網(wǎng)絡(luò)答疑系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄭煒冬 江耿豪

韓山師范學(xué)院 廣東潮州 521041

網(wǎng)絡(luò)答疑系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄭煒冬 江耿豪

韓山師范學(xué)院 廣東潮州 521041

為提高網(wǎng)絡(luò)答疑的效率，對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)答疑方式進(jìn)行比較分析，以C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程答疑系統(tǒng)為例，從系統(tǒng)用戶(hù)、體系結(jié)構(gòu)、功能模塊方面闡述網(wǎng)絡(luò)答疑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從關(guān)鍵算法和技術(shù)路線(xiàn)方面介紹答疑系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。答疑系統(tǒng)在提高效率、降低成本、調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)信息素養(yǎng)方面成效明顯。

網(wǎng)絡(luò)教育；答疑系統(tǒng)；答疑方式

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)資源的不斷完善，網(wǎng)絡(luò)教育逐漸普及。答疑、解惑作為教學(xué)活動(dòng)中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，也是影響網(wǎng)絡(luò)教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要方面。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的效果調(diào)查中，64.9%的學(xué)生認(rèn)為有問(wèn)題不能及時(shí)向教師反饋是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)存在的最大問(wèn)題，而有74%的學(xué)生在關(guān)于影響學(xué)習(xí)最大障礙的調(diào)查中也提出了同樣的問(wèn)題[1]。如何實(shí)現(xiàn)有效答疑，是目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。

1 網(wǎng)絡(luò)教育中答疑的現(xiàn)狀

目前，網(wǎng)絡(luò)答疑可分為人工答疑和自動(dòng)答疑。人工答疑主要采用BBS，E-mail，在線(xiàn)值機(jī)答疑，視頻會(huì)議，電子白板等方式。BBS是目前主要的一種答疑方式，師生、生生之間可圍繞某個(gè)問(wèn)題展開(kāi)討論，不僅有利于知識(shí)的理解和深化、培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)能力，而且通過(guò)教師的參與和激勵(lì)，可達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性的目的。E-mail私密性好，適合于個(gè)別化學(xué)習(xí)。在線(xiàn)值機(jī)答疑、視頻會(huì)議、電子白板實(shí)時(shí)性好。以上人工答疑方式在幫助學(xué)生解答疑問(wèn)時(shí)發(fā)揮著重要作用，而且教師直接參與答疑有利于師生情感交流。但人工答疑方式加重了教師的負(fù)擔(dān)，特別是對(duì)基礎(chǔ)性知識(shí)和常見(jiàn)問(wèn)題的重復(fù)回答，使教師無(wú)法開(kāi)展更深層次問(wèn)題的討論，影響網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量和效率。

為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的高效率答疑，需要建立方便有效的自動(dòng)答疑系統(tǒng)?；诔Ｒ?jiàn)問(wèn)題庫(kù)(Frequently Asked Questions，F(xiàn)AQ)的自動(dòng)答疑系統(tǒng)是目前該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)投入使用的答疑系統(tǒng)主要是采用關(guān)鍵詞匹配技術(shù)搜索問(wèn)題解，學(xué)生輸入關(guān)鍵詞后，返回大量與問(wèn)題相關(guān)或不相關(guān)的材料，效率不高，且要求學(xué)生具備一定的關(guān)鍵詞提取能力?；谧匀徽Z(yǔ)言理解的自動(dòng)答疑系統(tǒng)，能夠理解學(xué)生用自然語(yǔ)言提出的問(wèn)題，自動(dòng)給出答案。學(xué)生不需要了解搜索引擎工作原理與關(guān)鍵詞抽取技術(shù)，減輕了學(xué)生負(fù)擔(dān)，提高學(xué)習(xí)效率；同時(shí)，教師只需要定時(shí)更新和維護(hù)知識(shí)庫(kù)，提高了教師的工作效率。上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、江蘇理工大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)等高校都對(duì)自動(dòng)答疑進(jìn)行了相關(guān)研究。但由于自然語(yǔ)言理解存在分詞切分歧義、未登錄詞處理、兼類(lèi)詞理解，以及缺乏相應(yīng)語(yǔ)料庫(kù)等困難，使依賴(lài)于自然語(yǔ)言理解技術(shù)的自動(dòng)答疑系統(tǒng)無(wú)法完全滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中答疑的需要，所以應(yīng)充分發(fā)揮人工答疑和自動(dòng)答疑的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)綜合的答疑系統(tǒng)，以提高網(wǎng)絡(luò)答疑的效率和質(zhì)量。以C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程為例，闡述答疑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。

