文摘
在人工智能的时代,传统的英语教学方法不能满足日益增长的需求当然学习在这个阶段。因此,在本文中,一个全新的英语教学模式基于战略推理机制的目的是通过分析高校网络课程建设所面临的问题。通过引入人工智能的概念,学生模型和教师模型的设计,教学内容和教学策略是实现分离。系统采用B / S结构的发展,依赖于轻量级J2EE多层框架。同时,整体架构、教学系统的功能和流程进行了分析和设计。系统便于移植和扩展,具有一定的实用价值和可以提供的参考设计不同的教学体系和教学模式的创新。
1。介绍
与信息技术的不断渗透到教育领域,人工智能方面发挥了重要的作用,一直关注和被越来越多的教育者1,2]。人工智能,作为一个快速发展的技术,带来了新的优势和大学英语教学改革提供了一个可能的路径建设高效、高质量的大学英语教学。人工智能技术之间的互动与渗透,促进了大学英语教学的教学方法和模式的多元化发展,从而发挥积极作用[3]。改革大学英语教学从人工智能的角度不仅反映在教学质量的提高,而且在提高学生对英语学习的兴趣。它有利于提高大学英语教学从静态被动学习动态主动学习,从而导致大学英语教学的整体优化生态(4]。依靠人工智能教学的听,说,阅读,和写作可以更加生动和三维,从而创造一个现代智能英语教学系统并不是促进大学英语教学的并发症,但使用先进的技术来英语为学生的最简单、最受欢迎的方法,创造新的视角和大学英语教学的可能性。
与人工智能和网络技术的迅速发展,基于网络的外语教学网站或软件一个接一个地出现。然而,当前的在线英语教学系统主要是基于学生的自学和教师离线答案,学生无法获得相应的指导(5]。此外,也有许多英文数据库,在线词典,在线翻译的网站在互联网上。这些工具只能翻译和解释指定的单词和短语,但不能分析某些句子和积极提供学习指导。因此,学习一种新的英语教学模式具有重要意义与智能分析功能和相应的学习指导为不同的学生。
2。相关的理论
2.1。面向对象的知识表示
面向对象技术的核心思想包括对象、类、封装、继承。类、子类和实例形成一个层次结构,支持的分类和表示知识,使知识在一定组织形式(6,7]。面向对象的知识表示方法主要是基于抽象的数据类型,这是方便代表的静态特征,复杂对象的实时状态,和interobject协会。
因为每个对象有三个重要部分:固有属性,操作行为,并与其他对象的关系,建立了四个基类根据面向对象的思想:属性类、行为类,实体类和类之间的关系。面向对象知识表示的概念模型如图1。
属性类是用于表示对象的基本属性,行为类是用来代表所有的基本行为,关系类是用来代表所有可能的实体之间的关系,实体类是用来代表所有对象。常用的知识表示方法(8)如下:(1)谓词逻辑表示:人工智能的主要知识往往是由一阶谓词逻辑表示。谓词逻辑表示形式可以表达的东西无法表达的命题逻辑,但它仍然有一些缺点的表示复杂的问题。(2)产生式规则表示法:产生式规则是一种广泛使用在目前专家系统知识表示。因果关系的知识通常是表达的生产。其基本形式开设个人储蓄账户,如下:如果P然后问在这P是生产配方的前提;问是指当获得的结论或操作条件P是满意的。的意义生产公式表达如下:如果前提P结论是满意,问可以推断或指定的操作吗问可以执行。
2.2。策略推理机制
2.2.1。数据驱动的Forward链推理算法
根据现有的信息的问题,建立了上下文采用规则。如果规则的条件可以与现有的相关事实,规则被认为是可用的。如果有几个规则,满足条件,解决冲突的策略是用来选择一个,并将规则的事实添加到上下文(9];然后重复这个过程,直到问题解决或推理失败。算法描述如下:过程向前Beasoning(统治者){(上下文事实≠目标的事实)调用程序Select_rulers可用来生成规则集;而(R≠零){调用冲突_解决的过程(R),以解决冲突并生成可执行的规则;叫Operration _块添加动态上下文规则的结论;}}
2.2.2。目标驱动的倒链推理算法
