專利名稱：一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)，特別涉及一種能智能調(diào)節(jié)學(xué)生學(xué)習(xí)計劃的計算機 輔助教學(xué)專家系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)不鮮見，但現(xiàn)行的計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計一般都是圍 繞如何"教"而進(jìn)行，忽視了學(xué)生如何"學(xué)"的問題， 一般多為根據(jù)教學(xué)要求而做成的教學(xué) 課件，把以前教室中的"滿堂灌"改成了利用科技手段的"課件灌"，教師受課件的影響，完 全圍繞課件去教學(xué)，失去了自己的理解和想法，缺少了師生互動環(huán)節(jié)。
而且此類計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)技術(shù)要求高，教師即使有把自己想法和理解加入教學(xué)系統(tǒng) 的想法，也會因時間和能力的限制，而不得不延用課件的內(nèi)容，缺乏了計算機輔助教學(xué)系統(tǒng) 的智能性和靈活性。另外此種計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容都是事先做成，不能根據(jù)學(xué)生 的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行及時調(diào)整，學(xué)生的現(xiàn)場問題也不能很好的給予解決，缺乏了人機交換的互動 性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的是利用計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，通過事 先對學(xué)生的學(xué)習(xí)水平的診斷，智能生成有針對性的學(xué)習(xí)知識庫，根據(jù)在線在線反饋，專家模 塊診斷學(xué)生的成績水平，調(diào)用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)內(nèi)容，充分體現(xiàn)對學(xué)生的個性化教育，并且該知識 庫可以多次往復(fù)地生成，學(xué)生對學(xué)習(xí)知識庫不滿意或者通過一段時間的學(xué)習(xí)，已然掌握知識 庫中的內(nèi)容，可以再次調(diào)整知識庫。專家模塊是由眾多教育專家經(jīng)驗組成的系統(tǒng)，實現(xiàn)一個 由眾多專家們豐富的經(jīng)驗組成的"虛擬教師"對一個學(xué)生的教學(xué)。本發(fā)明是人工智能技術(shù)和 教學(xué)經(jīng)驗相結(jié)合，能夠了解學(xué)生，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為作出教學(xué)決策，以學(xué)生容易接受的方 式傳達(dá)教學(xué)內(nèi)容，對學(xué)生進(jìn)行針對性互動式教學(xué)和輔導(dǎo)，這樣既能增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又 能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。
上述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，包括專家模塊、人機接口、學(xué)生界面、推理機、 規(guī)則模塊、數(shù)據(jù)庫和知識庫，其功能的實現(xiàn)分為3個步驟第1步驟，專家模塊通過規(guī)則模
3塊在數(shù)據(jù)庫中選擇題型給學(xué)生；第2步驟，學(xué)生做題，然后把做題結(jié)果在線在線反饋給專家 模塊，專家模塊對學(xué)生的做題信息進(jìn)行診斷，分析出學(xué)生的學(xué)習(xí)水平；第3步驟，專家根據(jù) 診斷結(jié)果，通過規(guī)則模塊在數(shù)據(jù)庫中選擇知識組成知識庫，供學(xué)生學(xué)習(xí)。
上述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，學(xué)生做題結(jié)果的在線在線反饋信息包括學(xué)生回答 問題的結(jié)果或者回答問題所用的時間。根據(jù)學(xué)生的做題結(jié)果可以了解其掌握水平，而根據(jù)其 做題耗費時間則可以判斷出其對知識的掌握的牢靠與否。
上述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容是根據(jù)教材內(nèi)容及眾多教師的教 學(xué)經(jīng)驗組織而成的大型學(xué)習(xí)庫，嵌入難易程度分類的學(xué)習(xí)內(nèi)容及練習(xí)題目，并包含有推理過 程匯總得到的中間信息。
