□劉續(xù)

基于多Agent的教師網(wǎng)絡學習共同體的構(gòu)建研究*

□劉續(xù)

從分析當前中小學教師教育發(fā)展的現(xiàn)狀和要求出發(fā)，提出了一種教師教育學習新模式：基于多Agent技術(shù)構(gòu)建教師網(wǎng)絡學習共同體模型，通過對Agent技術(shù)的應用，結(jié)合學習共同體模型，實現(xiàn)在網(wǎng)絡環(huán)境下中小學教師學習、科研和專業(yè)化發(fā)展所需的框架設計，在一定程度上解決教師日益提高的個性化需求與培養(yǎng)模式單一之間的矛盾，使之最有效地適合教師群體的學習特性，探索出教師教育-教學-科研新模式。

多Agent；網(wǎng)絡學習；共同體

一、引言

隨著教育改革的深入發(fā)展，教師的專業(yè)化教育已經(jīng)成為教育改革的一個重要發(fā)展方向。近年來，教育部實施“中小學骨干教師培訓計劃(國培計劃)”，教師培訓進入快速發(fā)展時期，廣大專家、學者以及各類培訓機構(gòu)圍繞教師教育能力培訓的方法、模式和過程等開展了大量的實踐研究，雖然在一定程度上促進了我國中小學教師教育能力的提高，但從總體來看，我國中小學教師教育能力培訓效果并不理想，還存在一些問題。例如教師教育形式單一、教師互動方式滯后、教師獎勵研究機制不完善、地區(qū)性差異造成教師間合作缺失、培訓模式研究缺乏等。針對這些問題，本文通過開展對教師網(wǎng)絡學習共同體的研究，提出構(gòu)建基于多Agent技術(shù)的教師網(wǎng)絡學習共同體模型，通過模型研究和系統(tǒng)設計實現(xiàn)教師遠程教育學習和協(xié)作互動交流，建立教師教育資源庫、專業(yè)教學案例庫和專家支持系統(tǒng)，提供同步和異步的教學輔導服務，進一步解決教師日益提高的個性化需求與培養(yǎng)模式單一之間的矛盾，探索出教師教育教學共享新模式，推動教師教育數(shù)字化建設，促進教師教育信息化應用水平的提升。

二、網(wǎng)絡學習共同體的內(nèi)涵及其對教師教育的影響因素

1.網(wǎng)絡學習共同體的內(nèi)涵

教師教育是當今教育改革的主要議題之一，教師如何實現(xiàn)自身價值的提升，是每個教育工作者必須考慮的問題。由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用使傳統(tǒng)的教師教育模式發(fā)生了改變和創(chuàng)新，通過互聯(lián)網(wǎng)，教師們能夠得到本校以外的高質(zhì)量的在線學習環(huán)境，可以與專家交流、同伴合作，進行持續(xù)的學習。另外，互聯(lián)網(wǎng)還打破了一線教師相互隔絕的狀態(tài)，使教師們通過網(wǎng)絡可以互相學習、分享經(jīng)驗，使教育資源得到最大限度的發(fā)揮，因此，一種新型的教師專業(yè)發(fā)展模式——網(wǎng)絡學習共同體——正在形成[1]。

網(wǎng)絡學習共同體，也稱為虛擬學習社群/社區(qū)，是由學習者、輔導者及其助學者等共同構(gòu)成的，依據(jù)特定的規(guī)則和分工，借助網(wǎng)絡共同學習、討論、協(xié)作和交流，運用各種學習工具和資源共同建構(gòu)知識，共同解決面臨的復雜問題的虛擬學習環(huán)境或?qū)W習組織，也是一個人機系統(tǒng)。學習共同體的學習活動以問題解決及項目研習為學習模式，學習活動不以課節(jié)為單元，不以教師解說為主，而以學習者、輔導者及其助學者就某個特定問題進行討論與互動、分享經(jīng)驗與專業(yè)知識的團隊學習活動為主，其最終的目標是學習共同體成員一起建構(gòu)屬于他們的知識系統(tǒng)[2]。

2.網(wǎng)絡學習共同體對教師教育的影響因素

網(wǎng)絡學習共同體作為一種虛擬學習環(huán)境，主要基于網(wǎng)絡支撐和數(shù)字技術(shù)應用，通過網(wǎng)絡信息技術(shù)和學習資源為學習者提供解決自身學習問題的能力，促進學習者自身發(fā)展。通過對網(wǎng)絡學習共同體的認識，發(fā)現(xiàn)其對教師教育的影響因素有以下幾點：

(1)共同愿景，是成員間所共同具有的意象或景象。它為共同體的學習提供方向和動力，最終形成一種向上的默契，使各成員對共同體有一種歸屬感和認同感。

(2)信任，在網(wǎng)絡環(huán)境下成員間的學習和交流都是虛擬的，需要建立一種彼此信任、真實的環(huán)境，促使成員間自愿在這環(huán)境中學習交流。