通过假设实际目标和搜索知识库,可能匹配的规则集可以发现事实,然后检查每个规则的条件部分规则集。如果一个规则可以与当前用户提供的数据,将规则的结论部分添加到数据库中。否则,把规则的条件项作为目标,递归地执行上述过程,直到所有的subtargets出现在上下文或subtargets不进一步解决10]。对于后者,再回溯反复出现。算法描述如下:过程逆向推理设置初始推理目标,设置初始事实数据库;生成一个可选的规则集R通过使用初始目标匹配的规则;而(R≠零){一个为了作为一个可执行的规则;记录动态数据库和目标库的条件位置;递归调用程序+回溯前期匹配;如果(每个目标在目标库动态DB)中出现添加到规则库;}如果(自然数)输出推理失败;退出。
2.2.3。框架推理
首先,找到适合所有当前的问题描述,然后使用上下文推理框架的寻找未被发现的事实,并作出相关因素(图中操作2)。
具体框架推理可分为静态和动态。对于静态框架,静态知识是用来表示框架,它对应于生产系统中的规则和静态事实(11]。动态框架是一组动态信息生成的框架推理过程中,对应于Rule_based。本文采用静态推理框架,其实现代码如下:程序框架处理程序设置初始信息和动态框架集;推理结束标志设置为False。而(推理结束标志= False)把激活的静态框架;{Whi1e(当前框架≠NULL){如果(查询推理= True){相应因素的情况下面值;转到一个}如果(缺省推理= True){框架的一侧价值因素;转到一个}如果推理= True(继承){子帧,得到边框架的价值因素,递归地调用;转到一个}如果程序推理= True){调用相应的程序和框架的一侧价值因素,转到一个}答:填写对应的静态框架(或动态)因素的价值因素;重置当前静态框架;集推理结束标志或真或假(根据推理情况);}}
2.3。J2EE体系结构
Java,通常作为一个后端开发语言的网站,集成了许多方便的框架。教育和学习平台的系统是由J2EE Java的面向对象的特征(12,13]。通过结合MVC模式和相关的框架,分布式集群架构和用于提高系统的吞吐量和使其结构更加简单和清晰。动态网站系统,需要提供一个web应用程序服务器和数据库,以便分析和显示前端页面,处理业务逻辑,并阅读相关数据。
J2EE体系结构降低了开发多层应用的成本和复杂性提供了一个集成框架中间空区的震动从来么。中间层可以满足高可靠性的要求,实用性和可伸缩性(14]。J2EE的统一开发平台可以支持现有应用程序的实现,还可以完全支持企业Java bean,这增强了安全机制,提高其性能(15]。框架如图3。
2.4。轻量级框架
轻量级框架是一种编程模式相对于重量级框架(通常是EJB) (16]。这是因为多个供应商提供的J2EE平台是一个服务,全面开发企业级应用产品。一方面,轻量级框架可以由简单的Java bean方法,它可以减少应用程序容器的依赖,提高开发效率。另一方面,大多数轻量级框架属于开源项目,有大量现成的源代码,这有助于减少发展中项目的难度。此外,轻量级框架具有以下优势17,18]:(1)采用控制反转模式和面向方面编程。没有必要执行开发人员编写大量代码,异常或托管连接,很容易解决依赖性问题的对象。这不仅将业务逻辑与基本框架,但也降低了复杂性和提高应用程序的可维护性。(2)轻量级框架提供了管理业务。由于其模块化的属性,它不是必需的业务对象必须遵循的具体接口平台。开发人员可以开发基于pojo来提高效率。
3所示。英语教学系统的体系结构设计基于战略推理机制
3.1。总体架构
系统架构设计为B / S三层结构。B / S结构更容易比传统的C / S结构进行改进和扩展。C / S结构要求每个终端客户端必须安装客户端程序;否则不能工作。这种限制使得可怜的兼容性和C / S结构的普遍性19]。
B / S的三层模型结构包括表示层(PL)、逻辑层(LL)和数据层(DL)。结构关系图如图4。
表示层,也被称为交互层,是用户和整个系统之间的接口。它提供了应用程序的用户界面用于显示数据和接收用户输入的数据。客户端运行的软件只能通过安装一个WEB浏览器。
业务层是一个WEB服务器,实现应用程序的业务功能,几乎所有的中间管理业务处理层。中间层是面向用户的,用户的信息输入与数据层交互通过中间层,主要流程数据业务的具体问题(20.,21]。
数据层是一个数据库服务器与学生模型和教师模型,而各种数据分析、加工、和其他操作最终归结为数据层访问数据库。
其中,访问层之间是严格限制,和逻辑层只能访问数据层,表示层时只能访问逻辑层。而不是直接访问数据库,用户应该连接到中间层,通过表示层与数据库交互22]。
3.2。功能体系结构
