基于Agent的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)研究

何玉新

(吉林農(nóng)業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 四平 136001)

基于Agent的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)研究

何玉新

(吉林農(nóng)業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 四平 136001)

遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)成為現(xiàn)代教學(xué)中的一種新模式和發(fā)展方向，但是絕大多數(shù)的遠(yuǎn)程教學(xué)缺乏智能化和個(gè)性化，通常不能同時(shí)滿足學(xué)生的要求。因此構(gòu)建智能化，個(gè)性化的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)成為遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中的熱點(diǎn)問題。本文在分析Agent技術(shù)的基礎(chǔ)上提出Agent的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，并且定義了系統(tǒng)中各模塊的用途和意義，從而使遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)更智能化和個(gè)性化。

Agent技術(shù);遠(yuǎn)程教學(xué);個(gè)性化;智能化

0 引言

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，遠(yuǎn)程教學(xué)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)中教學(xué)方面的重要模式。遠(yuǎn)程教學(xué)是學(xué)生與教師、學(xué)生與教學(xué)組織之間主要采取多種媒體方式進(jìn)行系統(tǒng)教學(xué)和通信聯(lián)系的教學(xué)形式，是將課程傳送給校園外的一處或多處學(xué)生的教學(xué)。遠(yuǎn)程教學(xué)不受時(shí)間、空間和地點(diǎn)的限制，通過互聯(lián)網(wǎng)社會(huì)上的任何人都可以隨時(shí)隨地的通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)，選擇自己想要得到的教學(xué)?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程教學(xué)是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型教學(xué)方式。計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，特別是因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展，使遠(yuǎn)程教學(xué)的手段有了質(zhì)的飛躍，成為高新技術(shù)條件下的遠(yuǎn)程教學(xué)。這種遠(yuǎn)程教學(xué)方式的代價(jià)成本較低，為人們節(jié)省了時(shí)間。但是遠(yuǎn)程教學(xué)沒有達(dá)到完全的個(gè)性化和智能化，因?yàn)檫h(yuǎn)程教學(xué)常常無法同時(shí)滿足每個(gè)人的需求，很多教學(xué)系統(tǒng)都是強(qiáng)制學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)提供的教學(xué)內(nèi)容，很少給予相應(yīng)的建議和幫助，靈活性較差，這樣大大降低了遠(yuǎn)程教學(xué)的效率。

1 Agent技術(shù)

1.1 Agent的主要特點(diǎn)

Agent廣義上包括人類、物理世界的機(jī)器人和信息世界的軟件機(jī)器人，狹義上指信息世界中的軟件機(jī)器人或稱軟件Agent。它代表用戶或其他程序，以主動(dòng)服務(wù)的方式完成一組操作的機(jī)動(dòng)計(jì)算實(shí)體。Agent的主要特點(diǎn)：

(1)自治性：Agent可以在沒有其他人的干預(yù)下獨(dú)立運(yùn)作，對(duì)自己的行為和狀態(tài)有控制能力。

(2)反應(yīng)性：Agent能夠分析周圍的環(huán)境，并對(duì)環(huán)境的變化作出相應(yīng)的反應(yīng)

(3)能動(dòng)性：Agent對(duì)環(huán)境的變化作出的反應(yīng)并不是簡(jiǎn)單的反應(yīng)，是能夠接收到啟動(dòng)信息，作出有一定目標(biāo)的能動(dòng)的行為。

(4)學(xué)習(xí)性：Agent作為獨(dú)立的計(jì)算實(shí)體能夠自學(xué)習(xí)，能將從學(xué)習(xí)者處得來的興趣，學(xué)習(xí)情況等信息轉(zhuǎn)化為內(nèi)部的資源存儲(chǔ)到知識(shí)庫(kù)里，建立起學(xué)生的個(gè)性化模式。

