人工智能机器人实现教学自动化的方法

人工智能与教育系统以人类的知识实践为纽带，两者存在多层次、复杂且密切的相互作用，人工智能应用于教育实践具有逻辑必然性。人工智能是科学、工程与数学，但是人工智能教育应用是具有社会历史文化属性的人类教育实践，其大范围开展有赖于教育主体(教师、管理者、学生、组织机构)理解人工智能在教育活动中的作用方式、可能与限度。本文从微观教育过程层面，分析人工智能是“如何”应用于教育的，即其实现教学自动化的方法。

从核心实现技术的角度看，智能教学系统可以分为专家系统和机器学习两类。本文选择四个智能教学系统，分析其实现教学自动化的方法。 (始于1983年)和(始于1998年)是典型的基于专家系统的智能辅导系统。前者是交互式学习环境，发展学生的认知技能；后者是虚拟主体，通过自然语言对话促进学生对概念的理解。“智能”模块均采用机器学习技术，但教学功能与外在表现差异很大。前者是针对大学教学的学习分析，利用历史记录与学习过程数据预测学生成功学习课程的可能性；后者用于中小学网络科学探究学习，智能模块对学生有关科学问题的回答自动进行评分，根据评分结果分配反馈指导语，以促进科学知识的整合学习；两者的教学信息由人类教师直接提供或通过多媒体学习材料传递呈现。四者均有实证研究支持其教学的有效性，前两个智能辅导系统已衍生出多种大规模应用的商业产品。

以专家系统为基础的自动辅导。以认知任务分析为基础，实现认知技能的自动辅导。计算机为学生创建一个高度结构化的问题解决环境，能够逐步跟踪、判断学生的问题解决过程，并适时提供反馈、提示与帮助。为支持特定认知技能的学习，需详尽分析完成任务所需的陈述性知识和程序性知识，利用产生式系统表征知识，为学生提供解决问题的认知工具，系统跟踪问题解决过程，将学生的表现记录在学生模型中。功用于中小学代数、几何等内容的学习。

对于给定学科内容的教学过程，教学推理与行动模型是个很好的分析框架，与中小学教师的日常教学实践过程高度契合。其基本假设是：“教学是观念交流的活动。教师首先掌握、探索和理解一个观念，