基于智能控制的ICAI系统的设计与实现.pdf

第30卷第4期 辽宁师范大学学报(自然科学版) V01．30No．4 of Normal ScienceEdition) Dec．2007 2007年12月 JournalLiaoningUniversity(Natural 文章编号：1000—1735(2007)04-0445—03 基于智能控制的ICAI系统的设计与实现 刘 燕1， 陆玉昌2， 刘德山3 (1．赤峰学院计算机科学与技术系，内蒙古赤峰024000l2．清华大学计算机科学与技术系，北京 100084} 3．辽宁师范大学计算机与信息技术学院，辽宁大连 116029) 摘 要：介绍了智能教学系统的设计要求及基于概念语义网络模型的数据表示方法，给出了智能教学系统的框架和 模型．为了实现教学系统对学生学习特征的了解并对学习过程进行智能控制。利用专家系统技术，实现了对学生学习 能力的测量与评价，给出恰当的学习指导建议；利用关联规则挖掘方法，实现了针对学生学习效果的学习任务规划；特 别是运用对布尔型关系数据库的多维关联规则挖掘方法，实现了多媒体组合方式与学习效果之间的关联挖掘． 关键诃：智能控制；教学管理；专家系统；关联规则挖掘 中图分类号：TP311 文献标识码：A 1 智能教学系统的模型框架 Assisted 智能教学系统ICAI(IntelligentComputerInstruction)是综合人工智能科学、现代认知科学、多媒体数据库 管理技术等集成的教学管理平台，提供教学资源、负责学生管理、教学管理及对学习过程的指导与监控，解决教学中统一 要求和个别差异的矛盾．应具备如下功能：(1)根据人类的知识结构特征，实现领域知识的网络化表征与管理．(2)根据 学生的要求和知识背景为其规划教学任务和学习路径，并对学习效果进行评价，实现教学的管理．(3)跟踪学习过程，挖 掘学生在认知特征和知识基础上存在的相对差异，有针对性地为学生知识单元容量、组织教学资源、媒体组合使用方式， 规划用户界面或学习环境等，实现智能分析与导航． 2 ICAI系统的数据表示方法及详细设计 在数据表示的各种方法中，概念语义网络[1]能够较好的描述错综复杂的客观事物，它是通过概念及其语义关系来 表示数据的网络图，即可以描述事实，也可以描述事物之间的关系和行为，与人类认知的思维活动能较好的吻合，形式 为：实体(Entity)={属性(P)，关系(R)，方法(M)) P反映实体的标识和阐述的客观事实；R体现实体之间的联系，可以方便的实现实体的语义网络结构；M体现了实体 的动态特征和智能行为．由于语义网络的匹配比较复杂，所以具体实现时采用了面向对象方法与技术，其中P和R定义 课程，用课程、章、节及元知识点的树形结构组织领域知识，除元知识点以外，均为复合知识点，每个知识点是语义网上的 一个节点，配有对应习题．知识点之间的关系有3种：(1)自上而下有弧线直接相链的为组织关系，(2)水平方向有弧线直 接相链为依赖关系；(3)不同组织之间互链的为扩展关系．知识库中各模块的方法代表对实体的动态操作，如进行数据维 护、查询和更新、实现知识点之间的随机链接、对系统中的各种数据进行分析、挖掘等，反映教学系统的智能水平．综合知 识组件模块是教师利用领域知识库中的资源，结合教学经验，自选一些知识点组成的教学内容序列，系统进行统一管理， 便于重用，可实现组件的生成、使用效果评价及修改功能等．习题模块的方法为按各种要求生成试题、进行成绩评定，提 供帮助信息和反馈信息，进行试题分析等． 3 主要智能控制的实现 3．1 利用专家系统‘11实现对学生学习能力的评价 专家系统用“IF-THEN”型的产生式规则表示知识，可以反映事物之间的因果关系，对于用户的输入，进行规则匹 配，将匹配结果反馈给用户，帮助用户决策．将该技术应用在学习能力的评价中，实现对学生学习能力的测量．具体方法 收稿日期：2007—10—14 基金项目：内蒙古自治区高等院校重大科研资助项目(NJ03074)；赤峰学院科研资助项目(ZRYB200602) 作者简介：刘燕(1963．)，女．内蒙古赤峰人，赤峰学院副教授．