(5)社會(huì)性：Agent通過某種通訊語言和其他代理人進(jìn)行交互活動(dòng)。

(6)協(xié)作性：Agent能通過各種通訊協(xié)議和其他代理進(jìn)行信息交流，并可以相互協(xié)作共同完成復(fù)雜的任務(wù)。

(7)移動(dòng)性：Agent具有移動(dòng)能力，即為完成自己的任務(wù)，可以從某地移動(dòng)到其他地方。

1.2 Agent的體系結(jié)構(gòu)

Agent的體系結(jié)構(gòu)是指構(gòu)造Agent的特殊方法學(xué)，它描述了組成Agent的基本成分及其作用、各成分的聯(lián)系與交互機(jī)制、如何通過感知到的內(nèi)外部狀態(tài)確定Agent應(yīng)采取的不同行動(dòng)的算法，以及Agent的行為對(duì)其內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境的影響等等。目前，人們已提出的Agent的體系結(jié)構(gòu)大致可分為以下三類。

(1)審慎式體系結(jié)構(gòu)(Deliberative Architecture)

該體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是Agent中包含了顯式表示的世界符號(hào)模型，Agent的決策是通過基于模板匹配和符號(hào)操作的邏輯(或準(zhǔn)邏輯)推理作出的，如同人們通過“深思熟慮”后作出決定一樣，因此被稱為審慎式的體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)在(分布式)人工智能領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。我們可以認(rèn)為構(gòu)造經(jīng)典的基于知識(shí)的系統(tǒng)，就是按照這種體系結(jié)構(gòu)構(gòu)造Agent的雛形的。因此，也可以說該體系結(jié)構(gòu)的存在與現(xiàn)代人工智能的歷史一樣長(zhǎng)。

(2)反應(yīng)式體系結(jié)構(gòu)(Reactive Architecture)

該體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是Agent中包含了感知內(nèi)外部狀態(tài)變化的感知器、一組對(duì)相關(guān)事件作出反應(yīng)的過程，和一個(gè)依據(jù)感知器激活某過程執(zhí)行的控制系統(tǒng)，Agent的活動(dòng)是由于受到內(nèi)外部某種"刺激"而發(fā)生的，因此被稱為反應(yīng)式的體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)在目前主流的分布式系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位。因此，也可以說該體系結(jié)構(gòu)的存在與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的歷史一樣長(zhǎng)。

(3)混合式體系結(jié)構(gòu)(Hybrid Architecture)

該體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是Agent中包含了審慎式和反應(yīng)式兩個(gè)子系統(tǒng)，通常這兩個(gè)子系統(tǒng)是分層次的，前者建立在后者的基礎(chǔ)之上。這種體系結(jié)構(gòu)的研究與實(shí)驗(yàn)?zāi)壳霸谌斯ぶ悄茴I(lǐng)域較為活躍，我們認(rèn)為有關(guān)成果將對(duì)分布式系統(tǒng)中Agent應(yīng)用功能的增強(qiáng)產(chǎn)生直接影響。

2 Agent的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照軟件工程的設(shè)計(jì)思想，結(jié)合遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)，如圖1所示，將遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)分為三個(gè)模塊，分別為個(gè)性化選擇模塊，中間代理模塊，數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。

2.1 個(gè)性化選擇模塊

個(gè)性化選擇模塊設(shè)計(jì)用戶的接口，包括學(xué)習(xí)者個(gè)性化界面，教師個(gè)性化界面和管理員個(gè)性化界面。包括用戶瀏覽器界面Agent，作業(yè)表現(xiàn)工具，答疑表現(xiàn)工具，交流表現(xiàn)你根據(jù)和管理表現(xiàn)工具。

2.2 中間代理模塊

當(dāng)學(xué)習(xí)者登陸后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成學(xué)生代理Agent輔助學(xué)習(xí)者語系統(tǒng)交互，

圖1 Agent的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)模塊

指導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行學(xué)習(xí)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的實(shí)際情況，尋找合適的策略給學(xué)習(xí)者，并且在學(xué)習(xí)結(jié)束后將學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記過反饋給數(shù)據(jù)庫(kù)。在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)期間，學(xué)生Agent和個(gè)性分析Agent之間的交互很繁忙，學(xué)生Agent提供的學(xué)生學(xué)習(xí)狀況由個(gè)性分析Agent進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果傳遞給學(xué)生，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)。