上述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，專家模塊有三個功能 一是把從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出的 題型交由學(xué)生界面給學(xué)生去做；二是接收學(xué)生界面?zhèn)鬟f的學(xué)生的學(xué)習(xí)信息，診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)
行為；三是生成知識庫，包括生成問題，答案和解釋。
上述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，學(xué)生界面有三個任務(wù) 一是接收專家模塊從數(shù)據(jù) 庫調(diào)出的題型，交給學(xué)生去做；二是把學(xué)生的學(xué)習(xí)信息在線反饋給專家模塊；三是把知識庫 中的內(nèi)容調(diào)出給學(xué)生去學(xué)習(xí)。
上述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，規(guī)則模塊提供一定的規(guī)則給推理機去選取數(shù)據(jù)庫 中的內(nèi)容，規(guī)則模塊包含有二個規(guī)則 一是對學(xué)生進(jìn)行診斷時，選取的題型要是不同難易程 度，不同類型的，全面考察學(xué)生的學(xué)習(xí)行為；二是根據(jù)專家模塊診斷的學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、學(xué) 習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)式選取知識生成知識庫。
上述的一種計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)，人機接口處理學(xué)生本人與本系統(tǒng)間的信息交流，主要 完成二個任務(wù) 一是系統(tǒng)做出教學(xué)決策后，把系統(tǒng)生成的知識庫傳達(dá)給學(xué)生本人；二是接收 學(xué)生的學(xué)習(xí)信息，把學(xué)生的學(xué)習(xí)信息傳達(dá)給系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)水平的診斷，以便安排下階段的學(xué) 習(xí)。
上述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，知識庫是系統(tǒng)生成的針對學(xué)生學(xué)習(xí)水平的學(xué)習(xí)庫， 包含有知識點的背景、知識點的講解、知識點的延伸、知識點加強的練習(xí)和知識點的考試。
上述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，推理機是系統(tǒng)的思維機構(gòu)，規(guī)則模塊給推理機一 定的規(guī)則，推理機就按照規(guī)則生成推理模型，按要求選取一定的數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容。


圖1是本發(fā)明一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)選題的程序流程示意圖；圖3是本發(fā)明一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)診斷的程序流程示意圖4是本發(fā)明一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)生成知識庫的程序流程示意圖。
具體實施例方式
下面參考附圖，對本發(fā)明一種計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)做進(jìn)一步描述。
一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，包括專家模塊、人機接口、學(xué)生界面、推理機、規(guī)則模 塊、數(shù)據(jù)庫和知識庫。專家模塊通過規(guī)則模塊在數(shù)據(jù)庫中選題給學(xué)生，學(xué)生把做題結(jié)果在線 在線反饋至專家模塊，然后專家模塊根據(jù)學(xué)生做題結(jié)果進(jìn)行診斷后通過規(guī)則模塊在數(shù)據(jù)庫中 選擇知識組成知識庫，供學(xué)生學(xué)習(xí)。
圖1為本發(fā)明一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。專家模塊是一個專家系統(tǒng)， 具有成熟的傳授知識和解答問題的能力， 一方面，它能夠通過一定的試題去了解學(xué)生的學(xué)習(xí) 水平，學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)習(xí)慣，另一方面，它又能針對性的學(xué)生知識整體的有條不紊，便于學(xué)
