基于数字孪生技术的智慧教学模式创新研究

随着物联网、大数据、人工智能的飞速发展,新一代信息技术与教育业深度融合;数字孪生技术的不断革新为市政工程、土木工程等专业的教学改革提供新契机,也成为教育创新研究的新方向。该文借鉴数字孪生技术在工业领域的成功模式,研究其在智慧课程教学模式改革中的应用;通过对数字孪生智慧教学的特点及数字化教学的发展历程进行系统梳理,提出数字孪生智慧教学新模式体系的设计和构建要素;最后,提出数字孪生技术在未来市政工程教学中的应用前景,期望能够实现物理实体教学与智慧信息教学交互与共融,在国家数字化教育大背景下更好地培养新工科人才。

基于虚拟导师的精准就业指导平台研究与应用

高等学校的毕业生就业问题一直是广大社会群众的关注焦点,做好毕业生就业工作是保障和改善民生的重要内容,也是推动高等教育事业持续健康发展的迫切需要。科技新时代背景下网络的迅速发展引起了巨大的改变,也更进一步推动了高等教育事业可持续健康发展的大众化进程,促使就业指导平台应运而生。然而就业指导平台对学生的个性化培养和对教学与就业资源的未能精准利用,导致出现高校就业指导平台利用率较低、资源严重浪费等现象。该文从提高学生就业率的角度出发,引入虚拟导师的概念,创建基于虚拟导师的精准就业指导大数据平台,实现全程化、专业化、信息化、个性化、精准化的就业指导服务。应用实践表明,平台提升了大学生就业指导的精准性,提高了大学生的就业几率。

人工智能2.0重塑学习的技术路径与实践探索——兼论智能教学系统的功能升级

人工智能(AI)经历了60余年的发展积累起强大的技术基础,近十年来,AI走过计算智能、感知智能之后,正在迅速向认知智能迈进,人工智能已从仅被精英小众群体认知与使用的1.0时代,走进被各行各业大量应用的2.0时代。伴随自然语言理解、表情识别、教育大数据、虚拟现实及机器人等技术的飞速发展与应用,引入这些技术之后的新型智能教学系统,正在对知识的表征形式及学习过程实施智能化改造与重塑,并即时捕捉与感知、分析学习者的学习状态,自动测评、学习分析、情绪感知、仿真教学及智能陪伴等成为智能教学系统的应有功能。未来的智能教学系统将基于大数据智能与跨媒体智能协同,支撑精准的学情判断和科学的学习路径推荐,教育中的人工智能将走向人机协同的增强智能。

虚拟导师系统设计及其实现

针对本科生导师指导的学生多、任务重的现状,设计了虚拟导师系统的功能模块、仙鹤模块、技术模块和运行流程,提出了该系统的开发环境、运用的工具和主要技术,说明了核心模块的实现方法。通过本系统实现人机结合,对降低导师工作强度,提高导师工作的层次和效率具有重要的实际意义。

基于MAS的虚拟导师资源自组织协同机制研究

为解决学习者个性化教学过程中,教学资源分配缺乏个性化、针对性,导致线上教学、培训效果不佳的问题,在深入研究高校人才培养模式的基础上,引入虚拟导师教学机制,展开基于虚拟导师的教学资源自组织协同机制的研究。通过构建虚拟教师资源自组织模型,为个性化人才培养提供理论支撑;提出基于MAS(multi-agent systems,多智能体系统)的资源自组织协同机制,实现资源个性化定制分配,为学习者定制个性化培养方案;设计基于MAS的虚拟教师资源自组织系统,将其应用在高校就业技能培养过程中,为学习者提供适用于自身特征的科研环境与学习资源。应用实践表明,基于MAS的虚拟教师资源自组织系统能够为学习者提供个性化科研环境与学习资源,实现了个性化培养,有效提高了学习者的学习积极性。

基于远程虚拟实验的实时智能指导系统

提出了一个基于远程虚拟实验的实时智能指导系统(intelligent tutoring system,ITS),该系统用来模拟教师的决策,在虚拟实验过程中给学生提供实时指导.该系统扩展了传统的ITS四库体系结构,并运用面向对象的技术,设计和实现了多级知识库结构和混合模式的多级目标推理机.详述了该实时智能指导系统的知识库结构、知识表示和推理技术,并通过实例验证了该系统的可行性和有效性.

基于远程教育的虚拟导师模型构建

远程教育作为传统教学模式在信息时代的补充,自其诞生之日起就得到了广大教育工作者的关注。在分析目前远程教育模式不足的基础上,针对当前远程教育模式存在教学模式单一、教学内容缺乏针对性、反馈不及时、学习者学习过程缺乏监督等缺点,以个性化教学理论为指导,设计了一种以多Agent系统为工作机理的虚拟导师模型。首先,对Agent技术进行研究,分析Agent技术的特点,阐明以Agent作为实现个性化教学,构建虚拟导师模型的原因,并给出虚拟导师的定义;其次,从模型指导思想、工作流程和模型构建三个方面说明模型设计的过程;再次,详细说明模型的各部分结构和工作机制;最后,以模型为指导,设计虚拟导师系统,通过系统应用效果分析,例证模型的可行性。应用效果表明虚拟导师模型在一定程度上实现了个性化教学,弥补了当前远程教育模式的不足。

“虚拟导师环境”下的计算机实践教学体系研究

本文研究了"虚拟导师环境"下的计算机实践教学体系结构,把计算机实践教学体系分成三个模块来研究:课程实验、课程实训和创新实验。在每一个模块中结合高校在实践教学中的探索,构建了"虚拟导师环境"下的实践教学体系。最后,结合实例,讲述了在"虚拟导师环境"下,计算机实践课程的教学过程。

一种应用虚拟发音头像的普通话聋儿言语康复系统

本文介绍了一种新型的包含虚拟发音人头像的语言训练系统并对该系统在听障儿童语言康复训练中的实用性进行了研究。该系统以虚拟三维发音人头像的形式再现了汉语中常见的20个单音节字的发音动作,并将之用于语言康复训练。系统运用EMA(三维电磁发音仪)设备采集内部及外部发音器官运动轨迹作为驱动数据,有效模拟了汉语发音。此外,系统还包括一个听力训练模块和一个朗读训练模块,用于辅助聋儿的发音康复训练。文章对系统发音模拟功能的准确性进行了人工评估,并应用系统对两名4至5岁之间的聋儿进行了初步的康复训练。初步评估及训练的结果表明:系统的发音模拟功能可有效模拟发音器官的动作,有助于提高听障儿童的语言能力;同时,系统的设计风格较易获得幼儿认同。研究证明,本系统在听障儿童发音训练方面是有效的,具有较高的应用价值。

具有智能化指导系统的仿真实验的设计与实现

设计性实验操作灵活复杂,实验方案灵活多样,同一实验内容可用多种方法、步骤实现。为了在设计性实验中给予学生全面有效指导信息难题,本文应用组件技术设计了智能指导系统。系统建立了基于实验内容的实验方案标准库,通过指导算法接口与可设计性实验相关联,将学生实验中当前实验仪器状态与实验方案标准库中的方案进行比较,及时给学生全面的指导信息。本文以超声光栅测声速实验为例,说明了系统的可行性和有效性。