(3)學習活動，由專家或助學者定期組織相關(guān)專業(yè)的學習主題活動，調(diào)動學習者的積極性，分享彼此間的經(jīng)驗。

(4)交互，是指借助網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)成員間相互交流信息、情感、觀念和價值觀的一種活動，達到知識建構(gòu)、知識共享的目的，同時增強學習者對共同體的參與度和歸屬感。

(5)協(xié)作，主要是成員間科研協(xié)作和項目研討，改變地域差異造成的教學科研合作的缺失。

(6)規(guī)范，成員必須遵守的行為準則，是成員間建立信任的基石。

在這些因素之上建立的教師網(wǎng)絡學習共同體，是針對擁有共同知識背景和學習愿景的教師個體(領域?qū)＜?、?yōu)秀教師、同輩教師)，借助網(wǎng)絡組建的一個相互信任的學習團體。在共同體的規(guī)范和制度下，各個老師既可以作為學習者，也可以作為助學者，與志同道合者進行深入的學習、探討和交流。網(wǎng)絡學習共同體凸顯教師們尊重多元化的觀點，充分利用各自優(yōu)勢，積極創(chuàng)造有機的、和諧的學習環(huán)境，為教師個體提供學習機會，目的在于建構(gòu)新知識，開發(fā)教師個體的成長潛能。

三、Agent技術(shù)簡介

1.Agent定義

Agent產(chǎn)生于人工智能領域，是一個具有目標、行為和領域知識的實體，能作用于自身和環(huán)境，并對環(huán)境作出反應。它具有主動性、自主性、智能性和交互性等特點，特別適合對復雜、協(xié)同和難以預測的問題進行處理。對Agent結(jié)構(gòu)設計是一個相當復雜的過程，這需要設計人員不斷地調(diào)試。一般按結(jié)構(gòu)可分為[3][4]：

(1)慎思型Agent，是一個具有信念-期望-意圖(簡稱BDI)結(jié)構(gòu)的Agent，通常對其任務、協(xié)作、行為等進行周密細致的規(guī)劃推理，形成對其他Agent行為的預期，進而模擬或表現(xiàn)出所代理者的意識形態(tài)，如：信念、愿望、目標、承諾、責任等。

(2)反應型Agent，是一種“感知-行為”模式，不對環(huán)境進行描述，采用應激響應的行為方式對其所處環(huán)境的當前狀態(tài)進行響應。它不考慮歷史情況，也不為未來制訂計劃，而是通過與其他Agent簡單地交互，使Agent系統(tǒng)表現(xiàn)出復雜的整體行為。

(3)混合型Agent，是以上兩種結(jié)構(gòu)優(yōu)點的結(jié)合，采用層次結(jié)構(gòu)，低層以響應速度快的反應型為主，高層以智能化程度高的慎思型為主。圖1顯示Agent的基本模型。

2.多Agent系統(tǒng)

隨著實際問題的日益復雜，單個Agent解決問題的能力已無法滿足需要，多Agent應運而生。多Agent系統(tǒng)是由多個自治Agent組成的集合，不是組成Agent功能的簡單相加，而是體現(xiàn)了一種協(xié)同、優(yōu)化作用，具有相互協(xié)作、通信及控制達到解決整個問題的能力。

多Agent技術(shù)的發(fā)展為研究教師網(wǎng)絡學習共同體提供了新的思路和方法，這與網(wǎng)絡學習共同體強調(diào)通過網(wǎng)絡實現(xiàn)相互協(xié)作共同完成相同目標的目的相吻合。就是通過能自主學習、適應環(huán)境的代理實體，來感知自身和環(huán)境中的信息，自主采取行動實現(xiàn)一系列預先設定的目標或任務。其中網(wǎng)絡學習系統(tǒng)涉及異構(gòu)環(huán)境下多身份之間相互協(xié)調(diào)的技術(shù)問題，無疑將適合用多Agent技術(shù)思想分析和構(gòu)建。因此，基于多A-gent的教師網(wǎng)絡學習共同體可以進一步提高網(wǎng)絡學習的交互性、主動性和協(xié)作性，實現(xiàn)網(wǎng)上智能輔導和個性化學習相結(jié)合。

四、基于多Agent的教師網(wǎng)絡學習共同體系統(tǒng)

1.構(gòu)建網(wǎng)絡學習共同體模型

根據(jù)網(wǎng)絡學習共同體的特點，構(gòu)建教師網(wǎng)絡學習共同體的模型如圖2所示。

此模型在網(wǎng)絡環(huán)境下是有輸入和輸出的，輸入是以共同體成員(教師、參與者)的愿望、知識、目標和技能為驅(qū)動，輸出是教師所期望的結(jié)果，這也是學習的目標。共同體模型的核心部分由共同學習愿景、成員間的信任、主題學習活動、交互工具、協(xié)作研究和制定行為準則組成。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

本系統(tǒng)以Internet為網(wǎng)絡環(huán)境，通過多Agent技術(shù)實現(xiàn)教師網(wǎng)絡學習共同體，采用瀏覽器Browser/代理Agent/服務器Server三層模式，成員通過瀏覽器與系統(tǒng)進行交互，Agent負責瀏覽器與數(shù)據(jù)服務器的連接和信息傳輸。系統(tǒng)構(gòu)架詳細設計如圖3所示。

