新技术及其教学应用 - 陕西师范大学网络教育学院首页

• ICAI系统实例: ADELE
5.5 新技术及其教学应用
一个用于临床医学诊断的一个典型ICAI系统。 由模拟角色、解释引擎、会话管理器三部分组成。 在基于病例的临床诊断应用中，ADELE系统向学生提 供某一特殊的医学条件和病例，让学生通过练习和ADELE 系统适当的引导来学习临床医学知识。
图5－22 ICAI系统实例：ADELE
5.5 新技术及其教学应用
InterModller
图5－23 “动物识别”专家系统实例
5.5 新技术及其教学应用
• （3）自然语言处理
• 自然语言处理研究使用计算机理解和生成自然语 言的理论和技术。研究自然语言理解的目的是提 高人—机交换信息的能力，使人更容易以自然的 方式与计算机进行沟通。 • 目前的研究与应用较多集中在手写文字识别、书 面语句的理解、机器翻译、口语的理解等方面。
• 是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综 合性学科。人工智能也是一门涉及数学、计算机 科学、控制论、信息学、心理学、哲学等学科的 交叉和边缘学科。 • 与一般的信息处理技术相比，人工智能技术在求 解策略和处理手段上都有其独特的风格。
5.5 新技术及其教学应用
• 2．人工智能的教育应用
• （1）智能计算机辅助教学 • 智能计算机辅助教学（ICAI）是以认知科学 和思维科学为理论基础，综合人工智能技术、教 育心理学等多门学科的知识对学生实施有效教育 的一门新的教育技术。
5.5 新技术及其教学应用
•
•
在传统的CAI中，教学信息是按预置的教学流程提供给 学生的，不利于学生主观能动性的发挥。 ICAI系统的优点：因材施教 1. 通过智能系统的搜索与推理，动态生成适合于个别化 教学的内容与策略； 2. 通过智能诊断机制判断学生的学习水平，分析学生产 生错误的原因，并向学生提出学习建议； 3. 通过对学生资料库中全体学生出现错误分布的统计， 智能诊断机制向教师提供教学重点与方式、测试重点 与方式，以及题型的建议； 4. 为教师提供友好的教学内容、测试内容维护界面，无 需改变软件的结构即可调整教学策略； 5. 通过对学生模型、教学内容、测试结果的智能分析， 向教学督导人员提供对任课教师教学业绩评价的参考 意见。
• ②在个人计算机上实现的虚拟现实技术
• 可以应用VRML语言、全景环视技术、Java语言等等技术来 实现虚拟现实，可以通过Internet传输相关信息，这时一 般称其为网上虚拟现实技术。 • 优点：使用简单，便于推广。 • 随着Internet技术和虚拟现实技术的发展，通过Internet 开展虚拟实验或虚拟教学正越来越被人们所重视。
5.5 新技术及其教学应用
5.5 新技术及其教学应用
• VRML文档的编辑与显示 • 为了方便进行VRML文档的编辑，一般采用 可视化的VRML文档编辑软件，例如 Internet Space Builder、Canoma等。 • 编辑过的VRML文档可以在Internet上传输 并由Web览器进行显示。在Web浏览器中显 示VRML文档时需要预装一个简单的VRML插 件。
2．虚拟现实技术的教学应用
（1）全景环视技术及其应用
• 全景环视技术也称360°全景环视技术，或基 于图像处理的Panorama（全景摄影）技术。 • 它是把相机环绕360°拍摄的一组照片拼接成 一个全景图像，用一个专用的播放软件在 Internet上显示。 • 观看者可以通过鼠标控制环视的方向，好像 在一个窗口前浏览一个现实的场景。 • 参见网站：
• •
①使用专用硬件实现的虚拟现实技术 譬如：
1. 在视觉方面有头盔式立体显示器等； 2. 在听觉方面有三维音响输出装置； 3. 在力觉、触觉、运动感等方面有数据手套、数据衣， 以及语音识别、眼球运动检测等装置。 4. 由于硬件设施的价格昂贵、操作复杂，因此使用专用 硬件的技术近期不可能普及。
5.5 新技术及其教学应用
例：PixMaker全景环视图片制作软件
• •
例：网上故宫——全景环视技术
• /beijing/gugong.htm
5.5 新技术及其教学应用
图5-18 全景环视作品：故宫博物院
5.5 新技术及其教学应用
5.5 新技术及其教学应用
VRML应用实例：
EireNET（爱尔兰美术馆）是一个采用VRML技术建立的网上虚拟美术馆 （www.dmc.dit.ie/guests/eirenet/eirenet/eirenet/thic2ra.htm ）。
