運用人工智慧來了解國小學生之學習傾向之探討
彭亦鴻
國立高師大工業科技研究所碩士班
一、序論
九年一貫課程實施到現在已經有三年的時間了。當初教育部因應「教改」的需求而頒布九年一貫課程綱要，將原本的學科做了部份的調整，變成七大領域。而原本以教師為中心的課程，也轉變成以學生為中心。這一連串的改革之下，教師對於學生的學習是以能力指標來檢視，而學生對於自己的學習傾向是什麼？以及對自己未來的發展有所助益，是本研究想探討的方向。
二、文獻探討
（一）九年一貫課程
1.學習領域為學生學習之主要內容，而非學科名稱，除必修課程外，各學習領域，得依學生性向、社區需求及學校發展特色，彈性提供選修課程。
2.各學習領域主要內涵：
（1）語文：包含本國語文、英語等，注重對語文的聽說讀寫、基本溝通能力、文化與習俗等方面的學習。
（2）健康與體育：包含身心發展與保健、運動技能、健康環境、運動與健康的生活習慣等方面的學習。
（3）社會：包含歷史文化、地理環境、社會制度、道德規範、政治發展、經濟
活動、人際互動、公民責任、鄉土教育、生活應用、愛護環境與實踐等方面的學習。
（4）藝術與人文：包含音樂、視覺藝術、表演藝術等方面的學習，陶冶學生藝文之興趣與嗜好，俾能積極參與藝文活動，以提昇其感受力、想像力、創造力等藝術能力與素養。
（5）自然與生活科技：包含物質與能、生命世界、地球環境、生態保育、資訊科技等的學習、注重科學及科學研究知能，培養尊重生命、愛護環境的情操及善用科技與運用資訊等能力，並能實踐於日常生活中。
（6）數學：包含數、形、量基本概念之認知、具運算能力、組織能力，並能應用於日常生活中，了解推理、解題思考過程，以及與他人溝通數學內涵的能力，並能做與其他學習領域適當題材相關之連結。
（7）綜合活動：指凡能夠引導學習者進行實踐、體驗與省思、並能驗證與應用所知的活動。包含原童軍活動、輔導活動、家政活動、團體活動、及運用校內外資源獨立設計之學習活動。
（二）人工智慧
1.定義：一個電腦系統具有人類的知識和行為，並具有學習、推理判斷來解決問題、記憶知識和了解人類自然語言的能力。人工智慧的產生過程則 是：對於人類因問題和事物所引起的刺激和反應，以及因此所引發的推理、解決問題、學習、判斷及思考決策等過程，將這些過程分解成一些基本步驟，再透過程式設計，將這些人類解決問題的過程模組化或公式化，使得電腦能夠有一個結構的方法來設計或應付更複雜的問題。這套能夠應付問題的軟體系統，即稱之為人工智慧系統。人工智慧是一種技術，而不是一項產品。它的目的是讓電腦更能了解一般化的事物。
2.人工智慧中的專家系統：
一個以知識法則為依據，以推理為方法之智慧型程式。
專家系統的架構可以分為五個部份：
（1）知識庫（knowlege base）儲存專家用以解決問題的知識。
（2）推理機（inference mechanism）用以控制推理過程。
（3）使用者介面（user interface）乃是提供使用者友善的解釋說明及諮詢功
能之介面。
（4）知識擷取介面（knowlege acquisition interface）乃是提供編輯、增修
知識庫功能之介面。
（5）工作記憶區（working memory）儲存推理過程中之事實。
知識庫是與問題領域相關的部份，儲存解決特定問題的知識。推理機是與
問題領域獨立的部份，當其配合不同的知識庫運作時，可解決不同的問題。
專家系統就是可以幫助專家做事業性的諮詢及判斷的系統。
專家系統最主要是依據使用者所輸入的特徵來判斷結果，如醫學上的MYCIN，是醫學界最早的專家系統，它可以依據使用者所輸入的病狀及病歷表來診斷病人的病況。
雖然專家系統可以代替專家做很多事，但它只是居於一個輔助的地位，而無法完全替代專家，因為專家系統中有一些特徵的輸入，還是必須仰賴專家，況且某些時候會有許多意外情況的發生，還是要由專家做專業的判斷及處理。
專家系統(Expert System)一直是電腦科學中的人工智慧(Artificial Intelligence)研究者的熱門話題。顧名思義，專家系統便
是具有如同人類專家一般，能對特定領域的問題做判斷，解釋及認知的一組電腦程式。但由於此特定領域可大可小，且對「認知」的定義亦有不同解釋，故可有小如某些所謂「汽車辨識專家系統」只能依照汽車外型等幾項特徵辨認十種車。亦有大如某些實驗階段的超大型醫學專家系統，可依據十二萬個不同的醫學表徵分辨八千個疾病。儘管專家系統的定義未盡明確，但基本上，當此系統所能處理的問題其複雜性及對專業知識的需求相近或高於人類專家，且其表現(performance)亦相近或超過人類專家時，我們便可稱之為專家系統
（三）學習傾向
指學生對於七大學習領域之中偏好的程度而言。
三、研究問題與假設
n
以學生自我導向的「學習傾向」和九年一貫中的「七大學習領域」的成就比較其中之相對應關係。
n
「學習傾向」高，則「學習成就」較高。
n 「七大學習領域」之間可能存在的相對應關係。
三、研究方法
（一）專家系統的建立
學習傾向伺服器採用Java語言來設計，其核心包含專家系統JESS。啟動學習傾向伺服器後，學生的各領域學習成就將傳入伺服器中，伺服器從資料庫取得學習者的各項學習參數後，會傳入專家系統做學習傾向診斷，診斷結果會傳回至伺服器及資料庫做儲存。
（二）資料庫
資料庫係紀錄學生學習基本資料、各領域學習成就、診斷結果、教學建議、專家系統的知識庫及規則庫。
（三）系統評估
專家系統原型建置、測試，檢查每一個評量指標是否都包含在決策樹中，然後將專家系統應用於學生學習傾向診斷。
（四）結論與建議
學生學習傾向的診斷主要的目的在了解學生的學習狀況，以做為教師改進教學策略的參考。