當(dāng)教師登陸后，教師Agent根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好，選用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，制定個(gè)性化教學(xué)方案，選擇合適的知識(shí)傳授給學(xué)生，監(jiān)督和評(píng)價(jià)學(xué)生的行為，實(shí)時(shí)回答學(xué)生的提問。還可以通過組織網(wǎng)上作業(yè)，考試等安排來實(shí)現(xiàn)教授內(nèi)容的因人而異。

當(dāng)管理者登陸后，管理者對(duì)教學(xué)的整個(gè)情況進(jìn)行宏觀調(diào)控。管理者登陸時(shí)，一旦激活管理者Agent就一直處于活動(dòng)狀態(tài)，隨時(shí)響應(yīng)用戶Agent的請(qǐng)求。管理Agent主要包括成員管理，信息管理和寫作過程管理等。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊

數(shù)據(jù)庫(kù)模塊主要包括系統(tǒng)所有的物理數(shù)據(jù)，包括課件庫(kù)、作業(yè)庫(kù)、考試庫(kù)，還有學(xué)生的個(gè)性化信息，教師的個(gè)性化信息。課件庫(kù)的主要作用是存儲(chǔ)各種教材的相應(yīng)課件，存放和管理相關(guān)領(lǐng)域的所有知識(shí)。作業(yè)庫(kù)包括教師給學(xué)生提供的課后作業(yè)，并有相應(yīng)的答案和解題指導(dǎo)?？荚噹?kù)中的試題都有知識(shí)點(diǎn)，難度，類型的屬性，試題不僅包括試題本身還包括具體的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和答案。學(xué)生的個(gè)性化信息記錄學(xué)生的個(gè)人資料，包括學(xué)號(hào)、姓名、年齡，同時(shí)也記錄學(xué)習(xí)時(shí)間、次數(shù)。教師的個(gè)性化信息記錄教師的資料，負(fù)責(zé)的學(xué)生學(xué)號(hào)姓名，學(xué)生的作業(yè)、考試、掌握知識(shí)的情況。以數(shù)據(jù)庫(kù)中的學(xué)生個(gè)性化信息為例，適用XML實(shí)現(xiàn)學(xué)生的基本信息的代碼如下，該代碼只是簡(jiǎn)單的的實(shí)例，真正實(shí)現(xiàn)的代碼需要很長(zhǎng)。

3 結(jié)語

Agent技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，可以較好的實(shí)現(xiàn)教學(xué)系統(tǒng)的智能化，個(gè)性化，實(shí)時(shí)化以及交互化。利用Agent技術(shù)，教師可以針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)水平進(jìn)行因材施教，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué);學(xué)生與學(xué)生之間，學(xué)生與教師之間，教師與教師之間可以實(shí)現(xiàn)相互合作，使整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)能夠最優(yōu)化，提高系統(tǒng)的效率。隨著人工智能和信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化，智能化的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)將成為將來教學(xué)的主要方式，尤其利用Agent技術(shù)，在教學(xué)的效果與教學(xué)模式上都遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的教學(xué)系統(tǒng)。

［1］ 何炎祥，陳荃萌.Agent和多Agent系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2001.

［2］ 岳永恒.基于Agent教學(xué)系統(tǒng)中關(guān)鍵問題的研究［D］.長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2005.

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［4］ 楊紅穎，王向陽，趙紅.一種基于多Agent的遠(yuǎn)程教學(xué)模型框架［J］.現(xiàn)代遠(yuǎn)程距離教育，2005(2)：53-57.

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責(zé)任編輯：吳旭云

The study of distance teaching system based on Agent

HE Yu-xin
(Jilin Agriculture Engineering Polytechnic College，Siping 136001，China)

The distance teaching system has become a new mode and development direction in modern education，but most of which lack intellectualization and individualization and usually cannot meet the requirements of students.Therefore，the construction of intellectualized and individualized distance learning system becomes a hot issue.Based on analyzing Agent technology，this article presents the study and design of Agent distance teaching system and defines the use and significance of each module so as to realize intellectualized and individualized distance teaching system.

Agent technology;distance teaching;individualization;intellectualization

TP393

A

1009-3907(2010)08-0074-03

2010-06-20

何玉新(1974-)，女，吉林四平人，講師，主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的研究。