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        智能Agent在遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2012-12-08 09:05:46燕,何
        關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)系羅定遠(yuǎn)程教學(xué)

        胡 燕,何 健

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

        智能Agent在遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)系,廣東羅定527200;2.羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系,廣東羅定 527200)

        隨著計(jì)算機(jī)和Intranet的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的人工智能對(duì)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(yùn)用遠(yuǎn)程教育及Agent技術(shù),針對(duì)羅定市廣播電視大學(xué)遠(yuǎn)程教育實(shí)際運(yùn)作情況,設(shè)計(jì)一套適用的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)。

        羅定電大;智能;Agent

        計(jì)算機(jī)快速發(fā)展的今天,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)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(lèi)在一個(gè)虛擬的空間接受教育的一種教學(xué)形式,對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式是一種有益的補(bǔ)充。

        一 遠(yuǎn)程教育概況

        目前計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)都得到了迅速發(fā)展,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及,使得遠(yuǎn)程教育得到越來(lái)越多人的認(rèn)可。1999年1月由國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)、教育部制定的《面向21世紀(jì)教育振興行動(dòng)計(jì)劃》中正式提出了“實(shí)施現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程”?,F(xiàn)代遠(yuǎn)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(jìn)行教學(xué)。在我國(guó),遠(yuǎn)程教育經(jīng)歷了由19世紀(jì)中葉興起的函授教育、20世紀(jì)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(yuǎn)程教育等三個(gè)發(fā)展階段。

        二 Agent技術(shù)

        Agent指的是一種具有智能的實(shí)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(jiàn)于Minsky在1986年出版的《思維的社會(huì)》一書(shū)中。Agent應(yīng)該具有社會(huì)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(jì)和實(shí)現(xiàn)分布式開(kāi)放系統(tǒng)上面有一個(gè)新的平臺(tái),被譽(yù)為“軟件開(kāi)發(fā)的又一重大突破”。在國(guó)際上A-gent的研究主要可以分為兩個(gè)時(shí)期:1977—1990主要集中在研究;1990以后對(duì)其研究和應(yīng)用更加廣泛,出現(xiàn)了實(shí)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(dòng)上的獨(dú)立性。Agent一旦被初始化后,無(wú)需用戶直接干預(yù)即獨(dú)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(jìn)行金融交易。

        反映性:能夠感知環(huán)境,并通過(guò)行為改變環(huán)境。

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

        社會(huì)性:一般一個(gè)Agent不可能單獨(dú)存在,它需要在一個(gè)環(huán)境中協(xié)同工作。在這個(gè)環(huán)境中Agent必須遵行Agent社會(huì)的規(guī)則。

        三 Agent在國(guó)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(gè)領(lǐng)域,同時(shí)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(guó)外Agent的研究比較先進(jìn),完成的模型或系統(tǒng)也比較健全。目前較先進(jìn)的Agent模型有南加利福尼亞大學(xué)ADE項(xiàng)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(biāo)的應(yīng)用和個(gè)人Agent”。

        我國(guó)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(guó)內(nèi),我們的遠(yuǎn)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(yán)格的測(cè)評(píng)系統(tǒng)也比較少。目前遠(yuǎn)程教育研究主要基于Web或?qū)崟r(shí)的遠(yuǎn)程教育。當(dāng)前教育技術(shù)研究的熱點(diǎn)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(kāi)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(yuǎn)程教育模式、控制、評(píng)估、監(jiān)控、學(xué)習(xí)資源庫(kù)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(píng)價(jià)中的應(yīng)用、如何利用司空見(jiàn)慣的技術(shù)促進(jìn)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(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)

        基于Agent智能的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育平臺(tái),不是現(xiàn)代遠(yuǎn)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(jī)組成部分之一?,F(xiàn)代遠(yuǎn)程教育是從最初的簡(jiǎn)單的課堂教學(xué)模式延伸到人工智能化的人機(jī)結(jié)合的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)。

        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(guò)遠(yuǎn)程教學(xué)的方法來(lái)實(shí)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(kù),然后,使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器創(chuàng)建一個(gè)遠(yuǎn)程教學(xué)基地,全天候開(kāi)放。學(xué)生根據(jù)自己的需求可以通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng),使用瀏覽器在萬(wàn)維網(wǎng)上學(xué)習(xí),也可以將課程內(nèi)容下載到計(jì)算機(jī)中去學(xué)習(xí)。

