基于人工智能技术的《单片机原理及应用》课程cai软件研制

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1、基于人工智能技术的《单片机原理及应用》课程CAI软件研制　　摘要：为了提高《单片机原理及应用》课程的教学效果和激发学生自主学习的积极性，开展对《单片机原理及应用》课程教学方法的改进研究。选择MSVisualStudio2012作为开发环境，运用人工智能技术和信息管理系统技术，设计了《单片机原理及应用》课程自主学习的总体方案，研制了《单片机原理及应用》课程计算机辅助教学（CAI）软件，并通过举例说明该自主学习方法的快速性和有效性。　　关键词：人工智能；单片机原理及应用；CAI软件；自主学习　　中图分类号：G642.3文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）45-0268-03

2、　　一、引言　　《单片机原理及应用》是自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器、等专业的核心课程。随着电子技术的飞速发展，单片机系列、型号、功能等也不断地更新换代，涌现出了许多《单片机原理及应用》方面的优秀教材和著作[1-3]，由于单片机的快速发展和广泛应用，促使许多教师在教学内容、方法及实验方面进行了大量的探讨和研究，如“微课程教学”、“MOOC教学”等应用已取得了较好的教学效果[4-8]。然而，人工智能技术应用于教育领域目前仍处于初始研究和探索阶段，其应用前景广阔，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。7　　基于“人工智能”中的“专家系统技术”，研究设计《单片机原理及应用》课程新型

3、教学平台的总体构架，研究课程知识的表述模型和知识获取的推理算法，建立知识表述规则集和构建专家系统知识库，以实现：　　（1）学生可以自主学习，基于知识树规则方便地获取该课程的全部知识点，学生随时提出的问题，均可及时获取答案；学生可及时获取单片机发展的新知识以及新的应用领域成果；　　（2）教师高效处理、分析和制作课程知识点信息，并将其进行规则表述，同时可对知识库进行不断的更新；随时可对课程的知识点进行增添、删除和修改，基于互联网技术获取新型单片机原理及相应的应用知识，不断更换新课程的教学内容；　　（3）基于互联网技术实现教师与学生之间的互动教学和学生与学生之间的协同学习；基于教堂教学、电子课

4、件、动画、视频等多媒体手段，以创造大规模、大数据、跨时空的学习模式。　　目前，在教育领域，基于人工智能研究的知识模块化表述和推理机制构成的专家系统是人工智能的代表之一，基于人工智能-专家系统在高密度、大规模的知识数据库上模拟人类的信息处理和决策过程，因此智能化的专家系统具备了教育功能、自学习功能、咨询功能及自适应功能等，将其应用于教育领域潜力巨大、用途广泛、快速高效。　　本文研究了《单片机原理及应用》CAI软件的研制方法，采用MSVisualStudio2012作为开发环境，结合人工智能技术，实现了智能搜索算法，达到了自主学习与自动答疑的目的。　　二、《单片机原理及应用》CAI系统设计7

5、　　为了提高本科生的教学质量，基于人工智能-专家系统技术研究《单片机原理及应用》课程的教学内容和教学方法改革措施，并可将其研究成果推广应用于自动化类专业相关课程建设；培养学生掌握本课程的基本原理和应用知识，引导其自主学习以提高分析问题能力、解决问题的能力及创新能力，实现学生与老师之间的互动，实现教学内容的不断更新和教学方法的不断完善。　　（一）《单片机原理及应用》课程总体设计　　分析目前本课程的教学内容和方法的局限性，提出《单片机原理及应用》课程教学内容和教学方法改革的总体方案。目前，普通高校《单片机原理及应用》课程所用教材的目录大致如图1中的实线部分所示。虚线表示可即时修改其中的相关内

6、容。　　（二）课程知识本体的表达模型　　知识的表示对专家系统来说至关重要。知识本体的表述包括事物、个体和对象等，研究其规则、过程和函数，构成应用程序所表述的知识内容，可以作用于表述各种对象类，具有普遍性和通用性。其表达方式如图2所示。　　（三）基于人工智能技术的课程教学内容和教学方法结构设计　　专家系统结构一般有六部分：知识库（KnowledgeBase）、数据库（DataBase）、推理机（InferenceEngine）、解释子系统（ExplanatorySystem）、人机接口（Man-machineInterface）和知识获取子系统（KnowledgeAcquisition）。

7、教学专家系统的基本结构如图3中的实线部分所示。7　　①知识厍：用于存储专家系统知识。主要用于收集和存储某领域教师、专家的经验，知识及书本知识、基本常识等。包括事物的表达方式，可行操作、事实和规则等；　　②综合数据库：综合数据库又称总体数据库或全局数据库，主要用于存放有关问题求解的假设、初始数据、目标、求解状态、中间结果以及最终结果；　　③推理机：推理机是专家系统的核心部分，用于模拟专家的思维过程、控制、协调整个专家系统的工作，它根据