该系统包括四种用户:专家、教师、学生和管理员。当用户登录时,他们根据不同的身份有不同的模块操作权限。
专家:专家指资深英语专家权威和渊博的知识领域的英语专业的学生,可以彻底点,分析知识程度,确定参与英语测试问题,并给系统建立格式样本。主要权限包括知识库维护(添加、查询、修改和删除静态知识库和动态知识库),样本维护(添加、查询、修改和删除),和密码修改。
管理员:指的是员工每天谁有权维护这个系统。权力主要包括系统用户管理、题库的管理包括添加,查询,修改和删除。
教师:它们是英语教师。一个或几个英语老师被分配到每门课程根据学生选修课的数量。教师权利包括浏览学生信息,掌握学生的学习进展,分析指定学生的知识或团体,组织考试,并分析测试结果。
学生:他们把这个系统注册学生。他们的主要权利包括参与在线学习在网络教室,自习,检查,使用智能分析或诊断系统分析点他们所学到的知识,并获得相关建议,强化练习,个人信息修改等。
系统包含三个子系统,即在线教学系统,基于网络的教学资源数据库,和教学管理系统。在线教学系统是主要的系统,它的功能主要是为学生提供了在线实时接收和课后自主学习。基于网络的教学资源数据库是支持系统的主要系统,其中包含所有的教学和学习资源,如课件、视频和音频材料数据库、学习策略数据库,语料库和各种教学资源数据库。学生可以获得材料的资源池,以加强或扩大他们的知识,而老师可以整合数据库中的材料进行教学或测试。
在线教学管理系统是另一个支持系统,主要记录、监控、评估、反馈教学过程,包括登记模块、分级测试模块、在线学习记录模块、成绩分析和评价反馈模块。系统管理学生的学习过程时注册在线课程,分析了学习者的学习进步,知识,和成绩,并建立了相应的学习文件存储,以便动态地跟踪和评估学生的学习活动。
4所示。基于战略推理机制系统的英语教学模式
4.1。数据库设计
系统数据库的数据表可以大致分为以下类型。
用户信息表:它包含三种系统中的用户信息,包括用户名、密码和用户类别。
知识要点表:它包含所有点的英语词汇和语法知识,包括类别、名称、难度等级,数字,点协会知识水平,和属性。
问题银行表:它的功能是保存专家提供的英语考试的问题,包括问题,选项和答案。
规则知识库表:它指的是领域知识的专家规则的形式,包括对象、对象属性、类型、信誉,和事实描述。
策略基本表:推理结果的描述教学策略和学习策略是保存在这个表。
历史信息表:主要用于保存访问的历史,各种用户的学习和练习。
分析表:它包括运动分析,点分析知识,学习掌握分析和组织分析。它是用来确定在有关情况反馈结果。
4.2。教学过程
传统的教学模式通常是基于教师为中心的教育,学生被动地接受知识。网络自主学习的教学模式是一种新的教学模式以学生为中心,教师起着辅助的作用。加强学生获得能力,过程、使用和记忆知识,学习者具有重要意义的理解研究过程,提高其质量,培养终身学习的意识和认知过程。一个单元模块的教学模式如图5。
这个过程是基于教学单元为一个周期。某一教学单元,第一单元教学目标和学习目标的设置,并提供实现目标的方法。后进入在线类或自主学习系统,该系统提供了丰富的学习资源和形式供学生选择,无论是词汇和语法的学习语言知识或学习听,说,在语言技能和写作。它可以是一个视频解释或一组小游戏的场景。下一阶段是类培训。在这个阶段,教师指导学生在阅读、写作和翻译;然后,学生组成一个小组互动培训。第四阶段是实践,主要培养学生的沟通技巧和提高相关的能力通过设计一系列活动结合社会现实,包括小组讨论国内外时事和填写出国留学申请表。上述阶段完成后,用户将进入教学/学习测试。如果达到预设的教学目标和学习目标,将结束,用户将进入下一个循环周期。 Otherwise, the students will return to restudy according to the mastery of knowledge and skills which contains three kinds of situations: return to communication layer, return to language skill training layer, and return to language learning layer.
