我国目前正在进行的教育改革十分重视对学生的素质教育,素质教育的目标是使全体学生形成比较合理的知识结构和能力结构,能力培养是素质教育的重点。CAI技术的诞生,将素质能力的培养推上了一个新台阶。随着CAI技术的不断发展,如今已经有研究者将网络技术、人工智能技术引入到CAI的设计中,形成了ICAI。ICAI即智能计算机辅助教学系统,该系统中的主体模块包括:“学生模型”、“领域知识库”、“教师模型”、“诊断模块”。这些模块由各种功能界面连接形成一个具有因材施教和个别指导特征的智能教学系统。ICAI能提高教学系统的科学性、灵活性和个别化程度,在因材施教方面比CAI更进一步,是CAI发展的新方向。 目前对于ICAI的研究还存在一些不足之处,使得ICAI与实际教学相距甚远。这些不足主要的表现在①普遍没有深入研究教育理论和教育教学的过程与本质,对于学习理论和教学设计理论的研究不够深入;②缺乏对教学对象(学习者)的有效分析,建立的学生模型不够科学准确,不能很好达到因材施教的效果。 本文对ICAI的设计一方面借鉴计算机应用领域专家们在技术实现方面的优秀成果,另一方面在ICAI的理论基础、教学模式、学生模型、教学策略等与教学实践过程密切相关的环节上下功夫,以期在以后的ICAI的研究中人们更加重视对于教学过程理论的研究,使ICAI早日走出实验室,在实际教学中发挥作用。 本文从结构上分为三个部分,第一个部分详细论述了非智能CAI的局限性及其发展趋势,阐释了ICAI的概念及其相对于传统CAI的优势,介绍了国内外对于ICAI的研究状况和研究热点,分析了目前制约ICAI发展的因素,归纳了ICAI的理论基础和相关的理论依据,为后部分的设计铺垫了基础。第二部分是ICAI系统的详细设计部分,设计了“双主型”ICAI系统的总体结构,介绍了各模块的工作流程和功能;设计了全面的认知学生模型;设计了系统的领域知识库;设计了教师模型库和推理机。第三部分是模拟实现该系统的部分功能,旨在宏观展示该系统的设计思想。 本文力求尊重合理的教学过程和科学的认知学习过程,用认知心理学理论和先进的教育设计理论、教学模式理论来指导ICAI的设计过程。提出了与“双主”教学模式相适应的“双主型”ICAI系统体系结构。在学生模型的构建中,摒弃了以往在构建学生模型时只注重绩效考核而忽略学习中各种认知因素影响的建模方式,构建了一个全面包括各种认知因素和绩效考核的认知学生模型。这些都是本