特点。
四、现代教育技术与数学教学整合的基本策略
1.要从精神意识层面上整合现代教育技术与课程教学。整合有两种认识：一种是把现代教育技术与课程教学整合，当做一种课堂教学呈现知识的现代教育技术手段，这是一种表面化的、浅层次的整合。另一种是既从物质技能的层面，又从先进教育思想与科学技术方法的层面进行的整合，具体讲就是在教学过程中，运用现代教育技术将教学理论和学习理论转化为对教学目标、教学内容、教学方法、教学评价的系统规划，从根本上改变教育教学模式，促进人的精神意识层面的发展的整合。综合分析得出：二者的整合必须定格在精神意识深层，以具体的数学案例为载体，不然整合将是无源之水、无本之木。
2.加强对数学教师使用现代教育技术的培训。数学教学与现代教育技术的整合要求教师具有娴熟运用现代教育技术的本领。要想提高数学教学整合的层次与质量，必须先切实提升数学教师运用数学专用软件的水平，这迫切需要高层次的专业引领。具体引领的方法是：（1）有计划、有步骤地开展针对数学教学专用软件的研习；（2）采取外请专家、内用高手、内外并用的方式，把培训工作落到实处。既要重视对教师进行多媒体技术的培养，又要重视对新的教育思想、教育理念和教育方法的学习与掌握，真正形成理论知识、智能技术两位一体的整合。
3.适度有效地应用现代教育技术。我们要清楚地意识到任何先进的教学手段都不是万能的，使用得当会受益匪浅，反之则贻害无穷。数学毕竟是集严密性、逻辑性和创造力与想象力于一身的理性思维化的产物，而现代教育技术则是一种人工智能化的技术手段，二者有着本质的区别。过分地依赖技术不但会束缚人脑思维的开放性，还会丧失人脑的自主思维性。因此，应当是现代教育技术的应用与黑板纸笔传统式教学之间达到一种平衡，适度有效地使用现代教育技术。还要强调在使用现代教育技术教学的过程中，既不能因应用现代教育技术而丢失数学的特色，又不能把现代教育技术看成是作秀的工具、应付检查的摆设。根据数学教学内容的需要，结合现代教育技术的特点，选出最佳媒体，真正达到能在课堂上科学、高效地应用。
4.“现代”教学与“传统”教学互相整合。在信息技术与数学教学整合的过程中，既不能过分夸大信息技术与计算机辅助教学的作用，也不能把传统意义的教学模式保守化或完全丧失。至于计算机辅助教学与传统教学二者的关系，应该是优势互补的协同关系。比如，作为传统课堂教学象征的黑板，仍有一些地方是现代教学媒体无法替代的。黑板具有即时重现力强、随写随看、容易操作等优点。当然，现代教育技术在数学教学中的作用也是不可低估的：（1）教学规律上，它克服了传统数学教学知识结构线性的缺陷，具有信息呈现多形式、非线性网络结构的特点，符合现代教育认知规律；（2）教学模式上，它是一个可以进行个别化自主学习的教学环境与系统，同时又是能够形成相互协作的教学环境与系统；（3）教学内容上，它可以集声、文、图、像于一体，使知识信息来源丰富，且容量大，内容充实，形象生动更具吸引力；（4）教学手段上，它强调以计算机为中心的多媒体群的作用。因此，我们要合理地综合利用各种教学媒体，包括传统媒体，把“现代”教学与“传统”教学完美整合，取长补短，发挥各种教学方法的综合功能，才是取得教学最佳效果的良策。
现代教育技术与数学课程整合，不是一蹴而就的，需要大家共同的努力和研究才能实现。另外，我们还要强调现代教育技术与数学课程整合不是一种固定的模式，应该倡导一种观念，即现代教育技术只是一种工具，不能取代教师的地位。我们在现代教育技术与数学课程整合实践中，要大胆实践、不断探索、不断修正，实现人机交互的不断进步，获取最佳的教学效果，为社会培养合格有用的人才。
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关键词：Ontology；智能Agent；智能答疑；语义扩展
中图分类号：TP182文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)26-1781-02
Research on Multi-Agent Intelligent Question Answering Model Based on Ontology
WANG Chun-xi, WANG Hui
(College of Computer and Information Engeering，Henan University, Kaifeng 475004, China)
Abstract: Aiming at solving the problems of knowledge share, reuse and problem solving recall rate and the rate of check-in in intelligent question answering system.A model of Multi-Agent intelligent question answering system was put forward based on ontolog.In this model, first a question answering knowledge base was built based on ontology, and then the question of user was segmented, Ontology Interactive and Semantic expansion. Consequently, knowledge base search was realized to receive the Appropriate answer. Comparing with similar Answering System,the effect of share, reuse of knowledge and exact locating and expression was of a more marked improvement.
Key words: ontology; intelligent agent; intelligent answering; semantic expansion
1 引言
“师者，所以传道授业解惑也”。答疑、解惑在我们传统的教育活动中是一个必不可少的环节，在远程教育系统中也是一个非常重要的教学模块。为了实现学生在网络学习过程中能够“及时学习”和“即求即应”，其措施就是在远程教育系统中嵌入疑难问题答疑子系统,使学生能在学习过程中得到及时的帮助。
目前国内远程教学系统中的疑难问题答疑子系统主要有一下几种：
基于E-mail、BBS和系统留言板等方式答疑。这种方式尽管方便快捷，但其时效性完全依赖教师的及时回复，显然这种方式还局限在传统的人际交互的模式中，并不具备自动答疑功能。
基于Answer Web的自动答疑系统。该系统是一个动态的问题及答案数据库，用户可以通过输入关键词在系统资源库中查找相关材料，解决疑问。此类系统的典型代表是上海交通大学的远程教育系统。
