張格瑩

（新疆教育管理信息中心，新疆 烏魯木齊 830049）

基于Agent的網(wǎng)絡教學構建技術研究

張格瑩

（新疆教育管理信息中心，新疆 烏魯木齊 830049）

隨著網(wǎng)絡以及信息技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用，個性化網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的需求日漸增長，如何把這些學習資源快速可靠地傳遞給用戶以及有效地實現(xiàn)個性化教學等問題，使得網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的發(fā)展面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。而Agent技術的出現(xiàn)為這些問題的解決提供了有效的方法，Agent技術的應用使個性化教學模型的實現(xiàn)成為可能，基于Agent的協(xié)作理論可建立有效的資源配送模型，使得教育資源的配送更為有效等，將Agent技術應用于網(wǎng)絡教學系統(tǒng)能大大加快網(wǎng)絡教育的發(fā)展。

網(wǎng)絡教學；Agent技術；個性化

一、引 言

近幾年，隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡教學平臺的不斷涌現(xiàn)，網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的應用普及率越來越高，個性化教學系統(tǒng)的研究和開發(fā)成為網(wǎng)絡教學中的關鍵問題和熱點。史敏軍運用Web挖掘技術與協(xié)同過濾技術，建立用戶興趣模型，并搭建了基于個性化服務技術的教學平臺；陳麗花根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡理論設計和實現(xiàn)了一種基于ASP.NET和SQLServer數(shù)據(jù)庫技術的個性化教學系統(tǒng)；陳智勇提出了基于XMLWeb Service技術的教學資源集成方案，并根據(jù)此方案利用ASP.NET編程語言構建了一個教學資源綜合平臺。[1-3]網(wǎng)絡教學系統(tǒng)雖然在應用中取得了一定的成果，但也存在一些問題，概括起來主要有：（1）系統(tǒng)缺乏智能性和自適應性，并且對系統(tǒng)用戶采用基本相同的教學策略,難以實現(xiàn)按需學習和因材施教；（2）單一的教學模式使得呈現(xiàn)內(nèi)容的界面比較簡單，不能實現(xiàn)個性化的內(nèi)容傳導模式。針對目前網(wǎng)上教學系統(tǒng)存在的不足與難點，以個性化相關學習理論為指導，本文研究了基于Agent的網(wǎng)絡教學構建技術，進而分析了對現(xiàn)有網(wǎng)絡教學系統(tǒng)進行改進的方法，指出Agent技術在應用于網(wǎng)絡教學的優(yōu)勢。

二、Agent技術分析

Agent技術源自分布式人工智能（DAI），是現(xiàn)代計算機技術和通信技術發(fā)展的必然結果。Agent是人工智能計算機軟件領域內(nèi)的一個新興技術，Agent概念可追溯至1977年Hewitt提出的并發(fā)演員（actor）模型，從上個世紀80年代開始，Agent技術從分布式人工智能領域分離出來，并與其他領域的處理方法進行融合，成為一個交叉性的學術領域，涵蓋人工智能、分布式系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、知識工程和并行計算等多個領域，到了90年代，Agent技術進入迅猛發(fā)展階段，多Agent系統(tǒng)的研究成為分布式人工智能的研究熱點問題。近年來，Agent發(fā)展尤為迅速，研究者在社會的各個領域如電子商務、供應鏈、智能決策、軟件工程等對Agent理論及其應用做了大量的研究，Agent技術逐漸成為人們關注的熱點問題。目前，關于Agent的研究不僅受到了人工智能研究者的關注，也引起了機器人、數(shù)據(jù)通信、人機界面設計等多個領域研究者的關注，成為一個富有生機的研究領域，且有越來越多的研究者將Agent技術應用在不同的領域。

目前，對于Agent技術的定義還沒有統(tǒng)一的標準，不同專業(yè)的人對Agent的理解也不大相同。大家普遍認為，Agent是一種在特定的環(huán)境下能夠感知環(huán)境，并且能夠靈活、自主地運行來實現(xiàn)一系列設計目標的、自主的計算程序或實體，它能夠感知環(huán)境，并且對外界的信息做出判斷和推理，從而來控制自己的決策和行動，完成一定的任務。[4]