第一層是基于瀏覽器的表現(xiàn)層。Web瀏覽器作為成員訪問媒介，提供圖形界面，負責用戶與系統(tǒng)交互，主要實現(xiàn)成員的輸入和輸出，完成成員信息和行為的獲取、需求的接受、目標結(jié)果的反饋等。

第二層是中間Agent代理層。這些代理Agent可以分為：以共同體Agent為高層的慎思型Agent和以學習主題Agent、交流互動Agent、協(xié)作研究Agent為低層的反應型Agent。

第三層是數(shù)據(jù)服務層。用于保存、更新和備份各類數(shù)據(jù)資源，包括成員特征庫、開放資源庫、共同體案例庫、協(xié)作信息庫和專家支持庫等。

3. 多Agent功能設計及其通信機制

整個多Agent系統(tǒng)是一個混合結(jié)構(gòu)，各Agent分別示以不同的角色，以慎思型Agent為高層，通過相關(guān)的通信機制，與底層的反應型Agent(學習主題Agent、交流互動Agent、協(xié)作研究Agent)進行信息傳送和交互，實現(xiàn)網(wǎng)絡學習共同體的基本功能，達到構(gòu)建設計的目的。

共同體Agent是整個系統(tǒng)核心部分，它主要負責共同體成員的輸入、特征分析決策和外部互聯(lián)，由用戶接口模塊、特征更新模塊、推理與決策控制模塊、通信模塊及知識庫組成，如圖4所示。用戶接口模塊是Agent和成員交互的通道，成員的相關(guān)操作直接傳送到特征更新模塊，通過承諾、愿望、目標和技能四個處理塊分析成員特征信息，由推理與決策控制模塊處理形成共同體內(nèi)部的行為規(guī)范和標準，根據(jù)知識庫調(diào)整成員間的認同感和信任感，分析共同體成員愿望和目標，結(jié)合成員自身技術(shù)能力，在通信模塊的傳遞下與外部環(huán)境和其他Agent進行聯(lián)系，實現(xiàn)多Agent間的消息交互。

作為反應型Agent，最大的特點就是對環(huán)境響應速度快，具備一個響應模塊處理系統(tǒng)信息。在本系統(tǒng)設計中，學習主題Agent主要負責教師在共同體內(nèi)的主題學習活動，主要通過成員特征選擇一個最適合的學習模式，對學習模式再進行優(yōu)化和調(diào)度，提取和組織學習內(nèi)容，進行學習路徑規(guī)劃，實現(xiàn)個性化學習，它包括自主學習課堂和個性化學習指導兩個模塊。交流互動Agent是主要實現(xiàn)教師間交流的媒介，通過網(wǎng)絡交互工具的集成，設計了報告廳和集思茶座兩個模塊。協(xié)作研究Agent主要負責教師間的科研合作，通過專家支持模塊，為教師提供科研的指導和合作，記錄相關(guān)的合作、協(xié)作信息。

各Agent間的信息傳送主要通過通信模塊，采用標準Agent通信語言KQML(知識查詢與操縱語言)實現(xiàn)消息和消息的交換。當共同體Agent需要與其它Agent交互時，由推理與決策控制模塊生成相應的知識交換內(nèi)容，將其發(fā)送到通信模塊中處理成KQML消息，此時的消息塊中包括了共同體成員的特征信息和需求，然后通過其他Agent的通信模塊與之交換消息，接收來的消息再由通信模塊處理解釋后交上層特征更新模塊處理，最終向下到推理與決策控制模塊轉(zhuǎn)換成相關(guān)知識，保存到知識庫中。

五、結(jié)束語

多Agent技術(shù)的發(fā)展為解決系統(tǒng)問題提出了一個新的方向，Internet為教師學習開創(chuàng)了新的環(huán)境，而學習共同體為教師專業(yè)發(fā)展創(chuàng)設了一個理想平臺，共同的愿景、資源的共享以及社會性交互等顯著特征，拓寬了教師共同體成員學習與研究的深度和廣度，是對教師教育發(fā)展的一個有益補充。隨著教師學習觀念的改變和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，相信網(wǎng)絡學習共同體會更好地為教師的專業(yè)發(fā)展服務。

[1]王陸.虛擬學習社區(qū)原理與應用[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]王蕾.在線教師學習共同體的構(gòu)建研究[D].長春：東北師范大學，2007.

[3]趙龍文，侯義斌.Agent的概念模型及其應用技術(shù)[J].計算機工程與科學，2000，22（6）：75-79.

[4]劉大有，楊鯤，陳建中.Agent研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].軟件學報，2000，11（3）：315-321.

2011－09－15

劉續(xù)，講師，碩士研究生，寧夏大學遠程教育學院（750021）。

責任編輯 三 川

G434

A

1009—458x（2011）12—0077—04

*本文受寧夏大學科學研究基金（NDZR10-67）資助，寧夏大學“211工程”三期重點學科建設子項目支持。