人工智能在 高中 教学场景中的应用 研究

徐涛

天津市红光中学 天津市 300241

摘要：人工智能是计算机专业在模拟、延伸和扩展等开发方面的一门新学科，它是智慧的本质，是一种全新的以人类智能的方式做出反应的智能型机器人，人工智能的研究：机器人时代、语言系统、图像功能、语言处理和智能系统等。人工智能产生以来，现实和专业型技术日益成熟，应用也不断扩大，未来人工智能带来什么，将会是智能型机器人。人工智能不是人的智能，但能像人那样考虑、是可能超过人的智慧。

关键字：人工智能；高中教学；场景模式；应用研究

引言

在线教育的风口：随着科技的发展、教育信息化的普及与深入，在线学习兴起并逐渐被认可。教育理念、教学形式、学习环境、学习方式正在发生一次深刻的改革；国家以信息化全面推进教育现代化，将继续加大支持力度；传统教育机构跃跃欲试转战线上，在线教育化解了传统教育痛点，必将迎来大发展机遇。

在线教育的问题：相对传统课堂互动性不足，知识爆炸但缺乏优质教学、教师资源，系统间不能互通共享，学习氛围不足，个性化不能很好满足。

一、需求背景

1.1人工智能在高中教学场景中的应用概述

人工智能是一款以学生为中心，教师和家长互动参与的智能学习系统。智能学习助手借助强大的云端知识库和推理机, 全方位的为家庭教学服务。能从因材施教、个性化、情景化、游戏化学习等角度出发，把优秀教学理念、学习方法与自然语言处理、机器学习、知识图谱、数据挖掘、人机交互等技术融合， 构建以学生学习为中心提供多样化服务的智能化自适应学习平台，注重引导培养学生兴趣。

1.2人工智能的角色、功能、场景及创新

在学生用户方面，自主学习、推荐学习、课程学习、练习测试、知识管理。

教师用户：课程及知识的管理与推荐、学习监督、疑难杂症解决。家长用户：了解学生在学习方面现状, 形成了家长与教师的互动。

在场景方面，智能交互引导，生成式界面，知识可视化、学习数据可视化，情景化，游戏化、简化、多媒体教学资源。

在创新方面，基于图数据库进行知识库构建，将知识点与用户学习数据统一存储，支持个性化推荐。为知识库添加自然语言交互接口，融合优秀教学理念，优质教学资源，支持个性化自适应学习的智能学习助手（聊天机器人）。实时互动、跟踪记录学习数据，可视化呈现，提供有针对性的引导推荐。丰富的教学展示，学生用自然语言与学习助手进行交流，学习助手根据学生掌握情况和学内容的特点灵活的展现文。

二、设计原则与理念整体过程分析

2.1建构主义

强调以自己的经验为基础来建构现实的主体是学习者。以原有的经历与情况、心理因素和自身的现状信仰为基本建构知识库，更强调学习的能动性、现实性和境况性。

2.2因材施教

学生与学生之间存在很多差异，学生的能力水平会由外界局部环境评判。应根据学生的实际情况，制定教育内容的个性化、教学方法个性化、教学形式个性化等方面。

2.3循序渐进

将情境教学法融入数学教学中。将游戏和教学结合符合学生心理发展特点，将枯燥的教学和学生喜欢的游戏结合起来，能够起到调动学生兴趣的作用，优化教学知识点、课程及资源，培养学习目标与评价，融入教学思想方法，并积极引导，提出适当的问题，以引起学生的思考和讨论；使之朝有利于意义建构的方向发展。

三、人工智能在高中教学场景中的应用技术架构与运用

系统有三项核心技术：自然语言处理与人机对话、知识图谱、构建方法及自适应学习系统。

3.1自然语言处理与人机对话

自然语言处理是人工智能和语言学的交叉学科。在自然语言处理领域，主要研究目的是如何建立能够用于表示人类使用的自然语言的数学模型，以及通过建立合适的计算框架实现这样的模型问题。

3.2知识图谱

以知识图谱为中心管理各种教学资源，利于触发思维联想，建立新旧知识之间的关联。

3.3构建方法

明确学生必须以亲身的经历来实现目标，新的知识要由自己来理解清楚。构思是对新知识的理解基础，包含了对旧知识的回顾与创新。如何关注旧知识、心理承受和信仰为基石，关注学习的主观能动性、现实性和境况性。

3.4自适应学习系统

学习系统需要适应这一问题，实现论应根据学习者的各种特点和行为倾向，如学习目标、偏好、认知水平等，采取相应的教学策略和促进策略。

结语

人工智能在高中教学场景中的应用内容，包括管理阶段，开发阶段，维护阶段。体构建好以后，我们需要对它进行试用、验证、评价和评估，从而对它进行修改和完善。领域本体的构建应从正确性、清晰性、一致性、可扩展性、可重用性和共享性等方面进行评价。总之人工智能要有：明确性和客观性，完全性，一致性，最大单调可扩展性，最小编码偏差，使用多样的概念层次结构实现多继承机制。

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