基于智能技术的智能化答疑系统。该系统通过汉语分词功能，从自然语言文本中抽取能够代表问题的关键词进行全文搜索，找到相关答案。此类系统的代表是由北京师范大学的远程教学平台的答疑子系统。
虽然国内远程教育答疑系统的研究取得了丰硕成果，但还存在以下不足：
(1)知识表示不规范，不便共享，不同站点的学科答疑资源极不平衡，教育答疑资源得不到很好的共享。
(2)现有的答疑系统大都缺乏单独的支撑平台，大部分都是将其作为远程教学平台的一个子系统，其功能自然不能尽情发挥，效果不佳。
(3)目前的智能答疑系统在问题求解的查全率和查准率方面的明显不足，很多答疑系统不能够提供给用户准确而又简洁的答案。
为了解决这些问题，国内外有关机构及专家纷纷开始研究基于Ontology和智能Agent的答疑系统。引入Ontology有利于系统知识库的构建、提高问题分析的能力和系统的通用性、共享性，但是智能化和个性化程度并没有得到更大的提高；而引入智能Agent能够更好的体现系统的个性化、智能化、自主性，恰好弥补了这一缺憾。为此，笔者提出了一种基于这两种智能技术相结合的答疑系统――基于Ontology的多Agent智能答疑系统。
2 本体理论
2.1 Ontology的定义[1]
Ontology的译名，国内多采用“本体”或“本体论”。Ontology本是一个哲学上的概念，是指关于存在及其本质和规律的学说，是物质存在的一个系统的解释。在计算机人工智能界，最为认可的是1993年Gruber给出Ontology定义――“本体是概念模型的明确的规范说明”。后来Borst和Studer又对此稍作修改，提出：“本体是共享概念模型的形式化规范说明”，这个定义包含四层含义：
概念化(conceptualization)：主要是指一些模型,而这些模型一般是通过抽象出客观世界中的一些现象的相关概念而得到的；
明确(explicit)：指所使用的概念及使用这些概念时的约束都有明确的定义；
形式化(formal)：指Ontology是计算机可读的（即能被计算机处理）；
共享(share)：指Ontology中体现的是相关领域中公认的概念集，而并不是个体的。
2.2 Ontology的建模原语
概念(concepts)：指任何事务,如描述、功能、行为、策略和推理过程等――本体中的这些概念通常构成一个分类层次。
关系(relations)：在领域中概念之间的交互作用,形式上定义为n维笛卡儿积的子集：R：C1×C2×…×Cn。如子类关系(subclass-of)。
函数(functions)：一类特殊的关系。该关系的前n-1个元素可以唯一决定第n个元素。形式化的定义为F：C1×C2×…×Cn-1Cn。例如Motherof就是一个函数，motherof(x,y)表示y是x的母亲。
公理(axioms)：代表永真断言,如概念乙属于概念甲的范围。
实例(instances)：指属于某概念类的基本元素，即某概念类所指的具体实体。
从语义上分析，实例表示的就是对象，而概念表示的则是对象的集合，关系对应于对象元组的集合。概念的定义一般采用框架(frame)结构，包括概念的名称，与其他概念之间关系的集合，以及用自然语言对该概念的描述。
3 基于Ontology的多Agent智能答疑系统模型
答疑系统的用户一般有三类：一是请求解答自己疑问的用户，二是答疑系统所涉及领域的专家，三是系统的开发人员或管理人员。用户希望通过答疑系统使自己的疑难问题得以解决；领域专家则负责解决用户的疑难问题和了解用户的自身情况从而进行个性化的答疑；管理人员负责维护数据库和系统的正常运行。
图1给出了基于Ontology的多Agent智能答疑系统模型的框架。该模型主要由用户Agent、问题分析Agent、查询Agent、本体库、问题解答库、答案评价库及新问题库等部分组成。
用户Agent负责用户与系统间的交互，它是系统与外界的接口。用户Agent还可以记录用户的个性化信息，比如：用户比较感兴趣的问题、用户的学习进度和用户自身的学习情况等等。
问题分析Agent是用来分析用户Agent接收的用户提出的疑难问题的，通过分词、语义扩展等一系列的步骤，从而对该疑难问题进行全面的分析，以便得到更准确、更简洁的答案。
查询Agent是依据分析结果是到问题解答库中按照一定的算法去检索问题的答案，如果查询成功则将正确答案返回给用户Agent；若不成功则将该问题放入新问题库，以便领域专家对其及时解答。
本体库由领域专家创建,定义某个学科领域范围内的概念、概念之间的关系、规则等；
问题解答库是一个针对某个领域可能存在问题的完整答案库。该问题解答库应该是动态的，因为用户提出的问题不仅可能会超出事先归纳问题的范围，而且每个领域的发展也会使新的知识和问题不断出现，这就要求问题解答库的内容随之不断更新和增加。
答案评价库是为了便于用户对该系统所呈现答案进行评价而设计的，领域专家可以根据答案评价库中的内容对问题答案进行修正。
新问题库是用来存放系统不能对其进行及时解答的问题的，领域专家会及时或定期对新问题库中的问题给予解答，并将问题和答案及时存入到问题解答库中。
该系统的主要模块是问题分析Agent模块和问题查询Agent。
3.1 问题分析
问题分析是整个答疑过程极为重要的一步，问题分析的结果是否透彻和全面关系到问题查询的查全率和查准率。和终端用户进行交互的是用户Agent，这就要求不仅要有个友好的用户界面，而且能够接受用户提出自然语言表达的问题，并将该问题进行简单的分析后提交给问题分析Agent。
问题分析Agent将经过下列的步骤对问题进行分析：
1）对问题文本Doc自动进行关键词拆分，得到一个关键词集合；
2）根据关键字库中的无关词汇从关键词集合中过滤掉不相关的关键词；
3）通过与本题库的交互对关键词进行语义扩展，得到其所有相关概念结果集；
4）通过该组关键词与问题模式库的交互，得出该问题的问题模式；
5）与用户交互进行问题确认：问题确认将分析结果以关键词组合的形式返回给用户，根据用户反馈对结果集进行选择，明确关键词的语义,从而缩小查询的范围。
由于概念之间语义关系复杂多样，如上下位关系、从属关系、部分整体关系等等，它们之间组成的是一个复杂的网状结构，所以要想实现关键词的语义扩展必须定义一系列的规则或者函数。为实现关键词的语义扩展，可以定义对本体操作的6个函数，由操作函数实现语义扩展和各项检索功能，该处理方法是根据文献[3]中的思想提出的：
1）函数synonym_rela(O)从本体O的同义词词典求出当前概念的所有同义词，将结果存入synonym中；
2）函数son_rela(O)从本体O中求出当前概念的所有子概念，结果存入son中。如果当前概念为叶节点，则返回结果为空；如果当前概念为Ω，则返回结果为所有一层节点；
3）函数farther_rela(O)从本体O中求出当前概念的所有父概念，结果存入farther中。如果当前概念为根节点，则返回结果为Ω；