2 答疑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)用戶(hù)

答疑系統(tǒng)有管理員、教師、學(xué)生和匿名4種用戶(hù)，管理員用戶(hù)擁有最高管理權(quán)限，可以管理系統(tǒng)用戶(hù)，維護(hù)知識(shí)庫(kù)及論壇等。教師用戶(hù)和學(xué)生用戶(hù)均屬于注冊(cè)用戶(hù)，教師用戶(hù)可進(jìn)行在線(xiàn)答疑，維護(hù)知識(shí)庫(kù)，統(tǒng)計(jì)學(xué)生共性問(wèn)題，以掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；學(xué)生用戶(hù)擁有提問(wèn)、給其他用戶(hù)發(fā)送消息、參與討論的權(quán)利；匿名用戶(hù)只能使用自動(dòng)答疑功能，通過(guò)管理員驗(yàn)證成為注冊(cè)用戶(hù)后才能使用系統(tǒng)的值機(jī)答疑等其他功能。

2.2 體系結(jié)構(gòu)

采用了B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)答疑系統(tǒng)。管理員、教師、學(xué)生等用戶(hù)通過(guò)Internet或局域網(wǎng)與Web服務(wù)器連接，通過(guò)瀏覽器進(jìn)行所有操作。體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 答疑系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

2.3 功能模塊

答疑系統(tǒng)的功能模塊主要包括自動(dòng)答疑、消息管理、論壇、值機(jī)答疑、統(tǒng)計(jì)共性問(wèn)題、問(wèn)題庫(kù)管理、詞庫(kù)管理和用戶(hù)管理等模塊。系統(tǒng)的主要功能模塊如圖2所示。

圖2 答疑系統(tǒng)的主要功能模塊圖

(1)自動(dòng)答疑。自動(dòng)答疑模塊允許學(xué)生用自然語(yǔ)言提問(wèn)，自動(dòng)對(duì)問(wèn)句進(jìn)行分析和處理，在問(wèn)題庫(kù)中檢索與問(wèn)句語(yǔ)義最相近的3個(gè)問(wèn)句及答案返回。

(2)論壇和值機(jī)答疑。學(xué)生在自動(dòng)答疑模塊找不到答案或?qū)Y(jié)果不滿(mǎn)意，可通過(guò)論壇和值機(jī)答疑方式尋求幫助。教師也可根據(jù)課程的重難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)和易混淆知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)論題，組織討論。

(3)消息。消息是一種異步的答疑方式，包括發(fā)送、接收、查看和刪除4個(gè)功能。

(4)統(tǒng)計(jì)共性問(wèn)題。教師可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)共性問(wèn)題功能，統(tǒng)計(jì)學(xué)生在自動(dòng)答疑模塊及論壇中所提問(wèn)題，找出共性問(wèn)題，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。

(5)問(wèn)題庫(kù)管理。在自動(dòng)答疑模塊是基于常見(jiàn)問(wèn)題庫(kù)的答疑，教師和管理員均有管理問(wèn)題庫(kù)的權(quán)限。問(wèn)題庫(kù)管理包括問(wèn)題的添加、刪除、修改功能。

(6)詞庫(kù)管理。在自動(dòng)答疑模塊中對(duì)學(xué)生問(wèn)題理解需要用到專(zhuān)業(yè)詞典、同義詞典、通用詞典等詞庫(kù)，詞庫(kù)管理包括詞匯的添加、刪除和修改。

(7)用戶(hù)管理。用戶(hù)管理模塊主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)用戶(hù)的添加、刪除及信息維護(hù)。

