智能型网络课程及其体系架构和功能模块的智能设计

　　智能型网络课程把人工智能技术应用于网络课程的开发中，体现了全新的教育理念，造就了全新的教育环境。开发智能型网络课程是网络教学深入发展的必然趋势。据调查，现有的网络课程存在许多问题，如：不能以学生为本，课程内容“千佛一面”，不能因人而异；缺少必要的技术接口，使其在教学内容与适应市场上不能“与时俱进”；不能对教学资源进行技术层面的管理，教学内容不能动态地更新，缺乏适应性等。如何使网络课程更加符合网络教学的特点，更好地发挥学生的主体参与作用，成为每一个网络课程的开发者必须面对的一个课题。本文提出了智能型网络课程的概念，讨论了智能型网络课程的体系架构、功能模块的智能设计及实现的几个技术问题。
　　
　　一、智能型网络课程的概念及其体系结构
　　
　　1.智能型网络课程的定义
　　网络课程是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和。在上述定义的基础上，我们把满足以下四个条件的计算机应用软件称为智能型网络课程：（1）按照一定的教学目标、教学策略，综合运用多种媒体手段来展示教学内容；（2）依托网络和网络技术构架教学支撑环境，其中教学支撑环境特指支持网络教学的软件工具、教学资源以及在网络教学平台上实施的教学活动；（3）软件在使用过程中具有记忆能力（自动存储能力）、逻辑判断能力和增强的统计功能；（4）具有自适应能力、可扩展能力和增强的管理能力。智能型网络课程是网络课程的深化、优化，是网络教学发展的需要。
　　
　　2.智能型网络课程的体系架构
　　智能型网络课程的体系架构设计是网络课程开发过程中的重要环节。图1是智能型网络课程的基本架构图。
　　
　　
　　二、智能型网络课程的功能模块及其智能设计
　　
　　1．教学子系统
　　“教学子系统”是学习者获取知识、掌握知识的主要途径，是智能型网络课程的主要功能模块。它包括课程内容、授课教案、教学大纲、培养目标和认知度确定等子模块。
　　教学子系统的智能设计可考虑下面三点：
　　(1) 确定认知度。由课程系统设定若干问题，将学生回答问题的正确率与所用时间比得到一个介于0～1之间的数值，这个数值我们称为认知度。认知度从一定程度上反映了学习者认知能力的大小，可作为确定学习者的认知水平等级的指标。认知度是一个自动记录在库的动态数值，它应能随着学习者在线练习和做作业的情况而动态地改变。
　　(2) 动态调整学习内容，适应不同程度的学习者。由于主客观的原因，学习者的认知能力是有差异的。根据学习者的认知度，我们将学习者的认知能力分为较高、中等、一般三个等级，教学内容也相应地按较高、中等和一般的难易程度进行设计组织，当学习者进行学习活动时，教学内容可根据学习者认知水平等级而动态地进行调整。
　　(3) 课程内容要能够与时俱进。社会飞速发展、知识日新月异，相应的课程内容也要与时俱进，从而满足不同的学习对象。因此课程章节目录结构、内容要能动态地增加、删除和灵活地调整，同时要可灵活地隐藏与显现，以调整浏览窗口，使学习界面更具人性。
　　
　　2.答疑子系统
　　“答疑子系统”用来为学习者解惑答疑、指点迷津，是教学手段和教学活动的重要组成部分。结构上由“问题答疑”、“问题搜集”两个数据库表和“问题搜索”、“问题提交”、“热点问题”、“问题解答”四个子功能组成。当学生遇到疑难问题时可通过“问题搜索”的文本框输入要查问题的描述，在“问题答疑”数据库表中进行快速智能检索、查询答案，并呈现给学生；“问题提交”是学习者将学习中遇到的新问题提交到“问题收集”数据库表中；“热点问题”是学习者查询频率较高问题，点击“热点问题”按钮可将查询频率较高的问题呈现在页面上，方便学习者的查询；“问题解答”是教师对学生提出的新问题进行解答，并自动提交到“问题答疑”库中。
