人工智能及其教育应用

导论篇

第一章人工智能与教育

第一节自然智能与人工智能

一、自然智能

二、人工智能的定义

三、自然智能与人工智能的区别

第二节人工智能的发展及其研究领域

一、人工智能的发展

二、人工智能的应用领域

三、人工智能在教育中的应用

第三节教育的基本概念

一、教育的定义

二、教育的构成要素

三、教育对个体个性化的作用

四、人工智能与教育的关系

理论分析篇

第二章人工智能与个性化学习

第一节个性化学习概述

一、个性的概念

二、个性化及个性化学习

三、当前学校个性化学习的实现形式

四、从课程角度探索个性化学习

第二节机器学习

一、机器学习定义

二、机器学习系统

三、机器学习策略

四、人的学习与机器学习的关系

第三节人工神经网络

一、人工神经网络模型

二、人工神经网络的特点

三、人工神经网络的学习方式

四、人与人工神经网络的关系

第四节人工智能促进个性化学习

一、教育促进个性化学习

二、用人工智能理论解释学习过程和机理

三、用机器学习指导个性化学习

四、用人工神经网络的学习来指导个性化学习

第三章人工智能与逻辑思维能力的培养

第一节推理的基本概念

一、推理及其方式

二、推理的控制策略

第二节问题求解策略

一、搜索

二、状态空间图搜索策略

三、博弈对策

第三节人工智能与逻辑思维能力的培养

一、培养逻辑思维能力

二、推进逻辑学的发展

三、培养创造性思维

四、博弈在教学中的应用

第四章人工智能与信息素养

第一节信息素养概述

一、信息素养的概念

二、信息素养的内涵

三、信息素养培养的意义

第二节国内外教育技术标准

一、信息时代对人们信息素养的要求

二、教育技术标准与信息素养

三、我国的教育技术标准

四、美国国家教育技术标准

第三节人工智能对信息素养培养的影响

一、信息意识

二、信息知识

三、信息能力

四、信息伦理道德

五、信息协作与评价

第四节中小学师生信息素养的现状与对策

一、中小学生信息素养的现状分析

二、教师信息素养现状分析

三、培养信息素养的对策

第五章专家系统

第一节专家系统的概念

一、专家系统的定义

二、专家系统的特点

三、专家系统的类型

四、专家系统的结构与工作原理

第二节专家系统的开发工具

一、开发工具的分类

二、典型工具介绍

第三节专家系统实例

一、外伤和肿瘤医疗教学系统

二、“行动者”模型

三、多代理学习环境模型

实践应用篇

第六章智能授导系统的理论与技术

第一节ITS的概念与发展

一、ITS的发展历程

二、ITS的定义

三、ITS的特征

第二节ITS的结构与研究现状

一、ITS的系统构成

二、ITS的研究现状

第三节ITS的理论与技术基础

一、ITS的理论基础

二、A1支持

第四节Agent技术

一、Agent概述

二、Agent的定义与特性

三、多Agent系统

第七章分布式ITS的设计与开发

第一节分布式ITS的体系架构

一、系统体系结构

二、系统中各Agent的结构与功能

第二节虚拟学习环境的创建

一、虚拟学习场景

二、虚拟教室

三、多人在线交互环境

第三节分布式ITS中的个性化学习

一、个性化学习特征

二、个性化学习过程

第八章机器人教育

第一节教学机器人概述

一、机器人定义

二、教学机器人

三、教学机器人的特性

四、教学机器人的产品

第二节机器人教育的意义

一、机器人教育的产生与发展

二、机器人促进教育的改革

三、机器人辅助教学的作用

第三节机器人竞赛

一、国内外赛事

二、机器人竞赛的教育价值

第四节中小学机器人教学

一、开展中小学机器人教学的理论支持或依据

二、机器人学科教学的目标

三、机器人学科教学内容

四、教学策略

第五节虚拟机器人教学平台的设计

一、开发虚拟机器人平台的必要性

二、国内外研究现状

三、教学平台开发

第九章人工智能与教育游戏

第一节游戏的特征及其对教育的影响

一、游戏的特征

二、游戏对教育的影响

第二节教育游戏

一、教育游戏的界定

二、教育游戏的特点

三、教育游戏的研究现状

第三节人工智能游戏的相关概念

一、游戏的智能性

二、定性和非定性人工智能

三、现有的游戏智能技术

四、人工智能游戏的现状与未来

第四节游戏中的人工智能

一、角色的运动

二、追逐与躲避

三、群聚

四、路径搜索

五、智能搜索引擎

第五节游戏开发工具及其应用

一、VirtoolsDEV工具

二、RPG工具

三、FPS工具

四、语言工具

五、开发工具选择的思考

第六节人工智能游戏开发案例

一、客户端与服务器的通信机制

二、非玩家角色的智能躲避

三、基于规则的对抗型游戏中的攻击预测

参考文献

　　本书分为三个篇章。第一篇是导论篇，介绍了人工智能的定义、发展、应用领域、国内外的研究现状以及教育的定义与要素，阐明了人工智能与教育的关系。第二篇是理论分析篇，包括第二、三、四、五章，根据人工智能的知识和技术，从理论角度全面剖析人工智能对教育的影响。第三篇是实践应用篇，包括第六、七、八、九章，借鉴国内外学者的研究成果和开发方法，结合作者的教学和系统开发实践，提出了一些新的观点和思路，并给出了部分实现案例。　　本书从理论和实践应用两个层面对人工智能在教育领域的应用展开研究。首先，从理论层面，剖析了机器学习、人工神经网络、推理、问题求解策略及专家系统对教育教学中的个性化学习、逻辑思维能力及信息素养等方面的作用与影响；其次，从实践应用层面，对人工智能技术在智能授导系统、机器人教学以及教育游戏等方面的具体应用进行了深入探讨。　　本书读者对象为从事人工智能技术教育的教师，教育技术类、计算机应用类的本科生、研究生以及相关专业工程技术人员。【作者简介】　　李鸣华，1966年生，浙江金华人。软件工程硕士。1989年毕业于西安电子科技大学，后赴浙江大学、国防科技大学访问研究和学习，现为浙江师范大学现代教育技术中心副主任，教师教育学院副教授。主要从事人工智能和现代教育技术研究。先后主持省级课题一项，参与国家和省级课题数项，在《电化教育研究》、《中国电化教育》、《现代教育技术》、《中国教育信息化》等刊物发表论文多篇。