Agent具有社會能力、自主性、自適應性和移動性等許多特性，這些特性決定了Agent技術不同于以往任何一種軟件開發(fā)技術，利用Agent技術開發(fā)的軟件實體將更具智能性，能在一定程度上實現(xiàn)程序的自動化和智能化。為了完成一項復雜的任務，可創(chuàng)建多個相互協(xié)作的Agent，以提高系統(tǒng)實際解決問題的能力。多個單個的自主Agent組成的整體是一個多Agent系統(tǒng)，多Agent系統(tǒng)不僅具備一般分布式系統(tǒng)所具有的實時性好、易于擴充、資源共享、靈活、可靠性高等特點，并且Agent之間能夠通過相互協(xié)調、協(xié)作解決大量的復雜問題，使系統(tǒng)具有很強的魯棒性、可靠性及自組織能力，非常適合于個性化網(wǎng)絡教學平臺的構建。

三、Agent技術在網(wǎng)絡教學平臺中的應用

1.基于多Agent技術的協(xié)同遠程教學

遠程教學主要以建構主義學習理論和教學理論為基本指導，借助于互聯(lián)網(wǎng)并運用計算機多媒體處理技術，提供網(wǎng)上虛擬情景課堂進行教學，支持學生在線進行個性化的學習。其特點從兩個方面可以體現(xiàn)：一是學生是學習的主體，通過互聯(lián)網(wǎng)虛擬的情景課堂來進行交互式的自主學習；另一方面教師是教學的主體，要通過對授課的課程進行規(guī)劃與設計，采用在線專題討論和知識點總結、創(chuàng)立問題情景與綜合評價、激勵等措施，從而激發(fā)學生的學習興趣以及學習的主動性，提高他們理解能力和掌握知識體系的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神，從而能督促學生進行廣泛、深入的學習。因此，怎樣發(fā)現(xiàn)和掌握不同學習主體的認知結構，針對不同的主體，有計劃地建立動態(tài)的的學習情景，促使學生的學習活動與現(xiàn)有的認知結構相互作用，推動現(xiàn)有認知框架不斷分化、協(xié)作、重組和擴展，進而實現(xiàn)學習目標，是遠程教學模型設計的重中之重。

Agent是以主動服務的方式自動完成一組操作的計算機程序。一方面主動應該包括主動適應，即在完成操作的過程中，可以自動地獲取關于操作的知識以及關于用戶的偏好知識與意圖，而且在以后的操作中加以利用；另一方面包括主動代理，也就是說無需用戶發(fā)出指令，只要當前的狀態(tài)符合一定的條件即可代表用戶執(zhí)行相應的操作。

基于Agent具有的各種優(yōu)良、獨有的特性，將Agent技術應用于遠程教學環(huán)境，能從根本上克服現(xiàn)階段遠程教學平臺的局限性：

第一，能夠最大限度地支持教學過程與內(nèi)容的個性化，增加趣味性，有效提高教學質量和改善教學效果；

第二，利用Agent的社會性特征，能滿足協(xié)同學習的需要，把每類學生看成一個Agent，學生之間通過Agent的協(xié)作機制來完成協(xié)同學習，從而提高學生的學習質量與學習效果，那么同樣也可以把老師看成一個個Agent，通過MAS的協(xié)作性和社會性與學生Agent交互信息，有效地掌握學生的學習狀態(tài)；

第三，用Agent技術來處理學生的基本信息，能夠有效地動態(tài)跟蹤學生的學習行為及學習效果，為更加有效地建立學生信息管理模型提供可靠的依據(jù)。[5]

利用Agent的智能化思想來分析遠程教學平臺的總體需求并設計一體化解決方案，充分體現(xiàn)Agent技術在遠程教學應用中的智能性、主動性，尤其是在流行的Web技術的基礎上嵌入Agent技術，無疑會極大地促進遠程教學平臺的個性化與智能化，充分調動學生主體的自主學習興趣，有效地提高學生的創(chuàng)新能力。然而，遠程教學平臺它本身就是一個非常龐大又復雜、不可預測的信息系統(tǒng)，一般會要覆蓋教學過程中的每個環(huán)節(jié)，因而，通常將其劃分成若干個子問題，來構造多個具有一定功能的Agent，在由這些Agent去協(xié)作處理教學過程中相應的子問題?；诙郃gent的網(wǎng)絡在協(xié)同教學系統(tǒng)模型，如圖所示。

