智能教學系統(tǒng)(ITS)是一種計算機教育系統(tǒng),其目的是提供即時和定制的指令或反饋給學習�,通常沒有來自人需要干預教�。ITS的共同目標是通過使用各種計算技術以有意義和有效的方式進行學習。在正規(guī)教育和專�(yè)�(huán)境中都使用ITS的例子很�,它們已�(jīng)證明了它們的功能和局限性。智能輔�,認知學習理論與設計之間有著密切的關�。并且正在進行改進ITS有效性的研究。ITS通常旨在復制證明的一對一個性化輔導的好�,在這種情況�,學生本來可以從單個老師那里獲得一對多的指導(例如課堂講課�,或者根本沒有老師(例如,在線作業(yè)�。ITS的設計目標通常是為每個學生提供高�(zhì)量的教育�
基于研究人員的普遍共�,智能補習系�(tǒng)(ITS)包含四個基本組件:
域模�
學生模型
輔導模式
用戶界面模型
該領域模型(也被稱為認知模型�?qū)<抑R模型)是建立在學�,比如一個理論ACT-R它試圖考慮到所有需要的可能的措施來解決問題的理�。更具體地說,該模型“包含要學習的領域的概念,規(guī)則和解決問題的策�。它可以扮演多個角色:作為專家知識的來源,評估學生表現(xiàn)或檢測錯誤的標準�?!遍_�(fā)領域模型的另一種方法是基于Stellan Ohlsson的從性能錯誤中學習的理論,被稱為基于約束的建模(CBM)。在這種情況�,將域模型表示為對正確解的一組約束�
該學生模型可以被看作是域模型的疊�。它被認為是ITS的核心組成部分,要特別注意學生的認知和情感狀�(tài)及其隨著學習過程的發(fā)展而演�。在學生逐步解決問題的過程中,ITS參與了稱為模型跟蹤的過程。只要學生模型偏離域模型,系�(tǒng)就會識別或標記已�(fā)生錯誤。另一方面,在基于約束的導師中,學生模型表示為約束集上的覆蓋圖。基于約束的導師根據(jù)約束集評估學生的解決方案,并確定滿意和違反的約束。如果存在任何違反的約束,則學生的解決方案不正確,并且ITS提供有關這些約束的反�?;诩s束的導師提供負面反饋(即關于錯誤的反饋)以及正面反饋�
智能補習系統(tǒng)
該導師模型從域和學生機型接受信息并使得有關輔導策略和行動的選�。在問題解決過程中的任何時�,學習者都可以要求相對于他們在模型中當前位置的下一步操作指南。此�,系�(tǒng)會識別學習者何時偏離了模型的生�(chǎn)�(guī)則,并為學習者提供及時的反饋,從而縮短了達到目標技能水平的時間。導師模型可能包含數(shù)百條生產(chǎn)�(guī)�,可以說它們存在于兩種狀�(tài)之一,即已學習或未學�。每當學生成功將�(guī)則應用于問題時,系統(tǒng)都會更新該學生已學習該規(guī)則的概率估計。系�(tǒng)會繼�(xù)對要求有效應用規(guī)則的練習進行演練,直到掌握規(guī)則的概率達到至少95%的概率為止�
知識跟蹤可跟蹤學習者從一個問題到另一個問題的進度,并建立相對于生�(chǎn)�(guī)則的�(yōu)缺點的概�??▋?nèi)基梅隆大學的約翰·安德森(John Anderson)開�(fā)的認知輔導系�(tǒng)將知識跟蹤的信息作為一個技能表來展�,該圖表是學習者成功解決與代數(shù)問題有關的每個受�(jiān)控技能的直觀圖表。當學習者請求提示或標記錯誤�,知識跟蹤數(shù)�(jù)和技能表將實時更��
該用戶界面組件“集成了三個類型的信息都需要進行對話:關于解釋的模式(了解揚聲器)和行動(產(chǎn)生話語)對話中的知識;需要溝通的�(nèi)容領域知�;所需要的知識交流意圖��
Nwana�1990)宣稱:“基于同一體系結構找到兩個ITS幾乎是罕見的[這是該地區(qū)工作的實驗性質(zhì)所致”。他進一步解釋說,不同的輔導哲學強調(diào)學習過程的不同組成部分(即領域,學生�?qū)煟?。ITS的體系結構設計反映了這一重點,并導致了多種體系結構,其中每種體系結構都不能單獨支持所有補習策�。此�,ITS項目可能會根�(jù)組件的相對智能水平而有所不同�
除了ITS體系結構之間的差異(每個體系結構都強調(diào)不同的元素)之外,ITS的開�(fā)與任何教學設計過程都是相同的。Corbett�。(1997年)將ITS的設計和開發(fā)總結為四個迭代階段:
�1)需求評�
�2)認知任務分�
�3)最初的導師實施�
�4)評��
需求評估的xxx階段是任何教學設計過程(尤其是軟件開�(fā))所共有�。這涉及學習者分析,與主題專家和/或講師協(xié)�。xxx步是專家/知識和學生領域發(fā)展的一部分。目的是指定學習目標并概述課程的總體計劃;當務之急是不要將傳�(tǒng)概念計算機化,而應通過總體上定義任務并理解學習者處理任務的可能行為以及在較小程度上指導教師行為的行為來開發(fā)新的課程結構。為�,需要處理三個關鍵方面:
�1)學生能夠解決問題的可能��
�2)達到此成績水平所需的時�
�3)學生將來會主動使用此知識的概率。需要分析的另一個重要方面是接口的成本效��
第二階段,認知任務分�,是專家系統(tǒng)編程的詳細方�,目的是開發(fā)所需問題解決知識的有效計算模�。開�(fā)域模型的主要方法包括�
�1)采訪域?qū)�?BR> �2)與�?qū)<疫M行“大聲思考”協(xié)議研�
�3)與新手進行“大聲思考”研�
�4)觀察教與學行為�
盡管最常用的是xxx種方�,但是專家通常無法報告認知成分。要求專家大聲報告自己在解決典型問題時的想法的“大聲思考”方法可以避免此問題。觀察教師與學生之間的實際在線互�,可以提供與解決問題的過程有關的信息,這對于在對話系統(tǒng)中建立對話或互動性非常有用�
第三階段,初始導師實�,涉及建立一個問題解決環(huán)境,以實�(xiàn)并支持可靠的學習過程。在此階段之�,將進行一系列評估活動作為最后階�,這再次類似于任何軟件開發(fā)項目�
第四階段,評估包�
�1)初步研究以確定基本的可用性和教育影響�
�2)對正在開發(fā)的系�(tǒng)的形成性評��
�3)檢查系�(tǒng)功能有效性的參數(shù)研究�
�4)對最終導師的效果的總結性評估:學習率和漸近成就水平�
安德�、Corbett�,詳細闡述了那些強調(diào)包羅萬象的原�,他們認為這些原則主導著智能導師的設計,他們將這一原則稱為�
智能導師系統(tǒng)應使學生能夠工作成功解決問題�
將學生的能力表示為一個產(chǎn)品集�
溝通解決問題的目標結構�
在解決問題的上下文中提供指導�
促進對解決問題的知識的抽象理解�
最小化工作�(nèi)存負載�
提供有關錯誤的即時反饋�
通過學習�(diào)整指導的粒度�
促進對目標技能的逐次逼近�
維庫電子�,電子知識,一查百��
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