　　答疑子系统的智能设计可考虑下面四点：
　　（1）自动提交“问题答疑”库中没有的问题到“问题搜集”库中。当在“问题答疑”数据库中没有检索到对该问题的解答时，系统在告知学生的同时将该问题自动存放到“问题收集”数据库表中，并通过电子邮件和课程论坛自动通知教师有新问题要解答。
　　（2）系统能将热点问题自动地、动态地显示到“热点问题”列表中，方便学习者解惑答疑。
　　（3）采用智能技术，加快查询速度。“答疑子系统”在设计时要采用智能查询技术，加快系统的响应速度，以便学习者尽快在“问题答疑”库中找到要查询的答案。
　　（4）自动剔除“问题答疑”库中的“无用”问题。 “问题答疑”库较长时间内无人问津或查询次数极少的“无用”问题既占用存储空间，又影响检索速度，因此系统要能自动剔除这些“无用”的问题。
　　
　　3．作业子系统
　　“作业子系统”是学生提交作业与获取批阅结果，教师批改与发布作业、统计作业正误率的平台。由“作业提交”、“作业批改”、“作业查看”、“正误统计”、“作业发布”五个模块构成。“作业提交”用于学生上传作业到“作业库”中；“作业批改”用于教师批改并点评作业；“作业查看”用于学生获取教师对每个作业题的分析和评论；“正误统计”用于统计每一个作业题的正确率，以帮助教师了解学生对相关内容的掌握程度，以便有的放矢进行辅导答疑。
　　作业子系统的智能设计可考虑下面三点：
　　（1）自动判断试题正误，智能批改作业，自动统计出每个学习者的作业中每个试题的正误数据。
　　（2）将错误率较高的作业题自动提交到交流与探究的“课程论坛”栏目中，供学习者进行讨论和研究。
　　（3）学习者认知度的高低有先天因素，但更重要的是后天的影响。随着学习的动态变化，作业子系统应能根据学习者的作业情况，动态确定学习者的认知度，并及时更新认知度数据库。
　　
　　4．交流与探究子系统
　　交流与探究子系统在智能型网络课程的教学和学习中的作用越来越重要，它是智能型网络课程的重要组成部分。交流与探究子系统由“课程论坛”和“课程公告”两个功能模块构成。“课程论坛”的设立是以“学”为中心的设计，为处于不同地域的学生和教师提供一起探讨、交流、互动、学习的平台。“课程公告”是管理者、教师及时地发布课程学习信息与通知的地方。
　　交流与探究子系统的智能设计可考虑下面两点：
　　（1）自动调“作业子系统”、“考试子系统”中的错误率较高的问题与“答疑子系统”中的热点问题到相应的专题，供大家讨论。
　　（2）动态将学习者浏览过的问题排序。可根据其被浏览的频率进行排序，使那些热点问题一直处于“交流与探究区”的热点位置，以引起学习者的关注。
　　
　　5．学习资源子系统
　　学习者在学习过程中可能会遇到各种各样的问题，同时学习者往往需要从多角度、多方位去获取知识，因此智能型网络课程要能提供足够的学习资源供大家使用。学习资源子系统由“网上资源”和“自集资源”两部分构成。“网上资源”包括两个方面：一是利用搜索引擎的快速检索功能，对教学内容的知识点在整个Internet上进行检索；二是与课程相关的一些学习网站列表。“网上资源”使学生的学习资源从几本参考资料扩展到整个因特网，让学生由单纯依赖课堂教学和教科书获取知识，扩展到从Internet这一巨大的资源宝库中获取。“自集资源”是教师、学生将自己平时采集到的与课程相关的学习资料或自己撰写的学习心得体会，以网页的形式上传到课程资源的相应数据库中。

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