2.基于Agent技術的教育資源配送

教育資源配送系統(tǒng)（ERPS，Education Resources Purvey System）是指在各種媒介（如Internet等）綜合環(huán)境下，為資源需求用戶（如學生、教師以及各種教育教學機構）提供快捷、全面的各種媒體形式需要的教育資源的一種資源配送方式，信息資源配送系統(tǒng)是一種計算機軟件，因此，它需要一種計算機技術來實現(xiàn)這種新的資源配送方式，多Agent技術本身擁有的諸多特性使其可以大規(guī)模地應用于教育資源的配送模式中。（1）多Agent的主動性非常適合于配送系統(tǒng)中的各個用戶結點，Agent技術自身能很好地滿足這些結點的自主性需求。（2）多Agent之間的協(xié)作和協(xié)調能力為資源配送環(huán)境中的各個結點之間的信息交互與共享提供了技術支持。（3）Agent的反應性能可以確保系統(tǒng)應對各種動態(tài)的、復雜的資源配送環(huán)境的變化，Agent的反應性還可以通過“感知—行為”模式來完成，行為通過與資源配送環(huán)境的交互來實現(xiàn)，它的特性就是能夠快速響應環(huán)境的變化。（4）Agent的社會性特征符合配送系統(tǒng)所要求具備全局協(xié)調配送能力的要求，Agent的社會性指Agent能與其他Agent進行交互以便協(xié)作完成任務，它克服了單Agent解決復雜性問題的不足，為Agent的整體協(xié)作解決問題創(chuàng)造了條件。在教育資源配送系統(tǒng)中，節(jié)點用戶對資源的動態(tài)要求以及配送環(huán)境的動態(tài)變化，都要求系統(tǒng)各個Agent能夠通過合理、有效的協(xié)調交互機制達到全局的合理配送?；贏gent技術建立教育資源配送系統(tǒng)，能改變資源配送的方式，大大提升整個配送系統(tǒng)的效率。

3.Agent技術在網(wǎng)絡教學其他方面的應用

文獻[6]闡述了網(wǎng)絡教學智能化、自適應化是目前網(wǎng)絡教學發(fā)展的趨勢和提高教學效果的有效途徑，結合人工智能與網(wǎng)絡教學，提出了一種基于多Agent的自適應學習系統(tǒng)，利用Agent的智能性、主動性來實現(xiàn)教學系統(tǒng)的智能化、自適應化，從而使教學真正做到個性化的學習，實現(xiàn)因材施教。文獻[7]探討了Agent技術在網(wǎng)絡虛擬學習社區(qū)教學活動中的應用，基于Agent技術的虛擬學習社區(qū)可以改變傳統(tǒng)的教學方式和學習方式，使學習方式從傳統(tǒng)的獨學變?yōu)槿簩W、使學習結構從封閉變?yōu)殚_放，最終使教學從知識傳授轉變?yōu)橹R建構。文獻[8]從現(xiàn)有網(wǎng)絡教學系統(tǒng)缺乏深入了解用戶興趣的實際現(xiàn)狀出發(fā)提出了一種基于Agent的個性化教學系統(tǒng)，并結合神經(jīng)網(wǎng)絡技術，以用戶興趣追蹤為出發(fā)點，探討了采用啟發(fā)式算法來獲取用戶興趣特征的方法，從而以最快的速度學習到最新的用戶興趣。另外Agent技術還應用在教育信息化的其他各個方面。

四、總結

目前有關將Agent技術應用于網(wǎng)絡教學領域的研究才剛剛起步，Agent技術在未來將大有用武之地，因此更好地利用日趨成熟的Agent技術推進網(wǎng)絡教學建設是我們未來工作的重點之一。本文列舉了Agent技術在網(wǎng)絡教學領域的應用，概要分析了Agent技術在解決網(wǎng)絡教學方面的優(yōu)勢，Agent技術的諸多優(yōu)點使得將Agent技術應用于網(wǎng)絡教學領域，將大大推動網(wǎng)絡教育的發(fā)展。☉

[1]史敏軍.基于個性化服務的教學系統(tǒng)研究[J].中國科技信息,2009(22):239.

[2]陳麗華.基于Asp.net的個性化教學系統(tǒng)設計研究[J].大理學院學報,2009，8(8):22.

[3]陳智勇.基于XMLWebService教學資源綜合平臺的設計與實現(xiàn)[J].中國醫(yī)學教育技術,2009，23(3):267-268.

[4]王立春,陳世福等.多Agent多問題協(xié)商模型[J].軟件學報,2002.13(8):1638-1639.

[5]高仲慧,林筑英等.基于多Agent的自適應遠程教學系統(tǒng)模型[J].貴州師范大學學報（自然科學版）2009，27 (3):96-97.

[6]崔惠萍,傅鋼善.基于多Agent的自適應學習系統(tǒng)的研究[J].教育軟件開發(fā)與應用,2006.

[7]李艷,鄭金秋.智能Agent在網(wǎng)絡虛擬學習社區(qū)教學活動中的應用[J].遼寧省交通高等?？茖W校學報,2006，20 (6):223-224.

[8]英卓.基于多代理的智能化遠程教學模型[J].計算機工程,2003.

（編輯：楊馥紅）

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