3 答疑系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 關(guān)鍵算法

值機(jī)答疑、論壇、消息等模塊實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較成熟，僅介紹自動(dòng)答疑的算法流程。自動(dòng)答疑對(duì)用戶(hù)問(wèn)題理解，包括分詞、去停用詞、問(wèn)句分類(lèi)、關(guān)鍵詞標(biāo)準(zhǔn)化、語(yǔ)句相似度計(jì)算幾個(gè)環(huán)節(jié)。

圖3 分詞流程圖

(1)分詞。因?yàn)閱?wèn)句一般包含專(zhuān)業(yè)詞匯，所以采用“專(zhuān)業(yè)詞匯優(yōu)先+雙向最大匹配[2]”分詞法。用搜狗實(shí)驗(yàn)室的《互聯(lián)網(wǎng)詞庫(kù)》(15萬(wàn)詞)構(gòu)建通用詞典，由專(zhuān)業(yè)教師創(chuàng)建專(zhuān)業(yè)詞典。算法為：①利用雙向最大匹配法先在專(zhuān)業(yè)詞典中查找出專(zhuān)業(yè)詞匯，將問(wèn)句切分成專(zhuān)業(yè)詞匯和其他一些子串。②采用雙向最大匹配法，對(duì)除專(zhuān)業(yè)詞匯及標(biāo)點(diǎn)符號(hào)外的子串，利用通用詞典進(jìn)行進(jìn)一步的分詞及詞性標(biāo)注。③合并數(shù)字及英文單詞。④詞典中的詞條由三部分信息構(gòu)成：詞、詞性、詞頻(即該詞在以往問(wèn)句中出現(xiàn)的次數(shù))。在分詞時(shí)，若出現(xiàn)歧義，可利用詞典中該詞的詞頻來(lái)幫助分詞。具體算法流程如圖3所示。

(2)去停用詞。停用詞是指出現(xiàn)頻率太高、沒(méi)有太大檢索意義的詞[3]。本系統(tǒng)停用詞指標(biāo)點(diǎn)符號(hào)及部分虛詞(助詞、擬聲詞、連詞和副詞)。去停用詞后，問(wèn)句為關(guān)鍵詞序列。

(3)問(wèn)句分類(lèi)。采用疑問(wèn)詞及疑問(wèn)詞短語(yǔ)分類(lèi)法和知識(shí)點(diǎn)(專(zhuān)業(yè)詞匯)分類(lèi)法，根據(jù)分類(lèi)結(jié)果構(gòu)建候選問(wèn)題集，有利于縮小檢索范圍，提高檢索效率。

(4)關(guān)鍵詞標(biāo)準(zhǔn)化處理(同義詞標(biāo)準(zhǔn)化)。創(chuàng)建同義詞典，判斷問(wèn)句的關(guān)鍵詞序列中是否存在同義詞，并用標(biāo)準(zhǔn)詞代替，以提高檢索準(zhǔn)確率。

(5)問(wèn)句相似度計(jì)算。系統(tǒng)采用語(yǔ)句相似度技術(shù)計(jì)算學(xué)生問(wèn)題與問(wèn)題庫(kù)中問(wèn)題的相似度，包括詞形相似度，句長(zhǎng)相似度，詞序相似性，距離相似性[4]，再將4種相似度進(jìn)行加權(quán)求和，得到句子相似度，按相似度進(jìn)行降序排列，取相似度最高的3個(gè)問(wèn)題及答案返回。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)句的初步理解和自動(dòng)解答。

3.2 技術(shù)路線(xiàn)

系統(tǒng)使用Visual Prolog7.1開(kāi)發(fā)用戶(hù)問(wèn)題理解模塊，使用Visual Studio 2008開(kāi)發(fā)基于ASP.NET2.0的在線(xiàn)自動(dòng)答疑、值機(jī)答疑、消息、問(wèn)題庫(kù)管理等其他模塊，使用SQLServer2005存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用IIS6.0作為Web服務(wù)器。答疑系統(tǒng)部分界面如圖4所示。