生的學(xué)習(xí)；學(xué)生界面是學(xué)生得到信息的顯示界面，也是學(xué)生對本發(fā)明一種計算機輔助教學(xué)專
家系統(tǒng)的操作界面；人機接口處理學(xué)生本人與本系統(tǒng)間的信息交流，可以把學(xué)生的操作交給 專家系統(tǒng)去處理，也可以把專家系統(tǒng)的處理結(jié)果傳達(dá)給學(xué)生本人；推理機相當(dāng)于本系統(tǒng)的思 維機構(gòu)，通過建立推理模型得到符合用戶需要的知識；規(guī)則模塊為本系統(tǒng)提供了一定的規(guī)則， 在特定的規(guī)則下推理機建立一定的推理模型，從而實現(xiàn)解釋、判斷學(xué)生需求的能力；數(shù)據(jù)庫 中的內(nèi)容是根據(jù)教材內(nèi)容及多名教師的教學(xué)經(jīng)驗組織而成的大型學(xué)習(xí)庫，并包含有推理過程 匯總得到的中間信息；知識庫中的內(nèi)容是通過一定的規(guī)則有數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生，專家模塊分析、整 理得到的針對學(xué)生學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)習(xí)慣的學(xué)習(xí)庫。
圖2為本發(fā)明一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)選題程序流程示意圖。當(dāng)系統(tǒng)上電后，學(xué)生 通過菜單或者快捷鍵進(jìn)入學(xué)生界面，學(xué)生操作該界面中的"選題"按鍵，發(fā)出選題請求，人 機接口接收該請求，并把請求傳遞給專家模塊，專家模塊對該請求進(jìn)行分析，得出結(jié)論(是 調(diào)用規(guī)則1還是規(guī)則2)，然后專家模塊通過對推理機的操作在數(shù)據(jù)庫中調(diào)出符合要求的題型， 其中推理機在數(shù)據(jù)庫中調(diào)出內(nèi)容前，要引入規(guī)則模塊中的規(guī)則1生成推理模型，得到符合要 求的題型后，推理機把內(nèi)容傳遞給學(xué)生界面，由學(xué)生界面把內(nèi)容顯示出來，最后學(xué)生根據(jù)自 己的理解去解答上述學(xué)生界面中的顯示內(nèi)容。
圖3為本發(fā)明的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)診斷程序流程示意圖，即是根據(jù)學(xué)生做題 信息傳遞給專家模塊進(jìn)行分析、診斷后的結(jié)果，診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)習(xí)慣。 學(xué)生每做完一題(或者部分試題)后，點擊學(xué)生界面中的"診斷"按鍵，專家模塊便通過人 機接口接收到學(xué)生界面中學(xué)生的做題信息，專家模塊整理、分析、診斷該信息后，得出一個診斷結(jié)果，暫時把該診斷結(jié)果保留于專家模塊中，然后再去接收該用戶的下一個做題信息， 多次重復(fù)地進(jìn)行，直至學(xué)生做題結(jié)束，這時，專家模塊會把多次的分析診斷結(jié)果綜合診斷， 得出學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)習(xí)慣，把信息傳遞給規(guī)則模塊成立規(guī)則模塊中的規(guī)則
2，所以規(guī)則2是不斷變化的，是根據(jù)不同的用戶或者相同用戶的不同的學(xué)習(xí)階段而有很大的 變化，從而能針對用戶的真實情況進(jìn)行針對性地設(shè)計學(xué)習(xí)計劃，傳授學(xué)習(xí)內(nèi)容。
圖4為一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)生成知識庫的程序流程示意圖。在該過程中，系統(tǒng) 生成針對學(xué)生的學(xué)習(xí)計劃和學(xué)習(xí)內(nèi)容。由圖2和圖3我們得知，學(xué)生在完成試題后，專家模 塊就會把學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)習(xí)慣的信息交給規(guī)則模塊形成規(guī)則2。學(xué)生完成 試題后，點擊學(xué)生界面中的"生成知識庫"按鍵后，人機接口便把信息傳遞給專家模塊，專 家模塊對該信息進(jìn)行分析，得出結(jié)論(是調(diào)用規(guī)則1還是規(guī)則'2)，然后專家模塊開始操作推 理機在數(shù)據(jù)庫中調(diào)出符合要求的知識內(nèi)容，其中推理機在調(diào)用數(shù)據(jù)庫內(nèi)容前，引入規(guī)則模塊 中的規(guī)則2生成推理模型。