基于人工智能的专家辅助教学系统的设计与实现
STUDY
OF
COMPUTER
APPLICATION
IN
EDUCATION计算机应用教学研究
计算机应用教学研究
基于人工智能的专家辅助教学系统的设计与实现
羊牧
（成都医学院教育技术中心，成都
610083）
摘要：专家系统是人工智能中最活跃、最有成效的一个研究方向，它是一种基于知识的系统，通过从专家那里获
得知识解决问题的辅助教学系统。该系统具有较好的扩充性、可移植性、透明性，算法简单高效、使用方便、用户
界面友好。系统采用正向推理的技术构建推理机，对高校教学提供了有力地帮助。
关键词：专家系统；知识库；推理机；匹配算法
Auxiliary
the
Teaching
System
Based
on
Artificial
Intelligence's
Expert
the
Design
with
to
Realize
YANG
Mu
（Chengdu
Medical
school
educational
technique
center
,
Chengdu
610083）
Abstract:
Artificial
intelligence
expert
system
is
the
most
active
and
effective
research
direction,
it
is
a
knowledge-based
systems,
through
access
to
knowledge
from
the
experts,
and
used
to
solve
the
difficulties
encountered.
The
secondary
education
system
has
better
scalability,
portability,
transparency,
simple
and
efficient
algorithm,
easy
to
use,
user
friendly
interface.
System
uses
forward
chaining
inference
engine
technology
building,
on
the
teaching
provided
strong
assistance.
Key
words:
expert
system
;
repository
;
reasoning
machine
;
Matching
Algorithm
1引言2建设要求
人工智能的专家辅助教学已经逐步应用于高校智能教学专家辅助教学系统是在专家系统原理的基础上，根据输
系统中，与教学现代化有着密切的关系。人工智能的专家辅入的事实，依据判别规则确定病人病症的教学辅助系统。专
助教学的发展也必将会对信息技术的发展起到巨大推动作用。家系统的分类有解释型、规划型、诊断型、预测型、设计型、
尝试着使学生脱离“辅导学习
”的过程来接受新知识，而采控制型、监测型和调试型，而从体系上来说，它可分为分布
用“通过活动进行学习”的方式
[1]。在教学的其他方面，人工式专家系统、集中式专家系统、神经网络专家系统[1]、符号系
智能的专家辅助教学还可以建立人类推理模型学习工具等诸统与神经网络结合的专家系统。专家系统的基本结构图如图
1
多的运用，展示出越来越好的实用性。专家系统是目前人工所示：
智能中最活跃，最有成效的一个研究领域，它是一种基于知
识的系统，它从人类专家那里获得知识，并用来解决只有专
家才能解决困难问题辅助教学系统。
专家系
统
(ES，Expert
System)，就是一种在特定领域内具
有专家水平解决问题能力的程序系统。专家系统可运用于医
疗、军事、地质勘探、教学、化工等领域，现在，专家系统
已成为人工智能领域中最活跃、最受重视的、最有成效的一
个研究领域。它能够有效地运用专家多年积累的有效经验和
专门知识，通过模拟专家的思维过程，解决需要专家才能解
决的问题
[2]。例如内科诊断专家系统就是一个能通过一系列病
人症状属性的规则，来识别、诊断病人病症的专家辅助教学
系统。专家辅助教学系统是在
VC编程环境下编写的基于
Windows操作平台上的图形用户界面程序，依据判别规则，构专家辅助教学系统的人机接口部分是一个用户界面而已。
建知识库，并对输入特征属性进行决策。该系统具有较好的它的实现可以有不同的形式，也有可能是很复杂的。人们希
扩充性，可移植性、透明性，算法简单高效，使用方便，用望能够和人类专家那样和机器交流，不再使用简单的命令，
户界面友好。
而是用人类的语言完成交互工作，这就要求人机接口能够有
自然语言理解的功能。人类的推理活动是基于一定知识进行
收稿日期：2010-05-09的，医生看病的时候要有一点最起码的医学常识，这样才有
-145
用户领域专家
人机接口
知识获取机构推理机解释机构
知识库及其
管理系统
数据库及其
管理系统
图
1专家系统的基本结构图
电脑编程技巧与维护
电脑编程技巧与维护
进行推理的物质条件，推理是建立在具有知识的基础上进行
的。知识就是一些事实或事实的抽象，知识有着它的特性：
相对正确性—
———任何知识都有一定的应用范围，不能脱离了
