ICAI中知识点关系的研究及其应用
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摘要
智能计算机辅助教学系统是以人工智能科学、认知科学和思维科学为理论基础的一种计算机辅助教学的应用模式。它最大限度地集中了教学专家的经验和智慧，通过计算机向学生传授各种知识和技能，以达到教学的个别化，从而大大提高教学效率。领域知识库作为智能计算机辅助教学系统中存储知识的“大脑”，是智能计算机辅助教学系统的基础，它的组织形式和存储方式对整个教学软件的智能性高低起着重要的作用。要开发一个高质量的ICAI系统，技术的关键在于构建一个高效的领域知识库，高效的领域知识库主要包括两个方面的内容：一个方面是必须客观地描述知识本身；另一个方面是必须有力地刻画知识之间的关系。知识点关系是连接领域知识库中知识点的纽带，它将领域知识库中的知识点连接成一个有机的整体。针对当前领域知识库研究中存在的不足，本文按照书本的组织对领域知识库中的知识进行划分，从知识的组织角度和依赖角度对知识点之间的关系进行定量定义，提出了知识点关系传递计算方法，建立了一个知识库定量表示模型，并在此基础上提出了基于组织关系和依赖关系的导航策略、测试策略和诊断策略，从而为智能计算机辅助教学系统的开发提供了方法和依据。
Intelligent Computer-Assisted Instruction is one of the application modes in CAI. It is based on the artificial intelligence science, cognitive science and thought science. It centralizes the experience and wisdom of the teaching experts to the greatest degree. By means of computer, ICAI system imparts all kinds of knowledge and skills to the students aiming at the personalized teaching, thus greatly improving the teaching efficiency. Domain knowledge base, the brain to store knowledge in ICAI, is the basis of ICAI system. And its organizing form and storing method play an important role on its intelligence. The key technology to develop an efficient ICAI system is to construct an efficient domain knowledge base which often contains two main parts, one is the objective description of knowledge, the other is the lively representation of relationships between knowledge points. Relationships between knowledge points are the ligament to connect the knowledge points to an organized integrity. According to the deficiencies of current research in domain knowledge base, this paper classifies the knowledge in domain knowledge base on the basis of the book organization, brings forth a transferring computation method of relationships between knowledge points, which is based on the quantitative definition of relationships between knowledge points, and builds a quantitative representation mode of knowledge base. Meanwhile, this paper proposes the navigating strategy, testing strategy and diagnosing strategy, which can provide method and foundation for the development of ICAI system.
Intelligent Computer-Assisted Instruction is one of the application modes in CAI. It is based on the artificial intelligence science, cognitive science and thought science. It centralizes the experience and wisdom of the teaching experts to the greatest degree. By means of computer, ICAI system imparts all kinds of knowledge and skills to the students aiming at the personalized teaching, thus greatly improving the teaching efficiency. Domain knowledge base, the brain to store knowledge in ICAI, is the basis of ICAI system. And its organizing form and storing method play an important role on its intelligence. The key technology to develop an efficient ICAI system is to construct an efficient domain knowledge base which often contains two main parts, one is the objective description of knowledge, the other is the lively representation of relationships between knowledge points. Relationships between knowledge points are the ligament to connect the knowledge points to an organized integrity. According to the deficiencies of current research in domain knowledge base, this paper classifies the knowledge in domain knowledge base on the basis of the book organization, brings forth a transferring computation method of relationships between knowledge points, which is based on the quantitative definition of relationships between knowledge points, and builds a quantitative representation mode of knowledge base. Meanwhile, this paper proposes the navigating strategy, testing strategy and diagnosing strategy, which can provide method and foundation for the development of ICAI system.