4）函数brother_rela(O)从本体O中求出当前概念的所有兄弟概念，分两步完成:先执行一次farther_rela(O)中找到当前概念的父概念，再执行一次son_rela(O)找到父概念的子概念，将最终结果存入brother中；
5）函数instance_rela(O)从本体O中求出当前概念的所有实例，以当前概念的标识号为入口，通过对相关关系表的查询即可得到，将结果存入instance中；
6）函数attribute_rela(O)从本体O中求出当前概念的所有属性，以当前概念的标识号为入口，通过对相关关系表的查询即可得到，将结果存入attribute中。
3.2 问题查询
依据问题分析所得的最终的概念结果集和问题模式，在问题解答库中搜索与问题相关的材料。如果搜索成功，则返回给用户Agent；不成功则将问题转入新问题库，等待领域专家解答，并存入问题解答库。
问题解答库，也可以说是一个完全针对某个领域可能存在问题的完整答案库，可以按照Ontology方法来创建，该方法是根据文献[4]中的思想提出的：1）归纳本领域所有可能的问题，建立一个完整的问题列表；2）针对问题列表创建一个与其一一对应的答案列表；3）用自然语言和图表来描述领域模型，形成Ontology原型；4）使用知识表示语言把Ontology模型进行编码，以便于查询。
新问题库和答案评价库都是为了充实和修改问题解答库而创建的。首先，问题解答库应该是动态的，并且要在领域专家的帮助下建立，新问题库用于存放目前问题解答库中没有的问题，并在解答之后存入问题解答库。答案评价库是通过与用户Agent的交互，从而了解用户对于问题答案的满意度，以及对于答案修正给出的建议和要求。同时领域专家和系统开发人员根据用户的满意度和这些建议、要求对问题解答库进行适当的修改。
4 结束语
本文提出了一个基于本体的多Agent智能答疑系统模型，介绍了其体系结构、工作流程和基本功能。基于本体的语义扩展能够有效地辅助用户对问题查询中关键词的语义理解，有效地防止了有用信息的丢失，提高问题求解查全率和查准率，使用户避免了大量无用信息的人工筛选。但是，所提出的基于Ontology的多Agent智能答疑系统还需要在实际应用中反复地实践中加以完善和修改，在此基础上，我们还应该深入研究领域本体的构建方法和表示形式，进一步扩展领域本体语义网络的推导能力，以完善智能答疑系统。
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关键词：多媒体 数字化 语言实验室 优化管理
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）06-0047-02
1 前言
数字化的多媒体语言实验室，作为当前语言教学中最为基础的辅助设施之一，具备优良教学环境与直观性教学方式等特点，是语言学习理想化的环境。同时在数字化的语言实验室里，蕴含丰富的语言知识的相关数据，且还包含着历年的英语考试试题及励志的相关教学视频等。当前，数字化的语言实验室被大量创建，并投入到语言教学的使用中，其效能发挥的程度将直接影响语言的教学质量。
2 多媒体语言教学实验室未来数字化发展趋势分析
多媒体语言教学实验室的未来发展主要从两个方面进行考虑，一方面是实验室的教学设备随着计算机技术的发展逐渐发展，另一方面是实验室教学系统的功能越来越强大，越来越丰富。
从实验室教学设备来讲，随着计算机技术的发展而不断发展，在外形上会随着计算机的超大存储量、超快运行速度日趋微型化，在操作功能上也会随着计算机软件技术的快速发展而日益强大，操作日益简便。同时，随着信息技术的智能化发展，多媒体语言教学实验室可能会朝着纯软件化、人工智能化方向发展。
从实验室教学系统的功能来讲，随着计算机技术、信息技术、数字化技术的快速发展，数字化的多媒体语言实验室的功能将会更加简化和全面，如对讲、示范、录音、视频及其音量、音源、资源选择会更加方便，多媒体创作功能也会更加方便和灵活；数字化的多媒体语言实验室的交互性也会增强，现在实验室的交互仅仅是语言的交互，不能满足教学中复杂的交互需要和学生自主学习的需要，而随着多媒体技术和虚拟现实技术的发展，会更加深化其交互作用，不论是语言还是文字、图形、图像、视频等都将得到全方位、更深度的交互发展；数字化的多媒体语言实验室的智能化发展，智能多媒体技术一定会为多媒体语言实验室带来新的体验和发展，除了能够用友好的界面来激发学生兴趣外，还能对教学内容和教学策略进行适应性控制，做到有针对性指导。
3 多媒体语言教学实验室数字化应用优点分析
语言实验室的数字化，使得教师的教学手段日趋丰富化。当前，网络的广泛普及以及多媒体技术日趋发展创新，语言实验室已经转向数字化，且越来越受到语言教师和学生欢迎。
3.1 数字化的多媒体语言实验室可以丰富教学资源
语言教师在教学时，除了采用传统教学素材以外，还可以充分地利用网络中的资源、录音、DVD及卫星节目等，使得学生的学习资源多样化、灵活化，这些教学资料给学生提供真实学习语言的环境，从而激发学生学习语言的热情，并创设出一种身临其境的情境，如在珍珠港事件、居里夫人、唐山大地震的学习环节中，利用网络技术，可以为学生呈现出真实的情境。在这种情况下，可以帮助学生加深对语言相关知识的理解、记忆及掌握，并帮助教师以形象直观的方式，营造出一种传统的语言实验室实现不了的语言场景，并大大地节约了教师在课后备课及查找资料时间。同时，教师还能够从教学大纲及学生实际特点出发，通过多媒体技术呈现传统教学模式所无法表现的内容。这样既满足学生对于时尚的追求心理，同时也能让他们学习到一些前卫语言的表达方式。
3.2 数字化的多媒体语言实验室有助于提高学生学习兴趣
最好的学习刺激，源自于对所学材料的兴趣。无论学生学怎样的内容，只要学生对它保持浓厚的兴趣，就会自觉、主动并愉快学习。数字化的多媒体语言实验室，有助于改革传统的语言教学中教师主导的讲课形式，转变为以学生为主体的教学模式，从而促使学生充分发挥出自己在学习中的主体作用与主动精神。更为重要的是，它可以为学生创造学习的乐趣，帮助学生主动积极地融入教师的教学中，不知不觉地在娱乐的同时学到了知识。而数字化的多媒体语言实验室拥有丰富的信息资源，学生能够从自身需要出发，进行分类、查找、筛选，逐渐构建起个人的知识学习体系，有利于促进良好学习习惯的形成。
3.3 数字化的多媒体语言实验室有助于学生形成良好思维能力
思维能力是人脑中对客观事物的概括与间接反映，反映出事物的本质属性及内在的联系规律。在当代教学要求中，最基本的要求是要培养并训练学生的思维能力。而在传统的语言教学过程中，这些都是在实验室内部来完成的，教师基本上是学生主要知识的来源。而且教师将知识向学生传授时，并不管学生是否喜欢、是否有兴趣，导致学生只能被动听、消极接受。然而在数字化的多媒体语言实验室中，学生基于教师指导及网络技术的帮助，可以进行探索，进而获取知识，这样就能丰富学生的想象力，培养学生观察能力、综合的分析能力、问题解决能力等，促进学生思维的纵深发展。而学生也可以在学习实践中，从自身学习进度出发，点击要学习的资源，自行控制自己的整体学习进程。
4 数字化的多媒体语言实验室管理优化措施分析