范围来说一个知识可用或是不可用；可表示性—
———知识也要
是可以表达的，用口述也要，用什么东西记录也要，要能够
感知的；不确定性—
———由于现实世界的复杂性，许多事实和
概念都不可以说是绝对正确，知识本身也有不确定性[3]。
为使机器具有智能，必须把知识以某种特定的、计算机
可以接受的形式表示出来。可以说知识表示直接影响到一个
专家系统性能。目前的知识表示方法主要有：一阶谓词逻辑
表示法、产生式表示法、框架表示法、语义网络法等形式。
不同的领域需要不同的表示方法，如产生式适合于表达具有
因果关系的过程性知识，而具有结构关系的知识则适合用框
架表示法[2]。专家辅助教学系统采用产生式表示法表示规则。
机器学习的方法有：机械式学习、指导式学习、归纳学习、
类比学习、基于解释的学习等。这是近年来
兴起的一种新的
学习方法[4]。
3组成部分
人工智能专家系统常由知识库、是推理机等构成。推理
机主要决定哪些规则满足事实或目标，并授予规则优先级，
然后执行最高优先级规则来进行逻辑推理。知识获取机为用
户建立的一个知识自动输入的确定方法。专家系统的很多能
力来自于对所存储的专家知识及恰当运用有效的推理技术，
推理不可能完全独立于所要解决问题的种类，但同时所用的
推理方法又不能过度依赖某一特定问题，以至在其他场合不
能适用，同时又能广泛地应用于描述和解决一类问题
[2]。
推理机的构造是简单还是复杂，依赖于知识库的结构。
知识库和推理机是专家系统的核心问题。推理机构就是以一
定的推理策略，有效地选择知识库中的知识，并根据用户提
供的问题进行推理，得到用户可接受的结论
[4]。推理过程如图
2所示。
开始
选择条件
匹配
输入条件的改变Switch
重新开始
结束
图
2推理机流程图
用户界面及匹配模块设计
用户界面是传递和交换信息的媒介，一个好的专家系统
-146
不仅应该有好的推理机，还要有友好的人机界面，这样才能
让用户体会到该系统的好处。用户界面应该以明显的方式提
供其功能，并且从界面的一个部分切换到另一个部分功能应
该简单。
匹配模块是该人工智能专家系统的核心部分，匹配功能
的实现关系到整个程序的实现，解释模块以及结果处理都依
赖于它的执行结果。系统所采用的推理方式是按正向推理，
从规则库的根节点开始向下走，直到得出正确的判断结果。
首先对能推出结论的事实匹配的部分进行处理；接着是对不
能推导出结论的事实的处理，如果用户输入的事实不够，不
能判断出它的结论，则应提供其他相关信息，让用户修改事
实，给出解释。
void
CMyDlg::OnLButtonDown
(
UINT
nFlags,
CPoint
point)
{
int
x1,y1;
x1=
(int)
(point.x-7)
/29
;
y1=
(int)
(point.y-7)
/29
;
twzq.downzi
(x1,y1)
;
if
(twzq.twinner.winner==1)
{
CMyDlg::MessageBox
("病人需要送进
CCU！"
)
;//如果
//血压~100／60，且满足下面任何一个异常精神状态、冷湿的皮
//肤、灰紫蓝色皮肤、微弱的周围脉搏、尿量<30cc／小时。病
//人需要送进
CCU[4]
twzq.draw
()
;
}
if
(twzq.twinner.winner==2)
{
CMyDlg::MessageBox
("病人需要住院!"
);
//如果剧烈痛疼且持续痛疼，则病人需要住院
twzq.draw
()
;
}
if
(twzq.twinner.winner==3)
{
CMyDlg::MessageBox
("病人需要观察！"
);
//如果任二个满足
(出
汗、恶心、头晕)且与发作有关则
//病人需要观察
[4]
twzq.draw
()
;
}
…//其他相关规则
if
(twzq.twinner.winner==9)
{
CMyDlg::MessageBox
("病人不用住院治疗"
);
twzq.draw
()
;
}
CMyDlg::m_back.EnableWindow
(twzq.getbackble
())
;
CDialog::OnLButtonDown
(nFlags,
point)
;
}
5结论
STUDY
OF
COMPUTER
APPLICATION
IN
EDUCATION
计算机应用教学研究
计算机应用教学研究
该系统把匹配规则的前提与推理机构结合起来，规则的
前提作为推理的情况，规则的结论作为推理过程的状态，推
理出最终结果后[3]。虽然该系统用户界面直观、简单、使用方
便。由于匹配算法使用正向推理，它的结构简单，占用内存
较少，运行速度快
[5]。随着
Internet的发展、虚拟现实技术的
广泛应用，人工智能技术也将得到进一步的完善。新世纪的
教育教学手段将是以信息技术为主线，多学科、多方位发展
的新技术的体现，它利用人机交互、人机共生等全新概念，
使人类扩展了自己的能力，促进了高校的教学改革。
参考文献
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(09)：7-9.
