智能Agent在遠程教育系統(tǒng)中的應(yīng)用

胡 燕，何 健

（1.羅定市廣播電視大學(xué)計算機系，廣東羅定527200;2.羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機系，廣東羅定 527200）

智能Agent在遠程教育系統(tǒng)中的應(yīng)用

胡 燕1，何 健2

（1.羅定市廣播電視大學(xué)計算機系，廣東羅定527200;2.羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機系，廣東羅定 527200）

隨著計算機和Intranet的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)時代的人工智能對科學(xué)許多領(lǐng)域的發(fā)展起到了重要作用，而智能Agent成為了分布式人工智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。運用遠程教育及Agent技術(shù)，針對羅定市廣播電視大學(xué)遠程教育實際運作情況，設(shè)計一套適用的遠程教學(xué)系統(tǒng)。

羅定電大;智能;Agent

計算機快速發(fā)展的今天，計算機網(wǎng)絡(luò)遠程教育作為一種新的技術(shù)手段，已受到人們的關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是為適應(yīng)信息技術(shù)和現(xiàn)代人才培養(yǎng)教育的一種新方法，是人類在一個虛擬的空間接受教育的一種教學(xué)形式，對傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式是一種有益的補充。

一 遠程教育概況

目前計算機技術(shù)和通訊技術(shù)都得到了迅速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)的普及，使得遠程教育得到越來越多人的認可。1999年1月由國務(wù)院批準、教育部制定的《面向21世紀教育振興行動計劃》中正式提出了“實施現(xiàn)代遠程教育工程”。現(xiàn)代遠程教育是指學(xué)生和教師、學(xué)生和學(xué)校之間主要采用多種教學(xué)媒體手段進行教學(xué)。在我國，遠程教育經(jīng)歷了由19世紀中葉興起的函授教育、20世紀初興起的廣播電視教育，直到20世界末期出現(xiàn)的現(xiàn)代遠程教育等三個發(fā)展階段。

二 Agent技術(shù)

Agent指的是一種具有智能的實體。它的誕生和發(fā)展是分布式人工智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。Agent技術(shù)起源見于Minsky在1986年出版的《思維的社會》一書中。Agent應(yīng)該具有社會交互性和智能性。Agent的理論、技術(shù)，特別是多Agent技術(shù)，在分析、設(shè)計和實現(xiàn)分布式開放系統(tǒng)上面有一個新的平臺，被譽為“軟件開發(fā)的又一重大突破”。在國際上A-gent的研究主要可以分為兩個時期:1977—1990主要集中在研究;1990以后對其研究和應(yīng)用更加廣泛，出現(xiàn)了實用的系統(tǒng)。

Agent具有如下基本特性:

自主性:是Agent最基本的特性，指行動上的獨立性。Agent一旦被初始化后，無需用戶直接干預(yù)即獨立執(zhí)行。Agent控制著自己的外部行為和內(nèi)部狀態(tài)，它可以被授權(quán)去做某種決定，完成一些重要的事情，例如代替客戶簽合同、進行金融交易。

反映性:能夠感知環(huán)境，并通過行為改變環(huán)境。

適應(yīng)性:能根據(jù)環(huán)境、目標等要求和制約做出行動計劃，再根據(jù)環(huán)境變化修改計劃和目標。

社會性:一般一個Agent不可能單獨存在，它需要在一個環(huán)境中協(xié)同工作。在這個環(huán)境中Agent必須遵行Agent社會的規(guī)則。

三 Agent在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

Agent這一概念已經(jīng)出現(xiàn)了許多年，但是到90年代初才得以被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，同時在不同情況下應(yīng)用于不同的系統(tǒng)和模型。而Agent應(yīng)用于教學(xué)中的模型仍然處在不斷探索階段。

在國外Agent的研究比較先進，完成的模型或系統(tǒng)也比較健全。目前較先進的Agent模型有南加利福尼亞大學(xué)ADE項目中的Adele教學(xué)Agent;蒙特利爾大學(xué)的Actor模型;Evandro和Perkusic的多Agent學(xué)習(xí)環(huán)境模型;薩斯喀徹溫大學(xué)Julita Vassileva等提出的“基于目標的應(yīng)用和個人Agent”。

我國有很多Agent相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)當(dāng)中，但是，在國內(nèi)，我們的遠程教學(xué)教育系統(tǒng)起步較晚，技術(shù)水平上還不夠成熟，嚴格的測評系統(tǒng)也比較少。目前遠程教育研究主要基于Web或?qū)崟r的遠程教育。當(dāng)前教育技術(shù)研究的熱點主要集中在學(xué)習(xí)共同體（利用技術(shù)構(gòu)建）、學(xué)習(xí)型軟件開發(fā)、學(xué)習(xí)社區(qū)、傳統(tǒng)教育中的技術(shù)與現(xiàn)代技術(shù)、遠程教育模式、控制、評估、監(jiān)控、學(xué)習(xí)資源庫建設(shè)、基于資源的學(xué)習(xí)、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教師教與學(xué)的共同體、技術(shù)在教育評價中的應(yīng)用、如何利用司空見慣的技術(shù)促進學(xué)習(xí)、教師信息技術(shù)素養(yǎng)與培養(yǎng)、學(xué)生信息技術(shù)素養(yǎng)與培養(yǎng)、信息技術(shù)與學(xué)科的整合等。