4.1 实验室管理人员
实验室的管理人员是实验室管理的第一负责人。管理员需要负责实验室在教学上的安排、教学设备维护及各方面协调工作等。新形势下对于管理员的要求也有所不同。首先，实验室管理员应当树立起要全心全意地为教员与学员服务的理念，在工作上应当具备责任心强、认真细致的素质；安排专人专室来负责不同语言室日常的管理及维护工作，如课前应当提前15～20分钟，将语言室和室内的配电箱的电源打开；对于语言设备操作还不熟悉的教员，应当给予培训与技术指导工作；课后，应当关闭室内门窗、空调等，并切断配电箱的电源，确保所有设备都完好无误，完善室内用电、防盗、防火等措施，要经常对语言室物品进行清点，并禁止他人在未经允许情况下带出语言室中的物品。此外，实验室的管理员除了要具备扎实的理论知识以外，还需要具备丰富的实践经验。并不断钻研相关业务知识以提高自身技术水平，还应当经常检查室内设备的技术状态，一旦发生故障，要能够及时维修，以确保正常运行。
4.2 使用实验室的教员
教师首先应当学习设备操作方法，在初次使用时必须进行培训，只有掌握操作的要领之后才可以使用；使用时一旦出现故障，必须在管理员指导下排除故障，不能自己强行采取措施；在全数字化的多媒体语言实验室中，设备的功能非常完善，对此教员还应当熟练各个功能模块使用的方法，并结合教学的内容进行合理安排；教员还应当针对教学要求及教学内容，对实验室使用做出合理规划和安排，并于学期初时，制定需求计划，提交实验室的管理员，以作统筹安排；教员应当于课前10分钟到达教室，详细检查室内设备与系统的运行，然后组织学生有序进入到实验室中，并固定好座位，监督学生严格遵守座位号安排，一旦个别设备出现故障需要进行座位调换时，应当及时进行记录，以便于管理人员及时采取措施。上课期间，教师应当严格遵守操作规程进行操作，如果设备正处在工作状态中，不能离开实验室或者找学生代管。此外，教员还应当教会学生怎样使用实验室内的设备，并协助监督好学生做好实验室内的安全与卫生工作。在结束使用时，应当遵守操作程序关闭实验室内设备的电源，并整理好设备仪器。实验室中计算机只能用作教学，为了预防病毒的传播，应当严禁运用个人U盘拷贝或录入学生个人的资料。
4.3 实验室上课的学生
学生作为语言实验室中使用的主体，完善学生对于语言实验室使用的管理工作，有助于大大降低设备故障率。对学生进行管理时，首先应当遵循自我教育与自我管理原则，如针对使用实验室的班级应当指定专门的学生负责人。下课后，语言室的工作人员、学生的负责人，应当检查实验室中设备的使用、卫生等状况，同时要做好相关记录。学生在课前应当认真检查好对应座位终端、主机、显示器及耳机等设备的工作正常与否、桌面有没有字迹残留等，一旦发现人为损坏状况，应立当即向教师报告，从而方便对相关学生进行责任追究。其次，针对学生管理仅仅依靠自觉也是不行的，在实验室管理中，应当制定一套完整的管理规章制度，如学生在上课时，应当按照教员的指定座位表进行入座，没有经过教员的同意不能随意更换自己的座位。当学生使用终端时，禁止打开主机；使用主机时，禁止开终端。此外，学员上课时不可以随意将鼠标、耳机、键盘、各种接线等拔下。制定完规章制度后，还应当利用技术等手段确保制度落实，如在机房中应当安装管理系统，实时监控学生的学习状况，并限制学生的运行程序，禁止学生在上课时玩游戏、看电影及听音乐等。最后，核心设备应当加门、加锁，禁止学生接触这些设备，以有效保护实验室内的设备。
5 结语
数字化的多媒体化语言实验室广泛应用，能有效地提高学生作为学习主体的积极性和主动性，并切实有效地提高语言教学的质量。但是由于实验室存在人流量大、时间长、设备操作等问题，在管理时也面临着许多挑战。实验室管理和维护非常重要，然而管理过程异常复杂。这需要实验室管理员及所有使用者共同协调，来确保实验室运行的正常。特别是实验室管理人员应当做到与时俱进，不间断学习及更新实验室的管理理念及管理方法，从而提升专业素质与管理水平。
（山西省吕梁学院，山西 吕梁 033000）
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他先后辅导学生在国际奥林匹克信息学竞赛（IOI）获“八金、三银、二铜”，编写出版了28本计算机教育专著，辅导学生获国际奖牌数、著述的学术层次和专业影响在全国中学教师中实属罕见。他曾先后获得国务院特殊津贴专家、全国优秀教师、全国中小学计算机教育先进工作者、市优秀教育工作者、市十佳大众科学奖、连续四届区专业技术拔尖人才等殊荣。
小郑老师：王老师，您在国际信息学奥林匹克竞赛中人称“江湖郎中”，这说明您在指导学生的过程中对个中问题极具洞察力。对于一些教师来讲，如何从“菜鸟”修炼成为个中高手，您能否给开一剂良方？
王建德：我无法为所有信息科技教师“开一剂良方”，因为每位教师的教学对象和教育环境不一样，教学风格也不一样。教学在很多方面是属于原生态的东西，体现出教师的个性，“教无定法”。这里，仅介绍一些自己的做法，或者说本人“菜鸟”修炼的历程，但愿能对他人有所启示。
从心理素质开始发现超常学生
怎样发现那些具有优异的先天素质和良好的个性心理品质的学生，是竞赛取胜的首要因素。习惯上是通过大面积筛选，层层测试选拔，最后遴选出算法基础扎实、编程技能娴熟、解题能力突出的尖子。这是人们通常采用的一种选拔策略。而我对学生的选拔却另辟新径，在培训活动中考查、从心理素质开始发现。一开始不搞选拔，尽可能多地吸引学生参加到培训活动中来。课程设置由浅入深地分为三个阶段：第一阶段是编程语言和汇编环境；第二阶段是数据结构、基础算法；第三阶段是人工智能搜索、图论、组合数学、统筹规划、计算几何等。
随着知识层次的提高、难度的加大以及学生学习意志和能力间的差异，部分学生相继在某阶段学习中被自然淘汰。对于继续接受培训的学生，我不仅通过分段测试的成绩考核其能力，而且还注意从他们提出的每一个算法见解、编写的每一个程序、平日里的精神状态与思维表现以及环境压力下的心理变化中去洞察其隐藏着的超常潜质。
把学习动机与兴趣的培养放在首位
“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”在培训活动中传授知识固然重要，但更重要的是激发学生的兴趣，让学生好学、乐学。我是从下述五个环节入手，培养学生的学习动机与兴趣的。
（1）激发学生主动追求自身思维品质的优化。来我这儿学习的中学生，尤其是优秀生或高中生已普遍具有积极从事独立的智力活动的倾向，对于认识自己的智慧和力量感到精神上的满足。不少学生之所以热衷于培训活动，这是一个重要的原因。因此我在第一节课上总是结合获奖选手成才的经历，向学生指出优秀思维品质的主要特征。每次在我讲授时，学生都情绪振奋，表现出极大兴趣。这样做的目的就在于变学生思维品质的无意识追求为有意识的主动行为。
