基于人工智能的传感器技术教学探索

车 玲,王 滟

(南通职业大学,江苏 南通226007)

基于人工智能的传感器技术教学探索

车 玲,王 滟

(南通职业大学,江苏 南通226007)

信息技术的发展深化了人工智能技术在教学中的应用。通过传感器智能教学平台融合专家系统、规划,以解决学生在学习中遇到的问题为出发点,探索了人工智能技术在传感器技术教学中的应用。根据学生的学习过程记录,动态地调整教学,取得了优化教学的效果。

人工智能;传感器;智能教学平台;智能化学习模式

信息采集依靠的是各种传感器来直接感知被测对象的变化,并将采集到的信息转换成可用信号,供进一步分析、使用。即传感器技术是信息化、智能化领域的技术源头。高校在自动化、电气电子、计算机、物联网、汽车电子等专业课程设置中,均开设了传感器技术课程;如何提高该课程的教学质量及学生的学习兴趣,是当下高校均在研究的课题之一。随着计算机技术在教学中的应用越来越广泛,作用越来越大,智能教学系统也逐渐占据主导地位,并改变着传统的教学方式[1]。以此为基础,如何将人工智能有效地应用于教学系统中,以提高学生的学习效率,也是目前较多学科课程教学正在研究的课题。本课题就此方面做了有益探索。

1 人工智能与教学系统

人工智能(Artificial Intelligence)从上世纪50年代提出至今,已经有了飞速发展,取得了丰硕的成果。人工智能是计算机学科的一个分枝,被普遍认为是世界三大尖端技术之一,可用来模拟人的某些意识、思维过程,使机器能像人一样思考、学习。目前人工智能的研究涉及语言识别、图像识别、机器人技术、专家系统、数据挖掘、智能接口技术、智能信息处理等领域,随着技术的日臻成熟,其应用领域也不断扩大。

近年来随着云计算、大数据、深度学习等软件技术及硬件设备性能的不断提高,使得人工智能技术取得了迅猛的发展,在安防、医疗、智能家居、教育等领域得到了广泛应用,市场发展前景广阔。在教育领域各高校都在积极探索、创新教育教学模式,力求为学生提供更加精准有效的学习方法。人工智能与教学系统相结合,主要应用在以下几个方面:

(1)机器学习 机器学习主要是研究人类的学习机制、人脑的思维过程,建立针对具体任务的学习系统[2]。机器学习技术是所有智能教学系统都要使用到的技术,如利用机器学习技术系统可以通过学生对一定数量问题的回答,总结出该学生对课程的掌握程度。机器学习的许多技术如基于统计的学习、神经网络、归纳逻辑编程、数据挖掘等都可以应用于教学中,使教学更具针对性,更能实现“因材施教”理念。

(2)专家系统 专家系统是利用人类专家的知识与经验,应用人工智能技术进行推理、判断,模拟决策过程的计算机程序系统。

(3)规划 在教学活动中通常将教学目标划分为多个目标及子目标,规划就是根据学生在不同时间的状态,动态地改变教学目标并及时调整教学过程要实现的教学任务,这是一个动态规划的过程。

2 人工智能技术在传感器课程教学中的应用

把人工智能技术应用于传感器技术课程,在策略上主要是掌握学生对教学内容学习的程度及遇到的问题,并建立学生的学习文档,然后根据学生的不同学习情况相应地调整教学任务与教学安排。

2.1 系统设计

相对于传统的网络教学,传感器智能教学系统要求具有更加复杂的运行机制,这表现在如下几个方面:

(1)针对不同学生的特点设计学习情境,建立知识库,对每个学生的学习情况做出相应的决策。

(2)教师依据教学目标、培养方案等预设教学策略,再结合学习情境的数据资源决定学生的学习步骤,并提供学习建议、案例、网络资源等,记录学生的学习状况。

(3)在智能教学系统中学生的主要交互对象是系统,学生通过各种设备智能教学系统输入信息,智能教学系统经决策后向学生输出评判、建议、提示等内容,通过信息交互,系统完成智能教学的过程。

在图1所示的框图中,表示了7个模块与学习平台的关系,体现了人工智能教学中的紧密结合。

图1 智能交互学习平台框图

2.2 教学设计

2.2.1 交互式学习

课堂教学是一对多的教学模式,老师根据教学目标进行教学,并根据大多数学生的反响来进行微调,学生由于接受能力的区别会产生差异。而智能交互平台将课程中的每个知识内容制作成短视频,例如霍尔传感器包括霍尔效应、工作原理、结构类型、检测电路、应用案例等几个知识点,学生可根据自己的学习情况,选择不同的知识点巩固学习。对学习中的难点可在互动讨论区与同学或老师讨论,也可留言给老师得到解答。

2.2.2 动态规划

教学活动被分成若干小的教学目标,教师根据学生的课堂及平台的学习情况随时调整教学过程,以达到期望的教学目标。智能交互平台为各知识点设置了习题及测试,系统直接给出测试评分及学习建议,如图2所示。系统依据学生的测试结构作出决策,教师参照系统决策进一步解决学生学习过程中产生的共性问题,以达到事半工倍的效果。

图2 测试评分及学习建议

2.2.3 智能决策

学生在智能平台上的学习过程,将被系统一一记录,并由决策模块进行分析,在综合复习时给出适当的复习建议。学生可根据自己的学习情况,参考系统建议进行综合复习,优化学习过程,达到最优学习效果。

3 结语

基于人工智能技术的教学探索是为学生在“学”的过程中,遇到问题时会得到有启发性的合适帮助;为学生提供丰富的教学环境使学生成为学习系统的一个组成部分,从而极大地提高学生的学习能力,达到预期的学习效果。

[1] 焦加麟,徐良贤,戴克昌.人工智能在智能教学系统中的应用[J].计算机仿真,2003,20(8):49-51.

[2] 张 妮,徐文尚,王文文.人工智能技术发展及应用研究综述[J].煤矿机械,2009,30(2):4-6.

Teaching Exploration of Sensor Technology based on Artificial Intelligence

CHE Ling,WANG Yan
(Nantong Vocational University,Nantong 226007,China)

The development of information technology has deepened the application of artificial intelligence technology in the teaching.Through the integration of intelligent teaching platform of sensor technology with expert system and planning,the problems that students encountered in learning were solved.The application of artificial intelligence technology in the teaching of sensor technology was explored.According to the students'learning process records,the teaching was adjusted dynamically,to get the effect of optimizing teaching.

artificial intelligece;sensor;intelligent teaching platform;intelligent learning model

G642.0

B

1673-0356(2017)12-0054-02

2017-10-30;

2017-11-01

江苏省现代教育技术研究课题:基于AI的高职课程智能化学习模式的构建(2016-R-48732)

车 玲(1974-),女,讲师,硕士,主要研究方向:传感器应用技术、电气控制技术,E-mail:cldd621@sina.com。