圖4 自動(dòng)答疑界面

4 答疑系統(tǒng)的應(yīng)用成效

答疑系統(tǒng)界面友好，使用方便，運(yùn)行穩(wěn)定，答疑效果好。投入使用兩年，得到師生的肯定，應(yīng)用成效明顯。

4.1 提高效率，降低成本

(1)答疑系統(tǒng)綜合設(shè)置了自動(dòng)答疑、值機(jī)答疑、消息及論壇，師生無(wú)須登錄多個(gè)系統(tǒng)，便可開(kāi)展多樣化的答疑活動(dòng)，使用方便，效率提高。

(2)自動(dòng)答疑方式的使用，教師無(wú)須重復(fù)回答相似問(wèn)題及一些基礎(chǔ)性問(wèn)題，可將更多精力用于組織深層次討論和開(kāi)展學(xué)術(shù)研究，工作效率提高。

(3)學(xué)生不需要了解太多的搜索引擎工作原理與關(guān)鍵詞抽取技術(shù)，負(fù)擔(dān)減小，且自動(dòng)答疑方式滿(mǎn)足了學(xué)生全天候的答疑需求，學(xué)生獲得反饋的時(shí)間縮短，學(xué)習(xí)效率提高，成本降低。

(4)統(tǒng)計(jì)共性問(wèn)題模塊的引入，使教師在了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況的基礎(chǔ)上組織教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)效果好。

4.2 調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性

自動(dòng)答疑的引入，學(xué)生解決問(wèn)題更及時(shí)，有利于保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。另外系統(tǒng)還綜合了論壇、消息及值機(jī)答疑方式，學(xué)生可與教師進(jìn)行深層次的討論和交流，有利于加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。

4.3 培養(yǎng)信息素養(yǎng)

網(wǎng)絡(luò)答疑系統(tǒng)的使用，學(xué)生逐漸養(yǎng)成網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和答疑的習(xí)慣，培養(yǎng)了學(xué)生的信息素養(yǎng)。

在研究現(xiàn)有答疑方式的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)用戶(hù)、體系結(jié)構(gòu)、功能模塊幾個(gè)方面闡述答疑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從關(guān)鍵算法、技術(shù)路線(xiàn)及關(guān)鍵代碼方面闡述答疑系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并以C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程答疑系統(tǒng)的應(yīng)用為例，介紹答疑系統(tǒng)的應(yīng)用成效。實(shí)踐證明，答疑系統(tǒng)的使用，大大提高了教師的工作效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，且在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)方面有促進(jìn)作用。隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展，答疑系統(tǒng)作為一個(gè)重要的組成部分，將在未來(lái)的教育中發(fā)揮重要作用。

[1] 張銀.答疑系統(tǒng)學(xué)習(xí)機(jī)制的分析與思考[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育,2006,2:36-38.

[2] 孫茂松,鄒嘉彥.漢語(yǔ)自動(dòng)分詞研究評(píng)述[J].當(dāng)代語(yǔ)言學(xué),2001,3(1):22-32.

[3] 化柏林.知識(shí)抽取中的停用詞處理技術(shù)[J].現(xiàn)代圖書(shū)情報(bào)技術(shù),2007,8:48-51.

[4] 周法國(guó),楊炳儒.句子相似度計(jì)算新方法及在問(wèn)答系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2008,44(1):165-178.

Research, design and implementation of network answering system

Zheng Weidong
Hanshan normal university, Chaozhou, 521041, China

To improve the eff ciency of the network answering system, comparative analysis of present network answering mode, then take C programming language course answering system for example, elaborate the design from system users, architecture, function modules, introduce the implementation technology from key algorithm, technical route. The answering system can improve eff ciency, reduce costs, mobilize the enthusiasm of study and cultivate information quality.

network education; answering system; answering mode

2011-08-21

鄭煒冬，碩士，講師。

韓山師范學(xué)院網(wǎng)絡(luò)課程C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)(編號(hào)：粵韓師教字[2010]30號(hào))。