（2）多鼓励，在为学生创设成功的机会上下功夫。心理学研究表明，成功的信息越多，自信心就越强。记得当初有一位女学生在NOI中得了一个三等奖，回家后哭了几天，私下对母亲说今后再也不碰计算机了。为了帮助她树立信心，我强求她重做NOI的试题。仔细测试后鼓励她说：“你不能小看自己呀，你的分数已接近国家集训队的水平。你热爱计算机，有潜力学好计算机，但不能一遇挫折就忍痛割爱。用这种精神状态做事，任何事也不会成功。”这位学生听后很受鼓舞，钻研的劲头更足了，第二年NOI的成绩上升为二等奖。但在当年的国家组队赛上再次失利。我还是热情地鼓励她：“这次你比往年进步了。只要你对竞赛现场和题型的适应性再提高一步，你一定会成功！”帮助她确定成功的自我意向、坚定信心。她不断努力，在以后两年的NOI上一跃而为第二名和第一名，并在IOI上获金牌，成为当时首位在NOI和IOI夺魁的女选手。
（3）指导学生形成积极向上的社会价值观念。理想是一个人的奋斗目标，理想与品德是一致的，是人生观的核心，在非智力因素中具有导向功能的因素，也是学习动机和兴趣中具有长远目标和长期效应的动机成分。因此，我在培训中注意指导学生认可和选择积极的社会价值观念，并帮助其建立相应的价值体系，让学生把学习与个人前途、四化需要、事业追求联系起来，争取将勇敢、顽强、正直等社会价值内化为学生个人品质，使其与学习的兴趣相辅相成，形成良性循环，促进学生学习钻研信息学知识的兴趣得到进一步的升华和保持持久的发展。
教师要在教学中切实有效地把德育放在重中之重的核心地位，就要力避形式化，使德育与实际相结合，与学生的心智水平相结合，与教师的身体力行相结合。一位留学美国麻省理工学院的学生从国外寄回两张照片，一张记载她在贫民窟修补失业者家门时的劳动场景，一张是冲刷厕所时的留影。她说类似这样的活动，学校每学期都搞。美国是一个资本主义国家，在麻省理工这所培养“达官显贵”和一流学者的学府尚且注意教育学生慈善助人、热爱劳动，那么在我们社会主义国家，在培养合格公民素质的基础教育阶段，德育工作更应该被重视，常抓不懈，抓出成效。
关键词：语音识别技术；计算机辅助语言；应用；综述
中图分类号：TP391.6 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 12-0000-02
随着全球化的发展，越来越多的人想掌握一门外语，而传统的语言教学已不能满足人们的这一需求。计算机辅助语言学习（Computer Assisted Language Learning，缩写CALL）伴随着这一时代背景应运而生。CALL是在一定的语言学和心理学的理论基础之上，利用计算机技术和信息技术辅助、推进语言学习。目前，许多CALL学习软件大多是把各类资料集成在一起，基本上不能对学习者给出有效的反馈信息。语音识别技术的应用使得CALL系统可以具有发音评测的功能，能够帮助学习者及时发现和纠正错误发音，避免重复错误发音形成习惯，从而极大提高了学习者的学习效率。
一、计算机辅助语言学习（CALL）及其特点
（一）计算机辅助语言学习（CALL）简介
语言作为我们的日常交流工具，在经济全球化发展的今天，它的社会功能也越来越凸显。随着国际交流的日益频繁，越来越多的人想掌握一门第二语言，语言学习也成为了教育领域的一大热点。
语言学习的直接目的就是提高学生的交际能力，而这一能力最直接的体现就是口语表达。传统的师生教学是语言学习的主要方式，在这种教学方式下口语的教学主要是采用教师讲解发音方式和发音演示，学生跟读训练的方法。可以说这样的学习方式在口语学习中是至关重要且卓有成效的，但却是不够的。随着计算机技术和信息技术的迅猛发展，CALL已成为当今外语教学发展的一个新趋势。作为一种新的学习方式，它主要是在一定的语言学和心理学的理论基础之上，利用计算机和信息技术辅助和推进外语的教学。
CALL是外语学习的新趋势，它在中国的应用已经有近20年的历史，但直到多媒体技术的出现，它才真正进入外语教学的课堂。可以预见CALL作为一种教育技术在教学中的运用是外语学习发展的必然趋势。
（二）计算机辅助语言学习（CALL）的应用及其特点
CALL始于二十世纪五十年代的美国，在语言教学中的应用始于二十世纪六十年代。其发展大致经历了行为主义阶段、交际法阶段、综合法阶段[1]。
1.行为主义阶段（Behavioristic CALL）
60年代，当时的应用主要为CAI（Computer-Aided Instruction）课件（courseware）的开发与利用，课件以行为主义（behaviorism）为理论基础。按照该理论，斯金纳设计了便于及时强化的程序教学机器和便于进行程序教学的程序[2]。程序教学主张把教学目标和内容分解成很小的单元，按照严格的逻辑顺序编制程序，将教学信息转换成一系列问题与答案，电脑呈现一个问题（S），学生提供一个答案（R），答对给予奖励，答错给予惩罚，奖励或惩罚紧随反应之后，这样通过一步步地强化使学生掌握教学内容，最终达到预期的目标。
这时CALL软件的特点是：计算机仅作为提供素材和指令的工具，将各知识点以固定方式组织起来；允许学生根据自己的步调自定学习进度和速度，但学习过程完全由计算机程序控制；计算机向学生提供大量的练习，练习的答案往往是唯一的，学生的回答没有自主性和灵活性。
2.交际法阶段（Communicative CALL）
20世纪80年代，计算机的功能大大加强，微机（microcomputer，或称个人电脑 personal computer）开始应用于教育。CAI课件的设计原则转向以认知心理学为主导，强调学习者的心理特征和认知规律，遵循认知的信息加工理论，把学习看作是学习者根据自己的态度、兴趣、爱好和需要，利用原有的认知结构，对当前外部刺激所提供的信息做出主动、有选择的信息加工。这一时期CALL软件的代表是著名学者安德逊（Aderson）根据认知学习理论，研制出的”高中几何智能辅助教学系统”，它实现了对学生求解几何问题思维过程的自动跟踪和控制。
这一时期CALL软件的特点是：计算机能够根据学习者的需求和特点进行个别教学，但由于心理学对人类学习规律认识不全面和人工智能技术的发展不成熟，CALL软件离个别化教学还有一段距离。
3.综合法阶段（Integrative CALL）
80年代后期并持续至今，多媒体技术与网络技术取得突破性发展，尤其是因特网的出现及其迅猛发展不仅改变了传统的生产方式、生活方式和思维方式，也改变了人们的教育观念和学习方式，引起了一场教育革命。
同时期崛起的建构主义（constructivism）学习理论成为这场教育革命中革新传统教学的理论基础。建构主义学习理论与认知语言学、社会语言学、第二语言习得的理论等构成综合法的理论基础。其中社会语言学的影响尤为明显，它强调在语言学习中要为学生提供真实的社会交际，使他们能够掌握社会所需要的语言技能（Warshauer&Meskill，1998）。而实现这一目的的最好方法是使学生参与有意义的任务型学习（task-based learning）。通过专题学习（thematic learning）、项目型学习（project-based learning）、协作式学习（collaborative learning）、跨文化学习（cross-cultural learning）等多种方法，在兼学知识、文化的同时学习语言。