4.3。知识库建设
建立智能教学模式的关键是知识库的建设,其中包括知识分工的点。事实上,知识概念的基本理解和记忆单元构成整个教学内容。当学习者把每个知识单元,就可以形成概念的整体结构,这有利于理解和审查。
在这种教学模式中,知识的掌握程度上点设置为1 - 6量化学生的了解一定的知识水平,这意味着他们已经掌握了,理解,理解,不理解,据了解,而不是学习。前四个是用来描述知识的掌握程度,和最后两个是用来判断点包含在学习过程的知识。当一个学生第一次浏览知识,知识点添加到学生的知识模型和标记为学点。当他们完成一个测试点知识,系统将进行智能诊断根据点和相关知识分和分析学生的能力水平和错误的原因,从而使学习的建议。
知识的框架点判断该系统由四个因素,即分数,阅读能力、精度和运行时间。因子1,分数,指的是进入系统后,学生首先在指定的时间内进行一些知识测试大致了解整个情况的掌握相关知识。剩下的三个因素是指完成学生系统的学习的知识单元,完成练习。这个框架编码的四个因素,确定学生的学习水平,和编码顺序是“年代”“R”“C”和“T”,而每个因素可能有多个值。推断的因素属于继承推理和子帧,也称为框架越低,这是一个进一步客观的描述了当前框架的逻辑推理。较低的框架被命名为根据的推断因子上框架,可以表达的生产规则。
以判断,学生掌握了知识作为一个例子,该框架规则如下:规则框架名称:国家决策规则,因素1:分数(“非常高,超过90”),因素二:阅读能力(100%),因素3:准确率(“很高,高于95%”或“高,70% - -94%”),因素4:运行时间(小于或等于平均最短时间),推断因素:判断学生的学习水平,“掌握”)。
这个框架对应的不同组合四个因素的值,可以简化为一个简单的没有嵌套表结构:规则(1,“掌握”,(S1, R1, C1和C2, T1))。
这里,“/”是用来表示”或“在规则之间的关系。因为Prolog不能表达的事实和规则的关系”或“在条款同时,回答问题的准确率可以分成两种情况之一的条款。
推断的因素对应于另一个框架,它可以进一步评价或建议学生的学习水平“掌握”,例如,规则帧的名字:学习水平是“掌握”因素1:水平的价值判断(“优秀”),因素二:认知能力的价值(“高”),因素3:教学策略的价值(“进入下一个单位”)。
4.4。策略推理机制
推理是一个过程,是从已知的条件,给出了相应的结果通过查询相关规则的战略基地。根据系统的特点和目标,采用数据驱动的方法如下:(1)初始化规则库已知事实并添加到规则库根据系统要求的格式。(2)根据当前学生的状态模型,已知事实(已知条件)中提取,添加到综合数据库中。(3)根据已知事实,规则库中现有的匹配规则。如果包含,执行步骤4;否则执行步骤7。(4)选择的规则和标记规则执行。如有必要,执行规则;否则结论将成为新的事实和被放入数据库。(5)搜索的综合数据库。如果有一个解决问题的办法在数据库中,它表明,问题已经解决了,解决过程完成。否则,返回步骤3。(6)如果有未使用的规则库中的规则,他们不匹配的事实在综合数据库中,这意味着这个问题没有解决,流程终止。(7)如果没有闲置的规则库中的规则,这意味着这个问题没有解决,流程终止。
如果解决方案的过程中失败了,这意味着系统没有记录这种情况到综合数据库中。系统应该给教学建议根据学生模型和基本教学原则。基本的教学原则是指在教学过程中有明显的规律(23]。虽然不能反映教师个人的教学经验,它仍然是按照基本教学科学有效的规则。系统的推理过程中,多个规则可能满足的条件。在这种情况下,规则的优先级应该设置为解决冲突的规则。
5。结论
实施大学英语课堂创新教学模式的研究在人工智能的时代可以促进英语教学改革。因此,在本文中,英语教学体系的教学模式提出了基于战略推理机制。通过引入人工智能的概念,学生模型和教师模型被设计成独立的教学内容与教学策略。通过系统数据库的设计和教学过程中,针对知识库的建设,适合英语教学策略推理机制,提出一种轻量级框架采用提供表示层、逻辑层、数据层,提高了开发效率。这是一个方便的系统移植和扩展,具有一定的实际应用价值;与此同时,它可以为各种教学系统的设计提供参考。
数据可用性
数据集可以在访问请求。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项工作是由湖北教育科学项目”建设研究基于创新能力培养的实践教学体系,”项目数量:2018 gb152。