图5-20 网上虚拟美术馆
5.5 新技术及其教学应用
• 5.5.2 人工智能技术 • 1.人工智能概述
①启发性：不仅能使用逻辑性知识，也能使用启的问题； ③灵活性：知识库的知识便于修改、补充和精练。
专家系统的基本结构
人——机 界 面
知识获取部分
解释部分
工作 记忆区
知识库
推理机
5.5 新技术及其教学应用
• 在Internet上有一些小型的专家系统可供用户在 线使用。
• （4）智能代理 • 在环境中自主地搜集信息并合理运作，有效地完 成用户给定的任务。 • 智能代理在教学中的主要应用有：
1.教师代理：运用自身的推理机制，在了解学生实际情 况的前提下，产生恰当的教学策略，以便实施因材施 教，有的放失地指导学生。 2.学生代理：充当学习者的学习伙伴或知心朋友，与学 习者进行平等的讨论、交流，从而克服网络教育环境 中学习者之间交流不足的缺点，提高网络教学的效率。 3.智能化信息服务：发挥其主动性、智能性和协作性等 特征，为用户提供方便、简单的信息搜索和处理手段， 提高学习者的信息获取与处理能力。
5.5 新技术及其教学应用
• ICAI系统由三个基本模块组成： • 知识库：包含学科知识和教学知识）； • “学生模型”模块：指明学生知道什么和不知道什么，代表了 学生的智能活动； • “教师模型”模块：提供教学策略，负责指导系统如何向学生 呈现教材，代表了教师的智能活动。 • 智能人机接口：一个具有自然语言处理功能的人机界面。
– 文件头：给浏览器提供文件的版本信息 – 注释： 以＃号开始的说明文字 – 节点： 场景信息的单位。用来描述场景中的造型、灯光等 – 属性值：描述及改变节点属性的大小
VRML文档实例: 体
一个半开口的圆柱
#VRML V2.0 utf8 Shape { #形状节点 appearance Appearance { #表面特性 material Material { } #使用默认材质和颜 色 } geometry Cylinder { #几何特性 radius 3 height 6 side TRUE top FALSE bottom TRUE } example2.wrl }
新技术及其教学应用
• 5.5.1 虚拟现实技术
• 1．虚拟现实技术概述 • 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是多 媒体技术广泛应用后兴起的更高层次的计算机用 户接口技术，它利用计算机生成一种模拟环境， 通过多种传感设备使用户“融入”到该环境中， 实现用户与该环境直接进行自然的交互。
–例如， /shop/desktop.htm
• 为了便于专家系统的开发，人们研制了称之为专 家系统外壳（Expert System Shell）的专家系统 开发工具，大大缩短了系统开发时间并极大程度 地推动专家系统在教育领域内的应用。
–例如，InterModller（/）就 是一个适合中学生使用的专家系统外壳。
5.5 新技术及其教学应用
• （2）专家系统 • 是在一个特定领域内，以人类专家水平去解决该领域 中困难问题的计算机软件系统。 • 专家系统将某一领域的专家知识、经验加以总结，形 成规则，存入计算机中建立知识库，并采用合适的控 制策略，按输入的原始数据进行推理、演绎，从而作 出判断和决策。 • 专家系统的特征：
VR系统的关键特性
Immersion 沉浸
VR
Interaction 交互 •沉浸：使参与者有“真实”的体验； •交互：提供方便的、丰富的人机交互手段； •想象：VR是针对某一特定领域、解决特定问题的应用，所以想象力是关键。 Imagination 想象
5.5 新技术及其教学应用
• 根据虚拟现实的技术手段不同，可以把虚拟现 实技术分为以下两大类。
• （2）VRML技术及其应用
• VRML（The Virtual Reality Modeling Language，虚拟 现实建模语言）是一种虚拟现实建模语言，也是在 Internet上建立3D多媒体和共享虚拟世界的一个开放标准。 • VRML常用于描述三维物体及三维场景，它能够在WWW上构 建动态的、具有丰富的传感效应的虚拟环境。 • VRML文档是一个扩展名为WRL的文本文件 或扩展名为WRZ的二进制文件（压缩格式） • VRML文档一般包含如下部分：