这一时期CALL软件的特点是：（1）计算机作为认知工具、情感交流及协作学习工具，起到导师、伙伴的作用；（2）提倡为外语学习创造真实的情境，开展有意义的、有创造性的语言交际活动；（3）提倡将语言的学习与计算机技能的学习及使用结合起来，培养学生具有21世纪网络时代所需要的外语交际能力（Warshauer，1996；Warshauer，Shetzer，&Meloni，2000）。
由此可以看出，CALL经历的三个阶段伴随着教育学、心理学、计算机技术和信息技术的发展而发展，CALL系统的设计也向着交互性、个性化、针对性和创造性的方向发展。
二、语音识别技术在CALL系统的应用
（一）语音识别技术简介
语音识别技术，也被称为自动语音识别技术（Automatic Speech Recognition，ASR），其目标是让机器也能够像人一样具有听觉功能，直接接受人的语言，能理解人的意图，并做出相应的反应。
最早的基于电子计算机的语音识别系统是50年代由AT&T贝尔实验室开发的Audrey语音识别系统，它能够识别10个英文数字[3]；60和70年代，线性预测编码（Linear Predictive Coding LPC）及动态时间规整（Dynamic Time Warp DTW）技术的提出有效的解决了语音信号的特征提取和不等长的匹配问题[4]，实现了特定人孤立词语音识别系统；80年代和90年代，隐马尔科夫（HMM）模型和人工神经元网络（ANN）的成功应用，使得语音识别系统的性能比以往更优异，实现了大词汇量、连续语音和非特定人的语音识别。随着多媒体时代的到来，语音识别技术逐渐从实验室走向应用，其代表有：Via Voice、Whisper、Voice Tone、Voice Action、Siri等。
21世纪，互联网和移动通信技术的发展给语音识别带来了新的契机，语音识别应用已经延伸到各个方面，如通讯领域、计算机语音检索系统、自动化控制等。语音识别技术已经成为一个具有竞争性的新兴高技术产业，是一门既有理论价值又有实际意义的重要学科。
（二）语音识别技术的基本原理
从技术上看，语音识别属于模式识别的范畴，其系统结构与模式识别具有相似之处。不同的语音识别系统在具体实现细节上有所不同，但所采用的原理基本是相似的。首先要对输入的语音信号进行预处理，并抽取所需的语音特征，在此基础上建立语音识别所需的语音模板。在识别过程中，将输入的语音信号的特征与己存在的语音模板进行比较，并根据一定的搜索，找出最优的与输入的语音相匹配的模板。最后，给出计算机的识别结果。其识别过程如图1：
图1
（三）语音识别技术在CALL中的应用
随着计算机技术和信息技术的发展，CALL已成为现代教育技术在教育领域一个重要应用。但最初的CALL主要应用在文字阅读和语言理解能力的训练，现存的CALL系统也大多侧重单词、语法的学习[5]，很少关注语言发音训练。语音技术的不断发展和成熟为学习者发音练习提供了可能，它在CALL中最直接的应用就是帮助用户更好地练习语言发音。
CALL中引入语音识别技术，改变了传统的语言学习方式，使得学习者能够对自己的发音做出客观的评价。基于语音识别技术的CALL已成为计算机辅助语言学习系统研究的热点，不少公司和科研机构也投入了大量的人力、物力、财力在研究开发相关的发音学习系统，并且出现了一些较为成熟的产品。如“Pronunciation”、“Tell Me More”等，这些系统采用提供语音信号波形图的方式让学习者进行模仿，这种方式只是给学习者技术上的冲击感，对改善他们的发音并没有实际的帮助。国内许多英语学习软件都是把各类英语资料（文本、图片、音频、视频）累积在一起，基本上不能对学习者给出有效的反馈信息，即便加入了语音识别功能，其功能类似于复读机，即只能给学习者提供发音演示、录音跟读的功能，如“说宝堂”、“e百分”等产品。由于很少有软件会对学习者的发音做出一个整体的评分，也不能准确定位和检测学习者的发音错误，更没有对学习者的错误发音做出一个反馈和矫正，加之学习者因为自身水平限制，很难完全发现错误、纠正不正确的发音。故此，软件发音错误矫正的功能显得尤为重要。基于语音识别技术的CALL系统对于语言学习者来说是一个有效的辅助语言学习的平台，为了有效的促进语言学习，它应该具备如图2所示的功能。
图2
通过分析我们可以发现，目前语音识别技术在CALL中的应用取得了一些进展，但是仍然有一些问题等待解决和克服。目前的一些困难和问题主要集中在产品设计理念和技术实现上两个方面。
在产品设计理念上我们需要考虑以下几个问题：（1）教育软件的设计和开发应该应考虑学习者的需求，以学习者为中心；（2）教育软件的设计应该考虑教育学和教育心理学的相关理论，避免书本知识的搬家；（3）考虑学习者认知的个体差异性，为学生提供多元化学习的认知工具。
在技术实现上我们需要考虑以下几个问题：（1）选择合适的识别基元以提高识别率；（2）对语音信号的端点更加精确的检测，即判断语音信号的开始和结尾以提高识别的准确率；（3）对给定的发音进行错误检测和纠正，寻找合理的评分机制，并对学习者的发音进行及时、客观的反馈；（4）提高预处理阶段语音信号的信噪比；（5）选择高效的识别算法以减少识别时的搜索范围，提高识别速度。
四、结束语
本文分别介绍了语音识别技术和CALL，然后对语音识别技术在CALL中的应用进行了综述，并探讨了设计基于语音识别技术的CALL系统时需要考虑的问题。语音识别技术作为一种逐渐成熟的技术，它是基于语音识别技术的CALL系统的基础与核心。基于语音识别技术的CALL是一种新的、有效的学习方式，它能够有效的促进学习者口语水平的提高，也是CALL系统的一个重要发展方向。
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论文摘要 ：利用计算机生成模拟环境的虚拟现实技术，能将三维空间的意念清楚地表述出来，使学习者直接、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互作用。桌面式虚拟技术成本较低，便于在教育领域广泛应用，它有利于创设新型的教学环境，强化学生学习的主体地位．激发学生学习的积极性和创造力，使教学获得事半功倍的效果。
自20世纪 80年代以来，以多媒体技术、人机接口技术、传感技术和人工智能等学科为支撑的虚拟现实技术迅猛发展，逐渐渗透到经济、文化、军事以及人们生活等诸多方面，成为近年来国际科技界关注的一个热点。同时，虚拟现实技术也以极快的速度渗入教学领域，为教育的发展提供了一个极好的契机。对于教育事业来说，虚拟现实技术能将三维空间的意念清楚的表示出来，能使学习者直接、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互作用，并通过多种形式参与到事件的发展变化过程中去，从而获得最大的控制和操作整个环境的自由度。因此，该项技术的发展在很多教育与培训领域，具有明显的优势和特点。谋求虚拟现实技术更合理地应用于教育教学，为学习者创建更和谐的教育环境已成为一个新兴的教育研究课题。
