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智能教学系统是涉及人工智能、计算机科学、认知科学和教育学的综合性课题,其研究的最终目的是由计算机系统担负起人类教育的主要责任,即赋予计算机系统以智能,由计算机系统在一定程度上代替人类教师实现最佳教学。智能教学系统研究的意义在于减轻人类教师的教学工作量、提高教育质量、增进人类对其自身认知过程的了解和带动相关学科的发展。这就要求计算机系统具备领域知识、教学知识、了解学生的能力以及跟学生交互的能力。而具备上述知识和能力对目前的计算机而言是困难的,所以智能教学系统研究中有知识的表示、对学生的评估、学生错误的诊断、教学规划、人机自然语言对话处理等技术难题。智能教学系统研究的难度在于:一是它涉及到多门学科,所用到的相关学科的技术即使在本学科也是不成熟的,并且这些技术应用于教学系统会产生新的问题;二是人类对其自身的学习过程缺乏认识。所以说,智能教学系统的研究有相当的难度,是个世界性难题。 智能教学系统的研究有二十年的时间,基于认知科学、人工智能中有些关键问题仍不能很好地得以解决这样一个事实,有必要探索智能教学系统的构建方法和首先突破的应用领域,开发实用的教学系统,然后再在此实用教学系统上研究智能教学系统中未解决的问题。 本课题的研究旨在探索一种构建智能教学系统的新的思路,以克服以往研究方法上的不足。本文以中小学基础教育为智能教学系统的主要应用领域,重点进行了以知识点为中心的智能教学系统的构建方法的研究,并将所提出的方法应用于实用系统的设计中,此外,还就基于范例的教学系统的设计和实现技术等进行了研究。 本文的工作主要是围绕以下三个方面进行的:以知识点为中心的智能教学系统构建方法研究;在此构建方法框架下进行中学化学智能教学系统MSCITS的设计和实现;对近年来研究得较多的基于范例的教学系统做了认真的分析,并设计了一个基于范例的网上专业阅读教学系统。 本文的研究具有以下特点: 1.提出了以知识点为中心的智能教学系统构建方法。在此构建方法框架下提出了领域知识库的组织、学生评估模型构造、错误诊断及原