四 基于Agent的羅定電大遠程教學(xué)系統(tǒng)

基于Agent智能的現(xiàn)代遠程教育平臺，不是現(xiàn)代遠程教育發(fā)展到現(xiàn)在才出現(xiàn)的事物，從網(wǎng)絡(luò)教育誕生的那天起它就成為網(wǎng)絡(luò)教育的有機組成部分之一?，F(xiàn)代遠程教育是從最初的簡單的課堂教學(xué)模式延伸到人工智能化的人機結(jié)合的遠程教學(xué)平臺。

電大系統(tǒng)教師少，大部分教師需外聘，所以，本系統(tǒng)采用一種基于瀏覽器自主通過遠程教學(xué)的方法來實現(xiàn)。此方法需要建立一套在線教學(xué)軟件、教學(xué)數(shù)據(jù)庫，然后，使用計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器創(chuàng)建一個遠程教學(xué)基地，全天候開放。學(xué)生根據(jù)自己的需求可以通過計算機互聯(lián)網(wǎng)，使用瀏覽器在萬維網(wǎng)上學(xué)習(xí)，也可以將課程內(nèi)容下載到計算機中去學(xué)習(xí)。

遠程教育學(xué)生人數(shù)多，師生距離遠，還有師生時間配合等問題，這就要求教師從多角度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機，為學(xué)生提供有個性的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，使其更好地完成自主學(xué)習(xí)。羅定電大遠程教學(xué)系統(tǒng)是以構(gòu)建學(xué)習(xí)和教學(xué)環(huán)境為指導(dǎo)的，提倡學(xué)生在教師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生，在學(xué)習(xí)過程中既要強調(diào)學(xué)習(xí)者的主動性，同時不能忽視教師的重要作用。教師是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的指導(dǎo)者，他們幫助學(xué)生并促進學(xué)生的學(xué)習(xí)。教師的角色已改變，不再是知識的提供者及灌輸者。在全系統(tǒng)中，教學(xué)群、教學(xué)過程管理群、教學(xué)策略群使教師能夠真正根據(jù)教學(xué)要求，按照學(xué)生的知識水平及學(xué)習(xí)背景等，選擇最有效方式來進行教學(xué)活動，同時，教學(xué)活動結(jié)束后可以評價學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，及時根據(jù)學(xué)生提出的要求適時地為學(xué)生提供幫助和相關(guān)知識補充。

圖1 羅定電大遠程教學(xué)系統(tǒng)總體邏輯框圖

基于以上原因筆者將羅定電大遠程教學(xué)系統(tǒng)總體邏輯框架圖設(shè)計如圖1:

其各模塊功能介紹如下:

（一）學(xué)生數(shù)據(jù)庫

學(xué)生數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)的核心，是對現(xiàn)實的學(xué)生狀態(tài)進行模擬，是我們了解學(xué)生的一個橋梁。學(xué)生數(shù)據(jù)庫在系統(tǒng)中是主體，負責(zé)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生數(shù)據(jù)庫是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，根據(jù)自己的實際情況，從策略庫中選擇合適的策略，學(xué)生和教師、學(xué)生之間也可以交流。學(xué)生數(shù)據(jù)庫記錄的是學(xué)生的各項資料、學(xué)生的選課、學(xué)習(xí)歷史記錄、學(xué)習(xí)資源、檔案管理、教學(xué)過程管理等。

（二）登陸界面

登陸界面是負責(zé)學(xué)生互動，記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程，并將這些信息記錄到學(xué)生模型中，通過交互信息來管理教學(xué)的過程。學(xué)生首先登陸到系統(tǒng)，然后開始學(xué)習(xí)。

（三）教學(xué)群

教學(xué)群是用于協(xié)調(diào)多個教學(xué)而組成的一個系統(tǒng)。每個教學(xué)群均有能力獨立運作，如提供所需領(lǐng)域知識，負責(zé)具體教學(xué)任務(wù)，組織教學(xué)材料，根據(jù)學(xué)生需求或?qū)W生數(shù)據(jù)庫中提供的相關(guān)練習(xí)，為學(xué)生解決問題，幫助學(xué)生做練習(xí)或?qū)嶒灐?/p>

