基于J2EE的計(jì)算機(jī)等級(jí)考試教學(xué)專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

康偉民

（長(zhǎng)春醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 臨床醫(yī)學(xué)系，長(zhǎng)春 130062）

1 專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部具有大量專家水平的領(lǐng)域知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類專家的知識(shí)和解決問題的方法來解決該領(lǐng)域的問題。本系統(tǒng)采用B／S架構(gòu)，登錄系統(tǒng)設(shè)置了輔導(dǎo)專家、教師、管理員、學(xué)生四種身份，不同身份在系統(tǒng)使用中有不同的權(quán)限、可操作行為。如系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)維護(hù)所有用戶；教師負(fù)責(zé)維護(hù)考試，包括考試準(zhǔn)備、考試組卷、考試結(jié)果上傳，最后得到考試的診斷結(jié)果：領(lǐng)域?qū)＜邑?fù)責(zé)維護(hù)知識(shí)庫(kù)、題庫(kù)、樣本管理等；學(xué)生用戶則登錄系統(tǒng)參加練習(xí)，并在練習(xí)結(jié)束后得到診斷結(jié)果。

本系統(tǒng)包括兩個(gè)模塊：學(xué)生自主學(xué)習(xí)模塊和專家系統(tǒng)模塊。基于人工智能技術(shù)的計(jì)算機(jī)等級(jí)考試輔助教學(xué)專家系統(tǒng)的概念圖如圖1所示。

圖1 輔助教學(xué)專家系統(tǒng)概念圖

2 自主學(xué)習(xí)模塊

本模塊主要實(shí)現(xiàn)四大功能：綜合練習(xí)、自我診斷、知識(shí)點(diǎn)強(qiáng)化練習(xí)、提高練習(xí)。學(xué)生自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的主要用戶對(duì)象是學(xué)生，學(xué)生登錄系統(tǒng)后，選擇練習(xí)模式進(jìn)行練習(xí)或測(cè)試。在測(cè)試過程中可以進(jìn)行自我診斷，通過學(xué)習(xí)模塊中的適當(dāng)?shù)囊曨l演示，使學(xué)生在沒有老師的指導(dǎo)下，仍能正確練習(xí)，學(xué)會(huì)操作，并且能看到自己的得分情況。根據(jù)單次練習(xí)提供個(gè)性化的界面，根據(jù)歷史練習(xí)結(jié)果提供學(xué)習(xí)方案，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，最大程度激發(fā)學(xué)生記憶潛能，提高學(xué)習(xí)效率，提高通過率。同時(shí)，學(xué)習(xí)模塊會(huì)將診斷結(jié)果傳送到專家系統(tǒng)模塊，進(jìn)行智能分析。

3 專家系統(tǒng)模塊

本模塊主要實(shí)現(xiàn)三大功能：智能分析、試題庫(kù)維護(hù)、知識(shí)庫(kù)維護(hù)。系統(tǒng)將學(xué)生練習(xí)或結(jié)果傳送給專家系統(tǒng)模塊，由專家系統(tǒng)模塊進(jìn)行智能分析。可以概括為兩方面，一是知識(shí)點(diǎn)定量分析，二是學(xué)生定量分析。知識(shí)點(diǎn)定量分析是指教師在上傳答案后，針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)來診斷某些學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)掌握情況。學(xué)生定量分析時(shí)，對(duì)學(xué)生的選取和考題的選取同時(shí)決定了分析結(jié)果。智能分析結(jié)果后專家系統(tǒng)一方面可以反饋給輔導(dǎo)教師，輔導(dǎo)教師在實(shí)際的教學(xué)當(dāng)中對(duì)掌握不好的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)指導(dǎo)與練習(xí)；同時(shí)智能分析結(jié)果將加入知識(shí)庫(kù)，并反作用于試題庫(kù)的維護(hù)，使知識(shí)點(diǎn)強(qiáng)化練習(xí)、提高聯(lián)系等功能的選題更有針對(duì)性，從而更有效的提高學(xué)生的知識(shí)水平和操作能力。

4 知識(shí)獲取

首先，對(duì)學(xué)生操作能力定性化的系統(tǒng)描述與度量，同時(shí)要從大量學(xué)生的做題過程、考查、測(cè)試的實(shí)際分析中獲得大量經(jīng)驗(yàn)；然后，由領(lǐng)域?qū)＜疫\(yùn)用知識(shí)編輯軟件和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言將這些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)記錄下來，存儲(chǔ)到知識(shí)庫(kù)當(dāng)中以供專家系統(tǒng)調(diào)用。

5 推理機(jī)

推理機(jī)的功能是計(jì)算機(jī)等級(jí)考試輔導(dǎo)專家的思維過程，控制并執(zhí)行對(duì)能力評(píng)價(jià)問題的求解。本系統(tǒng)推理機(jī)根據(jù)當(dāng)前已知的事實(shí)，利用知識(shí)庫(kù)的知識(shí)，按正向推理方法進(jìn)行推理，直到得出相應(yīng)的結(jié)論。

6 開發(fā)技術(shù)

本系統(tǒng)運(yùn)用J2EE技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。典型的J2EE三層結(jié)構(gòu)，分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)服務(wù)層?？蛻舳送ㄟ^組件與中間層建立連接，再由中間層與數(shù)據(jù)庫(kù)交互，而不直接與數(shù)據(jù)庫(kù)交互。

（1）表現(xiàn)層是一般采用傳統(tǒng)的JSP技術(shù)，中間層處理負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)規(guī)則、數(shù)據(jù)訪問及合法性校驗(yàn)等工作。一般采用Spring＋Hibernate的模式。

（2）Hibernate的DAO技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存取操作進(jìn)行封裝。避免對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的頻繁操作和直接存取。

（3）通過JavaBean類實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)對(duì)象及操作的定義，引入Spring框架下的IOC技術(shù)，對(duì)JavaBean進(jìn)行管理。

（4）采用Struts＋Veloctiy技術(shù)，為用戶提供自定義界面風(fēng)格、可配置應(yīng)用功能、可配置權(quán)限等功能。

（5）采用Struts技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單邏輯控制，并根據(jù)用戶請(qǐng)求調(diào)用相應(yīng)業(yè)務(wù)邏輯層相應(yīng)組件解決問題。

7 總結(jié)

本系統(tǒng)在大學(xué)的計(jì)算機(jī)等級(jí)考試輔助教學(xué)中應(yīng)用人工智能技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)所設(shè)計(jì)的輔助教學(xué)專家系統(tǒng)。今后的工作將進(jìn)一步完善系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理功能，使系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于有效實(shí)踐教學(xué)中，加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)習(xí)效率，從而提高計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的應(yīng)試能力。