引文
[1] 傅德荣，计算机辅助教学软件设计[M]，电子工业出版社，北京，1995
[2] 高婷，ICAI系统中知识模型和表示[M]，计算机工程与应用37(15)(2001)，129～131
[3] 师书恩，计算机辅助教学[M]，高等教育出版社，北京，2001
[4] 叶施仁，IHMCAI系统智能特征的研究与设计[D]，湘潭大学，硕士学位论文，1998
[5] 庞璐，李文兵，用智能CAI建设电子教材，计算机与教育[M]，西南师范大学出版社，重庆，1999，223～226
[6] 黄伟志，俞家红，ICAI的研究与发展[J]，计算机时代，1996年第1期，29～30
[7] 邢新华，智能计算机辅助教学—ICAI[J]，中国电化教育，1999年6月，总149期，8～9
[8] 刘炜，朱学增，ICAI的研究和发展[J]，计算机应用14(5)(1994)，17～19
[9] 项国雄，智能计算机辅助教学系统研究[J]，计算机与现代化，1995年第4期，总第44期，13～15
[10] 莫赞，智能教学系统的发展与前瞻，计算机工程与应用38(6)(2002)，6～7
[11] 齐晖，郭跃，智能计算机辅助教学系统的设计与实现[J]，河南大学学报29(3)(1999)，74～78
[12] 谢深泉，李铮，智能计算机辅助教学系统设计的探讨[J]，计算机工程与应用34(1)(1998)，40～42
[13] 曹奎，万庆年，智能探索型CAI软件的设计[J]，计算机系统应用，1999年第9期，41～44
[14] 傅德荣，CAI课件设计的原理与方法[M]，高等教育出版社，北京，1994
[15] 吴永志，试论现代远程教育的特点及其意义[J]，中国高教研究，1999年第5期，35～37
[16] 邬正义，教育现代化与计算机辅助教育，计算机与教育[M]，西南师范大学出版社，重庆，26～30
[17] Gurer D W, Jardins M, Schlager M, Representing a Student's Learning States and Transitions[A], 1995AAA[Spring Symp on Representing Mental States and Mechanisms[C], Stanford, CA, 1995
[18] 李铮，赵桂钦，ICAI系统学习者建模的研究[J]，计算机工程与科学24(3)(2002)，101～104
[19] 李振亭，智能CAI中的学生模型及建构[J]，中国电化教育，总160期，2000年5月，26～27
[20] 石纯一，黄昌宁，人工智能原理[M]，清华大学出版社，北京，2000
[21] 甄文祥，佟庆禹，张永哲，计算机辅助教学与辅助培训技术[M]，北京航空航天大学出版社，北京，1997
[22] 陈颖，何钦铭，王申康，基于超文本结构的智能计算机辅助教学系统[J]，计算机研究与发展35(5)(1998)，442～446
[23] 黄橡丽，王兵，智能教学系统中教学策略的设计与实现[J]，天津纺织工学院学报18(5)(1999)，56～59
[24] 杨国才，徐要学，一个智能教学系统的设计模型[J]，计算机应用18(10)(1998)，17～19
[25] 刘英群，何丕廉，未来ICAI系统中的知识库[J]，计算机工程与科学22(3)(2000)，78～80
[26] 胡捷，周芝庭，智能计算机辅助教学领域知识库的实现及应用[J]，机械制造与自动化，2002年04期，58～61
[27] 周恕义，杨晓华，多媒体CAI及网络化远程教学技术[M]，中国水利水电出版社，北京，2001
[28] 张森，宗绪锋，多媒体CAI课件基本原理与制作技术[M]，北京航空航天大学出版社，北京，2000
[29] 施良方，学习论[M]，人民教育出版社，北京，2001
[30] 许维新等，现代教育技术应用基础[M]，科学出版社，北京，2000
[31] 吴疆，王润兰，21世纪现代教育技术[M]，人民邮电出版社，北京，2001
[32] 蔡铁权，楼世洲，张剑平，现代教育技术教程[M]，科学出版社，北京，2002
[33] 胡宁静，谢深泉，ICAI课件的领域知识库中知识点联系的划分[J]，计算技术与自动化19(1)(2000)，46～48
[34] 谢深泉，知识点及其网络的特性分析[J]，软件学报9(10)(1998)，785～789
[35] 胡宁静，谢深泉，周志仁，CAI课件制作中知识点的设计[J]，湘潭大学自然科学学报22(1)(2000)，8～11
[36] 胡宁静，谢深泉，蒋红艳，IHMCAI系统中知识模型的构造[J]，计算机工程与应用38(12)(2002)，97～99
[37] 章欣，多媒体智能计算机辅助教学系统(MICAIS)中的模型及其关系[J]，计算机工程与应用36(1)(2000)，74～76
[38] 胡宁静，IHMCAI系统中知识的表达及智能导航[D]，湘潭大学，湘潭大学硕士论文，1999
[39] 王爱民，智能化CAI设计理论及其应用[J]，计算机工程与应用34(4)(1998)，45～48
[40] 王陆，王美华，ITS系统中基于关系模型的知识表示[J]，北京大学学报36(5)(2000)，559～663
[41] 王陆，冯红，探讨基于教学过程的ITS系统模型[J]，计算机工程26(5)(2000)，64～66
[42] 谢深泉，应用超文本知识库于CAI课件设计中的若干问题(Ⅰ)[J]，湘潭大学自然科学学报18(1)(1996)，124～129
[43] 谢深泉，应用超文本知识库于CAI课件设计中的若干问题(Ⅱ)[J]，湘潭大学自然科学学报18(3)(1996)，109～112
[44] 谢深泉，超文本知识库及其在CAI中的应用[J]，湘潭大学自然科学学报17(9)(1995)，101～108
[45] Luc Moreau, Wendy Hall, On the Expressiveness of Links in Hypertext System, The Computer Journe141(7)(1998), 1～15
[46] S. Stankov, V. Glavinic, M. Rosic, On Knowledge Representation in An Intelligent Tutoring System, http: //www. pmfst, hr/～stankov/zn_ radovi/2OOO/INES2000, pdf
[47] Pearl Brereton, David Budgen, Hypertext: The Next Maintenance Mountain,
Computer, December 1998, 49～55
[48] 王吉庆，段蕙芬，计算机辅助教学的评价与实验研究[M]，电子工业出版社，北京，1995
[49] 王乃茹，何克抗，ICAI中的认知诊断系统[J]，计算机研究与发展31(11)(1994)，26～32
[50] 王陆，冯红，远程教学／学习系统中的诊断与评价模型[J]，计算机工程与应用37(22)(2001)，166～168
[51] 王世敏，谢深泉，程诗杰，计算机智能导师系统(ITS)的构思[J]，湘潭大学自然科学学报23(3)(2001)，20～24
[52] Yujian Zhou, Reva Freedman, Michael Glass, Joel A. Michael, Allen A. Royick, Martha W. Evens, What Should the Tutor Do When the Student Cannot Answer a Question, Proceeding of the Twelfth Florida Artificial Intelligence Symposium(FLAIRS'99), Orlando
[53] Yujian Zhou, Martha W. Evens, A Practical Student Model in an Intelligent Tutoring System, Proceedings of the 11th International Conference on Tools with Artificial Intelligence, Chicago, IL, 1999, pp. 13～18
[2] 高婷，ICAI系统中知识模型和表示[M]，计算机工程与应用37(15)(2001)，129～131
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