專家模塊接收上述得到的符合要求的知識內(nèi)容，并把內(nèi)容分析、 整理生成供學(xué)生學(xué)習(xí)的知識庫，知識庫的內(nèi)容由學(xué)生界面顯示，此時，如果學(xué)生對系統(tǒng)所選 出的知識庫中的內(nèi)容不滿意，則可以繼續(xù)點擊學(xué)生界面中的"選題"按鍵重新判定學(xué)生的學(xué) 習(xí)水平、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)習(xí)慣進(jìn)行重新生成知識庫，也可以點擊學(xué)生界面中的"生成知識庫" 按鍵。直到學(xué)生得到滿意的知識庫為止，如學(xué)生對生成的知識庫滿意，則開始學(xué)習(xí)知識庫中 的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，包括專家模塊、人機接口、學(xué)生界面、推理機、規(guī)則模塊、數(shù)據(jù)庫和知識庫，其特征在于，包括以下步驟1)專家模塊通過規(guī)則模塊在數(shù)據(jù)庫中選擇題型給學(xué)生；2)學(xué)生做題，把做題結(jié)果在線反饋給專家模塊，由專家模塊對學(xué)生的學(xué)習(xí)水平進(jìn)行診斷；3)專家模塊根據(jù)診斷結(jié)果，通過規(guī)則模塊在數(shù)據(jù)庫中選擇知識組成知識庫，供學(xué)生學(xué)習(xí)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，其特征在于，學(xué)生做題結(jié)果的 在線反饋信息包括學(xué)生回答問題的結(jié)果或者回答問題所用的時間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)庫中嵌入難 易程度分類的學(xué)習(xí)內(nèi)容及練習(xí)題目。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，其特征在于，專家模塊包括1) 調(diào)用數(shù)據(jù)庫選題給學(xué)生；2) 對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行診斷；3) 生成知識庫，包括有生成問題，答案及解釋。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述怖一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，其特征在于，學(xué)生界面包括1) 顯示數(shù)據(jù)庫選題給學(xué)生做；2) 把學(xué)生的學(xué)習(xí)信息在線反饋給專家模塊；3) 把知識庫中的內(nèi)容提供給學(xué)生學(xué)習(xí)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，其特征在于，規(guī)則模塊包括1) 對學(xué)生水平進(jìn)行診斷時，選取不同難易程度、不同類型的題型；2) 根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)興趣啟發(fā)式選取知識生成知識庫。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，其#征在于，知識庫包括有知 識點的背景、知識點的講解、知識點的延伸、知識點加強的練習(xí)和知識點的考試。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，其特征在于，推理機按照規(guī)則 模塊提供的規(guī)則要求建立推理模型，選取數(shù)據(jù)庫中符合規(guī)則的內(nèi)容。
全文摘要
一種計算機輔助教學(xué)專家系統(tǒng)，包括專家模塊、人機接口、學(xué)生界面、推理機、規(guī)則模塊、數(shù)據(jù)庫和知識庫。專家模塊通過規(guī)則模塊在數(shù)據(jù)庫中選題給學(xué)生，學(xué)生把做題結(jié)果在線反饋至專家模塊，然后專家模塊根據(jù)學(xué)生做題結(jié)果進(jìn)行診斷后通過規(guī)則模塊在數(shù)據(jù)庫中選擇知識組成知識庫，供學(xué)生學(xué)習(xí)。專家模塊是由眾多教育專家經(jīng)驗組成的教學(xué)輔導(dǎo)系統(tǒng)，實現(xiàn)一個眾多專家們豐富的經(jīng)驗組成的“虛擬教師”對一個學(xué)生的教學(xué)。根據(jù)在線反饋，專家模塊診斷學(xué)生的成績水平，調(diào)用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)內(nèi)容，充分體現(xiàn)對學(xué)生的個性化教育，并且調(diào)用的學(xué)習(xí)內(nèi)容可以多次往復(fù)的調(diào)整，對學(xué)生進(jìn)行針對性互動式教學(xué)和輔導(dǎo)，提高學(xué)習(xí)效果，增長學(xué)習(xí)興趣。
文檔編號G09B7/04GK101630451SQ20091004212
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者飛 麥 申請人:廣州市陪你學(xué)教育科技有限公司