智能化教学辅助训练系统的研究

谷浩彰 徐祥辉 杨舒

摘要：科学技术的进步与发展，传统的教学模式已经无法满足新时期素质化、个性化、信息化的教学需要。文中以蒙学智能自适应学习系统为例，探讨了智能化教学辅助训练系统的优势与构成，旨在提高我国的教育水平。

关键词：人工智能教辅系统;“蒙学”数学辅导;研究

中图分类号：TP391.6 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）10-0115-02

1 项目背景

人工智能教育模式是以多项人工智能理論，通过科技的方式来进行实际应用，以此来实现“因材施教”的目的。除此之外，新课改的教学中也强调了教育信息化是未来我国基础教育发展的必经之路，由此可以判断出大数据和实际教学相互融合必然会成为未来教学的重要方式。

2 传统教学模式的痛点与AI教育的优势

2.1 传统教学的痛点

传统的教学模式只重视学生成绩的高低，无视学生的个性发展和实际的教学需求，教师资源严重不平衡、以及采用‘大班制的教学模式导致是许多教师在教学实践中不能够掌握学生真实水平、统一化的学习进度，这些缺陷和不足是传统应试教育无法克服的硬伤。

2.2 AI教育的优势

通过智能化推送保持学生专注度、同时克服老师资源不均等的问题;个性化针对学习，精准把握每个学生的学习进度和水平，按照‘AI+教育=因材施教的新型思维模式，能够轻松地实现“老师+学生” 的二元有机体教学机制，为开展定制化学习方案，真正实现因材施教的目标打下坚实基础。

3 自适应学习系统的构成与功能

3.1 蒙学智能自适应学习系统的构成

（1）获取训练样本，目的是用于构建理想情况，在构建训练模型的同时把知识转化并输出要素。（2）所谓的训练模型其实就是由学科模型、教学方法模型、学生模型转化而成，整个模型的关键构成是针对学生在学习过程中的理解能力、情感变化以及对于学习的认知力等方面进行了解，包括了自适应内容自适应测评自适应序列、输出学习材料并推送给学生、对于学生学习所需要的各种资料和信息进行系统化地组织与分类。（3）在细节方面整个系统包括了图论、各个学科的核心内容、概率图模型、贝叶斯知识跟踪理论、项目反应理论、神经网络等方面。

3.2 核心技术应用

（1）知识图谱。该部分的内容是负责搭建由知识点、知识关系、知识特征、知识属性等元学习所必须的多元组，通过搭建知识图谱的方式形成以知识点为核心，帮助学生完成教学训练和完善学生的知识。（2）图像解析课堂。利用智能视频设备，捕捉授课过程里的学生多种姿态，包括了学生的表情、专注度、离席、举手等一些列动作 与状态，辅助教师判断学生的学习状态与感知效果。（3）音频解析课堂。通过智能音频设备，捕捉授课过程中产生的所有音频，准确判断课堂每个时间点所教授的知识点，精准把握学习进度、内容精度、学生回答准确性等学生状态信息。

3.3 产品的核心理念

（1）通过不同的视角来分析学生的学习情况。与新时期的教学模式相比，在传统的教学过程中学生学习成绩的高低是一个学生学习能力高低的唯一标准，而且把学习成绩与学生的智能相挂钩;但是在智能学习平台中学生学习成绩的高低并不能说明什么，成绩只是学生学习能力的一小部分。（2）个性化学习方案。通过每位学生在平台中的学习数据，系统自动生成学习效果评估报告，根据评估登记，为学生推荐与其水平相适应的学习方案。（3）底层架构设计。基于深度学习理论，设计蒙学系统核心架构;完成APP核心功能点的梳理系统平台需求分析;结合线下实际调研，完成学生、教师、家长各方对于智能平台的需求分析。

3.3.1 产品功能实现-学生平台

（1）顺利地摆脱学习上的‘盲点。学习过程中存在的盲点是就是软件平台为学生的学习状态进行信息采集与统计。（2）按照学生的具体情况会制定出一些针对性强的练习。当系统判断学生在成功解决了学习中的盲点之后会按照顾学生的答题时长、错误的概率向学生再推送出几道数学题，以此来了解学生对于知识的掌握情况。（3）提高学生的自主学习意识。学生在完成系统中规定的学习任务和学习目标后，如果学生有需要针对自己较差的方面进行提高，可以利用系统里的自主测试功能来自行选择内容。

3.3.2 学生端功能

（1）数据信息。系统中的“数据信息”功能可以让学生按照自身的学习方式来确认目前自己对于知识的掌握情况，然后按照具体的结果来设置相应的练习来提高自己、完善自己，强化自身的学习水平。（2）个人学习状态报告。通过在教室部署摄像头或者带镜头终端，对学生课堂状态进行自动监测，并将学生的状态进行记录、提取、分类整合成周度、月度、学期的状态报告。

3.3.3 产品功能实现-教师平台

（1）查看跟踪：利用平台中的该项功能教师能够轻松、即时地掌握班级中每一个学生最新的学习情况，甚至可以精确到哪一章、哪一节。（2）进度指导：该项功能可以让教师对班级里的整体进度有一个系统化、全面化的了解，并且按照学生的性格特点和学习方式设置相应的自主学习模式，蒙学系统会自行按照设置的内容推送出相对应的练习内容。

3.3.4 教师端功能

（1）教师微信端，顾名思义也就是说教师可以通过本人的微信号或者利用微信端登陆到蒙学教师端，该端口可以帮助教师了解当前作业布置的情况以及学生的对于教材中各个知识点的熟练成度。（2）学生状态查询：辅助教师了解学生课堂表现、学生学习自主性、学生在校身体状况等，使原本难以评估的课堂效果，实现自动化监测和数字化评估，有效促进教学质量提升。

4 实践运用

蒙学能够自动生成个性化学业分析报告，老师可以根据学生的学习专注度和知识点掌握情况快速调整教学方案从而精准指导教学，因材施教不再困难。而且家长和学生个人也可以从个性化数据报告指引 下找到自己的薄弱知识点结构，从而更加有针 对性的针对薄弱项进行学习和相应知识点配置，精准学习让课堂效率事半功倍。（1）针对学生薄弱项定制课后复习课程。知识元大数据通过人工智能和大数据算法， 即时统计出每个课时完成的时间、练习的知识点掌握情况，针对学生薄弱项定制课后复习课程并自动推送给学生，从此摆脱标准教辅的束缚。（2）个性化知识点推送：优秀学生吃不饱，差生缺失太多。知识元大数据根据学生知识点掌握情况自动生成个性化知识点复习课连同相应的练习推送，学习再也不是吃大锅饭。（3）评测分析：学习综合评测即时推送。

5 结语

综上所述，与传统的教学模式相比，蒙学系统的运用不但可以摆脱传统固定化、单一化教学模式的束缚，对于培养学生的学习积极，强化学生的信息素养具有重要的作用，因此值得大力推广。

参考文献

[1] 金艳.“互联网+”智能化实验教学辅助系统在教学管理中的研究与应用[J].中国新通信，2018，v.20（10）：206.

[2] 王世兵.基于网络的习题练习评价系统的研究与应用[D].太原理工大学，2010.

[3] 徐洪章.基于积件思想的智能化计算机辅助教学系统的研究[J].科技资讯，2006（12）：93-94.