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Web的智能教学系统研究
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蔡自兴
.人工智能及其应用
[M]
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3版.北京：清华大
学出版社，2008.
作者简介
羊牧，男（
1973-），工程师，硕士，研究方向：计算机应用
技术、网络管理。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第
142页）
屏幕应选用电动玻璃微珠屏幕。对于较宽的教室应选用进口
的玻璃微珠屏幕。
200座以下教室，屏幕尺寸选
355
CM；
200～300座，屏幕尺寸选
380
CM。
3
计算机的选择
计算机是多媒体教室的核心设备之一，选择时应选择知
名品牌，声卡、显卡、网卡独立，最好自带硬盘保护功能，
计算机的各项指标应高于市场流行配置，以便于主要技术参
数在一段时期能够满足软件继续升级的需要。
4
音响系统
音响设备方面要求额定功率应足够大，一般来说，主音
箱的有效输出功率按
lW／人配置，功放主声道额定功率取为主
音箱功率的
1．2倍左右，这样易于减小失真及设备安全；音响
设备的面板调节旋钮要尽量少，易于音乐和声音传送时的调
节与控
制。
考虑到教师上课期间移动以及使用方便问题，对于多媒
体教室应采用数字移频功放和界面话筒，这样教师可任意在
讲台周围
2-6米范围内移动，便于和学生交流。同时为克服
界面话筒声音不够饱满，防尘能力差的问题，也可加一只无
线
U段麦克风或一只鹅颈式话筒。
5
中控
多媒体教室分为网络多媒体教室与普通多媒体教室两种。
对于普通多媒体在具体管理实践发现中控控制面板上由于功
能多而全，按键操作并不简单，而且使用时间长后容易失灵，
各种符号也复杂，一般教师很难适应。使用控制系统后连接
线等也增加不少，这就增加了设备故障率，同时还增加了设
备维护的难度。因此，建议普通多媒体教室不配置中控系统。
网络多媒体教室基于校园网络可进行远程管理，是今后多媒
体教室发展的主流，配备有网络中控和本地中控，可实现远
程各类信息、设备的管理。
6
其他设备
目前有许多高校在多媒体教室还配置有录像机、DVD、
卡座、实物展台等设备，实际上述设备使用率极低，甚至有
些设备几年来也就是用几次。考虑到成本，建议可不配置该
类设备。计算机的
DVD光驱可完成录像机、DVD、卡座的功
能，只需在使用前把磁带或录像带数字化即可。至于实物展
台功能则可买个视频摄像头加一只可改变横竖方向的小三脚
架即可，另外可加一盏功率较大的台灯来弥补光线的不足。
随着校园网的普及和针对校园网应用环境的开发及电子
技术的发展，多媒体教室建设出现了新的变化，逐渐从较封
闭单一的教室设备使用、管理，变革成基于校园网的远程开
关机、远程设备状态检测、远程维护、网络监控、教学课堂
实时录制、点播、直播等的综合性运用。设备的集成化、网
络化及智能化极大地提升了系统整体功能和效益，同时也极
大提高了优化教学资源的利用。多媒体教室的建设及使用必
将为学校促进教学信息化环境建设发挥积极的作用。
参考文献
[1]
石新茂．如何实现多媒体综合教室使用和维护的高效率
[J]．教学与管理，2006，24.
[2]周新明.多媒体教室的建
CJ
l中国电化教育，
2001.
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张莉.浅谈现代多媒体教室建设与设备配里
[J]
.雁北师范
学院学报，2000.
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桂学文.多功能教室的设备选用及环瑰建设
[J]
.实验室研
究与探索，2001.
[5]
郑自辉
.多媒体教室建设的及点思考
[J]
.科教文汇，
2007，5.
作者简介
王春生，男（
1978-），乌鲁木齐职业大学现代教育技术中心
工作，实验师，研究方向：计算机管理与应用。
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