一、 虚拟现实技术应用于教学的原则
(一)促学为本，实用为先
所谓虚拟现实技术(virtuaI ReaIity，简称VR)，是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户 “投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术；虚拟现实技术叮以让用户使用人的自然技能对世界中的物体进行考察或操作，同时提供视、听、摸等多种直观而又自然的实时感知。
虚拟现实技术应用于教育教学将以促进学习者学习为根本目的，先进的技术手段也将服务于教学需求。随着虚拟现实技术自身的发展 ，已出现了多层次化的发展趋势，按其交互和浸入程度的不同可以被分为桌面式、沉浸式、叠加式和分布式虚拟现实系统等四类。其中桌面式的虚拟现实技术通过相对低廉的硬件产生较真实的效果 ，比较简单，需要投入的成本也不高，在教育领域内有着相当的发展远景，易于普及。桌面式虚拟现实技术仅使用个人计算机和低级工作站，把计算机的屏幕作为参与者观察虚拟环境的一个窗 口，使用简单 的外部设备(如：键盘、鼠标、力矩球、立体眼镜等)来驾驭虚拟环境和操纵虚拟物体。使学习者能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，这对他们的技能训练非常有利。利用虚拟现实技术，可以进行例如军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、电器维修技能等各种职业技能的训练。由于这些虚拟的训练系统无任何危险，学习者可以反复练习，直至掌握操作技能为止。像北京航空航天大学计算机系虚拟现实与可视化新技术研究室在国家 863计划支持下 ，作为集成单位，与国防科技大学、浙江大学、装甲兵工程学院、中科院软件所和解放军测绘学院等单位一起建立 了一个用于虚拟现实技术研究和应用的分布式虚拟环境基础信息平台(DVENET)。在该平台中可以实现包含远程的数十个武器虚拟平台在同一块逼真地形下进行协同作业或对抗演练。参演人员 (即用户)可以通过不同的交互方式控制真实的或虚拟的武器仿真平台在虚拟战场环境中进行异地协同与对抗战术演练。
虚拟现实技术实现了皮亚杰“把实验室搬到课堂上去”的设想与实践，也符合建构主义学习理论关于“学习是一种真实情境的体验”的观点。
(二)乐用为本，适用为上
尝试虚拟现实技术在教学中的运用，要求教师在教学设计中寻找到虚拟现实与教学的最佳结合点和切人点。虚拟现实技术运用于教学必须适当。目前来讲开发一个虚拟系统耗时费力，并不是件容易的事，而我们的教学也不是所有的内容都需要运用虚拟现实技术，可以从时间效能上优化选择，适合用多媒体技术的用多媒体 ，适合用虚拟现实技术的就用虚拟现实技术。
尝试在教学 中运用虚拟现实技术必须适度，教学内容和表现形式必须统一，还要注意给学习者留下足够的思考空间，运用不适当反而会使学习者沉浸在虚幻的世界中，难以自控。虚拟现实有其二重性：对于人的感官来说，它是真实存在的；对于所构造的物体来说 ，它又是不存在的。因此，能利用这一技术模仿许多高成本的、对人有危险的、或目前尚未出现的真实环境是极有价值的。例如，“仿真物理实验室”系统中，就使学生可以通过亲身实践——做、看、听的方式来学习。使用该系统，学生们可以停止时间的推移，以便仔细观察弹簧振子在关键点的运动轨迹随时间的变化过程；可以很容易的演示和控制物体的平抛运动的运动；还可以通过交互式数据模拟 “让小车沿长木板匀速运动”等各种实验，从而较深刻地理解物理概念和定律。虚拟现实技术应用于教学是一项全新的课题，没有多少现成的经验可以借鉴。但正因为没有经验，正因为困难重重，这个课题所拥有的创造空间必然是空前广阔的。
二、虚拟现实技术运用于教学的功能优势
虚拟现实技术是计算机产生一种人为的空闯环境，通过多种专用设备让用户在视觉、听觉、触觉、嗅觉等多种感官上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。与传统的人机交互技术相比，虚拟现实具有三个最突出的特征 ：交互性、沉浸感和想象性。这些特征应用于教育中主要有以下方面突出的优势。
(一)创设 交互式学习环境，有利于促进学习方式的转变
《新课程标准 》强调学生学习方式的转变，积极倡导自主、合作、探究的学习方式，重视学生主动积极的参与意识和精神。运用虚拟现实技术计算机生成的学习环境，让学习者可以从自己的视点出发 ，利用 自然的技能和某些设备对这一生成的虚拟世界客体进行浏览和互动。这种技术方法不仅仅局限于常规的屏幕显示设备，而是多通道的人机交互模式，让学习者感觉似乎离开了自身所处的外部真实环境，已经沉浸在虚拟世界中，成为系统的组成部分。此时学习主要不是依赖教师的讲授，而是依靠学习者与环境的互动由学习者通过自身的感受 ，经过大脑思考和分析，形成目标实施策略，通过界面操作 ，系统接收信号，智能化地进行反馈，达到真正意义上的交互。这种探索性的学习，更有利于学习者进行自主的建构式学习。使人有可能从定性和定量综合集成的虚拟环境中得到感性和理性的认识，进而深化概念、产生新意和构想，主动地寻求、探索和接受信息。这一学习方式和原来的接受型、被动型的学习方式从本质上是不同的。学习方式的转变不仅仅是学习方法的转变 ，还涉及学习习惯、学习态度、学习意识、学习品质等心理因素和心理力量。
(二)提供多元化认知工具，有利于促进师生角色的转变
传统教学中，教师往往直接掌握教学活动，学生的主体地位受到很大的限制，学生合作少，探索性、创造性不易发挥。虚拟现实技术使教师的角色由传统意义上知识的传授者 、控制者，转变为学习活动的引导者、促进者和支持者。
虚拟现实技术可以从三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等多途径，让学习者感觉自己融合在虚拟环境中，这不仅意味着把学习的主动权重新交给了学生，更意味着教师教的方式产生了根本的转变：由灌输变为启发、由领导变为诱导、由命令变为帮助。从而使以教师为中心，学生围着老师转的教学模式变成以学生为中心，老师为学生学习提供支持。这种支持可能是直接面对面的帮助，也可能是通过环境变量的控制进行的间接的帮助。由学生 自己决定学什么，怎么学 。
(三)虚拟现实技术运用于教学的价值取向
1．从关注运用新兴技术到关注教学内涵和效果
在教学中，新技术的使用都是为了提高教学效果。有时看似新鲜的技术反而阻碍了老师的创造思维，更改了原来的优秀教学计划，固然使课堂活跃了、使学生活跃了，但这却是以课堂内涵和教学效果的弱化为代价的。表面上看是将虚拟现实技术运用于教学了，实际上却违背了教学的宗旨。在不断的实践中更多地关注运用新技术后，是否提升了课堂的内涵，是否优化 了教学效果，是否有利于促进学生发展?并且逐渐提高每次课堂教学、每个教学环节的效率的意识。
2．从关注少数学生到关注更广泛的学习群体受到班级集体授课形式的制约