（四）教學(xué)過程管理

教學(xué)過程管理是基于學(xué)生的反應(yīng)和教學(xué)內(nèi)容、屬性來調(diào)整教學(xué)策略，例如調(diào)整教材、增加或減少教學(xué)實例、實踐，改變刺激模式。這些策略采用某些環(huán)境條件觸發(fā)，帶有一定的行為。

（五）教學(xué)策略群

教學(xué)策略群和教學(xué)相似，教學(xué)策略和教學(xué)策略協(xié)調(diào)的設(shè)計思想與教學(xué)群和教學(xué)群協(xié)調(diào)類似。協(xié)調(diào)的教學(xué)策略是根據(jù)學(xué)生數(shù)據(jù)庫來反映學(xué)生的學(xué)習(xí)進展、學(xué)習(xí)歷史記錄，以確定教學(xué)策略，然后根據(jù)知識教學(xué)策略庫決定數(shù)據(jù)模式。當(dāng)教學(xué)策略得到了協(xié)調(diào)指導(dǎo)，格式化的數(shù)據(jù)則被傳輸?shù)浇虒W(xué)策略協(xié)調(diào)教學(xué)。

五 基于Agent的羅定電大遠程教學(xué)系統(tǒng)的實現(xiàn)

學(xué)生界面負責(zé)與學(xué)生進行交互，將學(xué)生的信息（包括學(xué)生選課、歷史學(xué)習(xí)記錄、學(xué)習(xí)資源管理、檔案管理、教學(xué)過程管理等）寫入學(xué)生數(shù)據(jù)庫中，并將這些信息傳給教學(xué)過程Agent。學(xué)生界面實現(xiàn)具體結(jié)構(gòu)圖如下:

本系統(tǒng)通過教學(xué)Agent和協(xié)調(diào)Agent組成教學(xué)Agent群，形成小型社會，每個教學(xué)Agent可以獨立解決問題，同時可以成為一個獨立的智能體完成每項具體教學(xué)任務(wù)。在執(zhí)行任務(wù)過程中出現(xiàn)問題時，教學(xué)Agent將問題提供給協(xié)調(diào)Agent，讓協(xié)調(diào)A-gent來協(xié)調(diào)。這時候，協(xié)調(diào)Agent會根據(jù)實際情況分配其他教學(xué)Agent來完成出現(xiàn)問題的任務(wù)。

圖2 教學(xué)群的邏輯機構(gòu)圖

教學(xué)策略Agent群是由策略Agent和協(xié)調(diào)策略Agent組成的，它與教學(xué)群類似，主要通過學(xué)生數(shù)據(jù)庫中的信息來決定教學(xué)策略，然后根據(jù)教學(xué)策略庫中的知識來確定教學(xué)模式。在教學(xué)策略群中，每個策略Agent會根據(jù)學(xué)生數(shù)據(jù)庫的信息，對學(xué)生的認知、激勵信息等進行分析，根據(jù)這些信息對每個學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、內(nèi)容問題等提供不同教學(xué)資源，也給出具體教學(xué)策略。其具體實現(xiàn)如圖3:

由上所見，Agent遠程教學(xué)系統(tǒng)為學(xué)生提供了良好的教學(xué)環(huán)境，與以前單一的A-gent學(xué)習(xí)平臺相比具有更高智能性。該系統(tǒng)能根據(jù)教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生具體情況，在教與學(xué)過程中智能選擇教學(xué)策略并動態(tài)調(diào)整教學(xué)策略。

［1］王汝傳，徐小龍，黃海平.智能Agent及其在信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用［J］.計算機工程，2007.

［2］何炎樣，陳萃萌.Agent和多Agent系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用［M］.武漢:武漢大學(xué)出版社，2001.

Intelligent Agent Application in Distance Education System

HU Yan1，HE Jian2

（1.Luoding Municipal Radio and TV University，Luoding 527200，China;2.Luoding Vocational and Technical College，Luoding 527200，China）

Along with the development of computer internet and intranet，artificial intelligence is playing a very important role in the network age on scientific development in many areas.Intelligent Agent has become a distributed artificial intelligence technology and network technology.Based on the actual operation of long distance education of Luoding Municipal Radio and TV University，this paper focuses on the design and implementation of a practical distance education system.

Luoding Municipal Radio＆TV University;Intelligent;Agent

TP 18

A

1009－9743（2012）02－0143－05

2012－04－06

1.胡燕（1982－），女，漢族，江西宜春人。碩士。羅定廣播電視大學(xué)計算機系講師。主要研究方向:計算機圖形圖像、人工智能;2.何?。?978－），男，漢族，江西修水人。碩士。羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機系講師。主要研究方向:計算機圖形圖像、計算機網(wǎng)絡(luò)、人工智能。

圖3 教學(xué)策略的邏輯結(jié)構(gòu)圖

（責(zé)任編輯:李 歡）