基于教育机器人的授课系统的设计与实现

一、引言

在最近几年当中人工智能技术的发展对社会各个领域都产生了极为深远的影响, 对于教育领域也不例外, 人工智能技术在教育领域中的促进了教育机器人技术的发展, 但是从总体上来说教育机器人自动授课目前阶段还没有完全实现, 在实际中的应用还存在着许多需要进一步改革与完善的地方。基于此种情况, 在本文当中笔者对相关问题进行了必要的研究与分析, 现报道如下。

二、系统设计

(一) 系统设计目标

根据现阶段的物联网以及人工智能技术的发展, 该教育机器人自动授课系统那个需要实现一下几个方面的目标: (1) 具备简单的语言交互功能, 即该教育机器人能够实现与学生之间的简单对话, 并实现与学生之间的信息交互, 将从学生所获得的信息反馈到数据库当中, 并为学生提供必要的信息; (2) 以学生为中心, 实现对信息的有效加工, 即可以对学生的实际需求进行研究与分析, 并结合学生的需求对相关信息进行加工处理, 并将信息传递给学生; (3) 制定学习建议。该智能机器人还需要具备最基本的学习辅助功能, 即机器人可以根据学生的学习情况给于学生必要的引导以及必要的学习建议, 从而促进学生的学习[1]。

(二) 系统硬件设计

针对上文中所提到的设计目标, 该系统的硬件设计主要需要包含以下几个方面的内容: (1) 传感机器人, 该机器人相对于传统的机械机器人之间存在着较大的差异, 该机器人需要配置传感器、控制器以及对应的机械装置, 从而满足对相关命令的执行, 同时也能实现对学生学习信息的搜集, 从而满足教学工作对信息的基本需求; (2) 编程环境, 在系统还必须要具备信息显示窗口以及编程环境, 因此, 单纯依赖与单片机无法实现, 因此, 在进行硬件系统设计时还增加了一台PC机作为编程环境; (3) 信息传输系统, 在该系统当中还需要内置Internet、射频识别等信息传输系统, 只有增加这部分系统硬件才能满足智能化程度的进一步提升[2]。

(三) 系统软件设计

该系统的软件主要由三个不同的模块组成: (1) 语音部分, 该系统需要实现与学生之间的简单交流, 因此, 需要内置语音系统, 通过该系统的应用不仅能实现语言的输入, 同时还能实现语言的输出, 从而满足最基本的信息交互要求; (2) 数据库部分。数据库是实现教学信息存储以及信息调用的基本场所, 因此, 还必须要增加数据库部分; (3) 系统界面, 由于编程等工作的要求, 系统软件还需要增加系统界面, 由于在硬件设计中直接增加了PC机, 在本文当中系统界面直接采用Windows操作系统。

三、关键功能实现

(一) 登录界面设计

该教学系统需要根据不同学生的学习情况给予对应的指导, 因此, 不同学生也需要将自己的信息与资料村存在数据库当中, 因此, 还需要为学生提供对应的登录功能。在该系统当中登录界面为一个对话框, 在该对话框当中增加并设计了课程标题与图片, 同时还设置了学生信息以及登录密码, 学生可以通过输入学号以及密码的方式登陆到自己的界面当中, 并在界面内进行相关内容的学习。在学生登录到系统之后, 语音系统自动激活, 准备与学生进行信息沟通与互动, 进而满足学生进一步学习的需求[3]。

(二) 选择界面设计

在以学生为主体的学习系统中, 学生为了课程学习需要查阅课程资料, 进行练习和测验, 并期望在过程中得到老师的指导和建议。基于此设计了以课件浏览、教案查询、配套练习。课程测试为主要内容的学习内容功能选择。对课件和教案的查询, 主要采用将存放在数据库中的课件和教案直接为学生打开的方法, 打开课件或者教案时是以章节为单位进行。同时考虑到在实际学习当中练习模块是学生较为常用的模块, 因此, 在该系统当中单独设计了一个登录界面, 同时在该界面当中为不同的学生提供了难度不同的配套练习, 从而满足不同学生对于练习难度的实际需求[4]。

(三) 语音设计

在该系统设计当中语音系统设计是决定整体系统智能性的重要因素, 为了提升语音系统的稳定性, 在本文的研究当中语音规则的构建采用科大讯飞公司所推出的语音合成系统5.0中所采用的语音规则, 同时为了方便不同用户的使用, 将整体语音系统划分为文本识别与命令识别两种不同的方式, 用户不仅可以直接通过语音与系统进行沟通与交流, 同时还能够通过屏幕上的文本输入来实现与语音之间的沟通与交流, 通过这种方式能够避免因为语音识别本身可能存在的问题所导致的信息交互障碍[5]。

四、结语

随着人们对于自动化与智能化要求程度的不断提升, 教育机器人的发展与应用已经具有一定的必要性, 在本文当中笔者对一种基于教育机器人的授课系统进行了研究与分析, 通过该系统的应用能够进一步提升教育机器人的智能化程度, 从而促进教育机器人的进一步发展, 希望能对我国教育事业以及人工智能化事业的发展能够有所帮助。

摘要：自动化与智能化技术也推动了教育事业的发展, 在最近几年当中智能化教育也获得了进一步发展。为了促进人工智能技术在教育领域中的进一步广泛应用, 在本文当中提出了一种基于教育机器人的授课系统, 通过该系统的应用能够有效提升教育机器人的智能性, 从而提升教学效率。

关键词：教育机器人,授课系统,设计,实现

参考文献

[1] 陈凯泉, 何瑶, 仲国强.人工智能视域下的信息素养内涵转型及AI教育目标定位——兼论基础教育阶段AI课程与教学实施路径[J].远程教育杂志, 2018, 36 (01) :61-71.

[2] 陈凯泉, 沙俊宏, 何瑶, 王晓芳.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[J].远程教育杂志, 2017, 35 (05) :40-53.

[3] 马玉慧, 柏茂林, 周政.智慧教育时代我国人工智能教育应用的发展路径探究——美国《规划未来, 迎接人工智能时代》报告解读及启示[J].电化教育研究, 2017, 38 (03) :123-128.

[4] 闫志明, 唐夏夏, 秦旋, 张飞, 段元美.教育人工智能 (EAI) 的内涵、关键技术与应用趋势——美国《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研发战略规划》报告解析[J].远程教育杂志, 2017, 35 (01) :26-35.

[5] 何哲.通向人工智能时代——兼论美国人工智能战略方向及对中国人工智能战略的借鉴[J].电子政务, 2016, (12) :2-10.