38、智能辅导系统：原理、设计与发展

智能辅导系统：原理、设计与发展

1. 引言

自20世纪60年代初以来，计算机就被用于实现各种教育目标，如自动化测试、常规练习任务等。到了70年代初，研究人员提出了一个新目标，即采用人类导师作为教育模型，运用人工智能技术实现“智能”计算机辅助教学。个人人类导师能提供高效的学习环境，智能辅导系统（ITSs）旨在让学生参与持续的推理活动，并基于对学生行为的深入理解与学生互动。

2. 智能辅导系统概述

2.1 研究目标：人工智能与教育

过去25年，人工智能在教育领域的应用研究虽有成功案例，但智能辅导在现实教育和培训中的影响相对较小。原因包括开发成本高、计算能力部署成本高，以及评估重点多放在人工智能标准上，而非教育效果的成本效益分析。早期的智能辅导程序SCHOLAR以自然语言对话的方式与学生互动，但最终自然语言理解的研究优先于有效部署对话导师的研究。为了让智能导师真正渗透到教育/培训系统，评估重点应转向教育影响。

2.2 PUMP代数导师（PAT）项目

PAT项目与匹兹堡学区合作，针对代数教学展开。当时国家数学教师委员会的课程标准强调让所有学生学习学术数学，将其融入实际问题解决情境，并结合现代计算工具。匹兹堡的数学教育现状是只有约三分之二的高一学生学习代数I，且学术数学轨道的学生每年约40%辍学，数学成绩低于全国平均水平。当地数学教育工作者成立了匹兹堡城市数学项目（PUMP），开发了新的代数课程，这成为PAT的起点。

PAT是一个代数问题解决环境，学生需要将数量表示为电子表格列，回答问题，推导代数关系并绘制图表。该项目在多所高中进行了试点，结果显示PUMP代数学生在多表示推理和标准化数学任务上的表现