传统的课堂教学中．教师对学生群体的关注往往不够广泛，往往只是比较积极的一部分同学活跃 在教师 的视野之内，而缺乏学习兴趣和学习动机的学生往往保持沉默。在虚拟现实技术与教学的整合中，教师可以运用虚拟技术手段，尽可能使每一个学习者都身临其境，感受学习氛围，调动每位学习者的积极性，激发他们的学习动机 。
3．从关注知识的传授与获得到关注学生的学习过程与方法
在虚拟现实技术运用到教学的探索中，若很多教师依然如往常一样将教学活动的重点放在相关知识的传授和相关结论的告知上，虚拟现实技术所起的作用仅仅是辅助教师教学的工具，其启发学习者思考、促进发展的内在功能并没有被激发出来。学习者的学习不仅意味着是他接受 了多少知识或结论，更是一个发现问题、分析问题、解决问题的动态过程，如果没有学习者的质疑、判断、比较、选择、分析、综合，没有多种观点的碰撞和论争，学习者很难学会获得知识的方法。在虚拟现实技术运用的过程中，教师可以引导学生关注自己的学习过程，引导学生反思 自己在学习过程中所采用的方法，从而使学生学会学习。
随着虚拟现实技术的发展和成熟，它将更准确地模拟和表现那些在现实中存在的，但在课堂教学环境下用别的方法很难做到或者要花费很大代价才能显现的各种事物。利用其交互性、沉浸性和操作性的特点来表现教学内容 ，充分调动学习者的主动性和创造性，解决教学中的重点和难点，促进学习者对学习素材的探索，提高教育教学的效能。我们相信虚拟现实技术作为一个新型的教育媒体，能使真实问题通过虚拟手段获得认知，解决以前无法解决的问题，将给教育带来一系列的重大变革，并逐渐受到教育工作者的重视和青睐，最终在现代教育领域得到广泛应用并发挥其重要作用，营造一个更和谐、更有效的教育环境 。
参考文献 ：
[1]申 蔚，夏立文．虚拟现实技术 [M]．北京：北京希望电子出版社 ，2002：4．
[2]刘世彬，刘兴彦．虚拟现实技术在军事中的应用研究 [J]．网络与信息 ，2008(9)：32．
关键词：幻影围棋；计算思维“落地”；C语言程序设计
0引言
随着社会信息化的不断发展，其他学科与计算机学科的融合越来越密切，对大学生计算机应用能力的要求也越来越高，用计算机解决问题的能力逐渐成为衡量大学生素质的标准之一。在我国，理工院校均开设计算机程序设计（C、VB、C#等）的必修课，它是继大学计算机基础之后的另一门计算机主干基础课。通过本课程的学习，使学生正确理解并基本掌握面向过程（或者面向对象）程序设计方法，培养学生的程序设计和上机调试能力以及用计算机处理实际问题的思维方式和能力，为后续专业课程实践和今后的工作提供相关知识。
近年来，以计算思维为核心的计算机基础课程教学改革在各个高校广泛开展，首先要做的具体工作就是解决计算思维能力培养的“落地”问题，即要将计算思维能力培养落实到具体课程内容与教学过程中去。启发式教学和案例式教学就是计算思维“落地”的具体方法。
计算机博弈（Computer Game）也称为机器博弈，是指根据各种棋类游戏规则，让计算机模拟人的思维给出招法，与人或者另一台计算机进行对弈。计算机博弈项目既有趣味性，又有策略性和对抗性，深受广大青年学者的喜爱，并成为人工智能领域一项重要的研究课题。笔者研究幻影围棋项目多年，在文献[4]的启发下，将程序中的部分基础内容作为C语言程序设计的教学案例和实验内容，制作C语言课程设计题目，让学生在游戏中体会学习的乐趣，调动了学生的学习兴趣，取得了良好的学习效果。
1幻影围棋概述
幻影围棋（Phantom go）是一项欧洲的棋类游戏，因为下棋规则是基于围棋，采用9×9的围棋棋盘，但是又在围棋基础上加入了信息不完全的限制，即下棋双方均无法获得对方落子的位置，有中间裁判可以看到双方落子位置，进而给予双方操作是否合法或者是否提子的指令来进行比赛，故称为幻影围棋。它是国际计算机奥林匹克大赛的竞赛项目，也是我国大学生计算机博弈大赛的竞赛项目，是一种集战略、战术和机会为一体的棋类游戏项目。如图1所示，左边是黑方棋盘，中间是白方棋盘，右边是裁判棋盘。裁判的棋盘相当于一个9×9的围棋棋盘，黑方棋盘中的白子是通过裁判的返回信息判断出的部分棋子落子位置，信息是不完全的。这种不完全的信息，既增加了对弈的难度，同时也增加了趣味性和机会性。
2课堂教学实例设计
案例教学法是计算思维“落地”的最直接方法，一个好的案例在教学中会起到事半功倍的效果。笔者在指导幻影围棋博弈项目的过程中，总结了一些适合C语言教学的例子，将C语言的知识与游戏程序有效融合，取得了较好的学习效果，部分实例见表1。
由于篇幅有限，下面只列出两个实例的部分代码。
实例1：幻影围棋的界面设计
在C语言程序设计课程教学中，程序输出运行结果都是DOS命令行式的，表示一个围棋棋盘在初学者眼里似乎是不可能的。该实例利用输出各种线条组合来表示一个棋盘，使学生对C语言程序另眼相看。由于方便显示，我们用表格表示棋盘，每一个单元格表示实际棋盘上的交叉点。部分代码如下：
实例2：初始化棋盘数据结构
在该实例中，利用了结构体类型定义变量表示落子的位置，用二重循环结构控制二维数组的赋值。
3上机实验题目设计
上机实验是C语言程序设计课程的重要教学环节，学生通过上机练习才能更好地掌握和理解C语言各个知识点，锻炼并提高他们的程序设计和程序调试能力。设计实验内容一定要有针对性和综合性，而幻影围棋程序综合运用C语言很多知识点，不仅满足上述要求，而且还增加了趣味性，使实验效果更好。
例如：实验1：统计棋盘上白子的数目和黑子的数目，部分代码如下：
该实验中将循环结构、选择结构、二维数组3个知识点有机地融合，又实现了计数功能，解决了棋类游戏最基本的统计功能。由于篇幅有限，下面仅列出实验题目。
实验2：实现提子（吃子）的过程，并更新棋盘；
实验3：随机产生落子位置，并判断是否该位置已有子。
4课程设计题目设计
课程设计是C语言程序设计的后续课程，目的是巩固学生对C语言知识的综合运用能力，增强学生用计算机解决问题的能力，即计算思维能力。该课程总共一周的时间，要求学生完成一个综合性的程序设计题目。笔者基于幻影围棋设计了一个课设题目，该题目有若干个功能，由一组同学（1～4人）完成，其中一人负责分工、总体程序框架建立及其他功能整合，最后综合成一个简单的幻影围棋竞赛程序，能够实现人机对弈的过程。
课设题目：一个简单的幻影围棋系统
主要功能包括：①绘制棋盘：根据幻影围棋规则绘制9×9的棋盘，并定义变量来保存棋局；②开局初始化：打印棋盘并将一些变量设为初始状态；③先手选择：选择自己为先手还是对方先手（现代围棋下法黑子为先）；④招法生成：即生成一个落子点，可以是随机方法（最简单），也可以用定式方法（固定走法）；⑤接收裁判信息并响应：每次落子之前，都要询问裁判该位置是否合法，并且根据裁判返回信息做出落子、提子、猜子等策略选择；⑥提子：根据裁判的提子信息，将部分己方的棋子或者对方的棋子提出，并更新棋盘。
以上各功能的设计，不仅综合了C语言很多知识点，又集趣味性和创新性于一体，而且将完整的工程概念引入课程设计中，提高了学生C语言编程能力、创新实践能力和团队协作能力。