        遠(yuǎn)程教育學(xué)生人數(shù)多,師生距離遠(yuǎn),還有師生時(shí)間配合等問(wèn)題,這就要求教師從多角度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),為學(xué)生提供有個(gè)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(yuǎn)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(guò)程中既要強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性,同時(shí)不能忽視教師的重要作用。教師是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的指導(dǎo)者,他們幫助學(xué)生并促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。教師的角色已改變,不再是知識(shí)的提供者及灌輸者。在全系統(tǒng)中,教學(xué)群、教學(xué)過(guò)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(shí)水平及學(xué)習(xí)背景等,選擇最有效方式來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng),同時(shí),教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后可以評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為,及時(shí)根據(jù)學(xué)生提出的要求適時(shí)地為學(xué)生提供幫助和相關(guān)知識(shí)補(bǔ)充。

        圖1 羅定電大遠(yuǎn)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(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)總體邏輯框架圖設(shè)計(jì)如圖1:

        其各模塊功能介紹如下:

        (一)學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)

        學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)的核心,是對(duì)現(xiàn)實(shí)的學(xué)生狀態(tài)進(jìn)行模擬,是我們了解學(xué)生的一個(gè)橋梁。學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)在系統(tǒng)中是主體,負(fù)責(zé)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中,根據(jù)自己的實(shí)際情況,從策略庫(kù)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(kù)記錄的是學(xué)生的各項(xiàng)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(guò)程管理等。

        (二)登陸界面

        登陸界面是負(fù)責(zé)學(xué)生互動(dòng),記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程,并將這些信息記錄到學(xué)生模型中,通過(guò)交互信息來(lái)管理教學(xué)的過(guò)程。學(xué)生首先登陸到系統(tǒng),然后開(kāi)始學(xué)習(xí)。

        (三)教學(xué)群

        教學(xué)群是用于協(xié)調(diào)多個(gè)教學(xué)而組成的一個(gè)系統(tǒng)。每個(gè)教學(xué)群均有能力獨(dú)立運(yùn)作,如提供所需領(lǐng)域知識(shí),負(fù)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(kù)中提供的相關(guān)練習(xí),為學(xué)生解決問(wèn)題,幫助學(xué)生做練習(xí)或?qū)嶒?yàn)。

        (四)教學(xué)過(guò)程管理

        教學(xué)過(guò)程管理是基于學(xué)生的反應(yīng)和教學(xué)內(nèi)容、屬性來(lái)調(diào)整教學(xué)策略,例如調(diào)整教材、增加或減少教學(xué)實(shí)例、實(shí)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(jì)思想與教學(xué)群和教學(xué)群協(xié)調(diào)類(lèi)似。協(xié)調(diào)的教學(xué)策略是根據(jù)學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展、學(xué)習(xí)歷史記錄,以確定教學(xué)策略,然后根據(jù)知識(shí)教學(xué)策略庫(kù)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(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

        學(xué)生界面負(fù)責(zé)與學(xué)生進(jìn)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(guò)程管理等)寫(xiě)入學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)中,并將這些信息傳給教學(xué)過(guò)程Agent。學(xué)生界面實(shí)現(xiàn)具體結(jié)構(gòu)圖如下:

        本系統(tǒng)通過(guò)教學(xué)Agent和協(xié)調(diào)Agent組成教學(xué)Agent群,形成小型社會(huì),每個(gè)教學(xué)Agent可以獨(dú)立解決問(wèn)題,同時(shí)可以成為一個(gè)獨(dú)立的智能體完成每項(xiàng)具體教學(xué)任務(wù)。在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),教學(xué)Agent將問(wèn)題提供給協(xié)調(diào)Agent,讓協(xié)調(diào)A-gent來(lái)協(xié)調(diào)。這時(shí)候,協(xié)調(diào)Agent會(huì)根據(jù)實(shí)際情況分配其他教學(xué)Agent來(lái)完成出現(xiàn)問(wèn)題的任務(wù)。

        圖2 教學(xué)群的邏輯機(jī)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(lèi)似,主要通過(guò)學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息來(lái)決定教學(xué)策略,然后根據(jù)教學(xué)策略庫(kù)中的知識(shí)來(lái)確定教學(xué)模式。在教學(xué)策略群中,每個(gè)策略Agent會(huì)根據(jù)學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)的信息,對(duì)學(xué)生的認(rèn)知、激勵(lì)信息等進(jìn)行分析,根據(jù)這些信息對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、內(nèi)容問(wèn)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(shí)現(xiàn)如圖3:

        由上所見(jiàn),Agent遠(yuǎn)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(tái)相比具有更高智能性。該系統(tǒng)能根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生具體情況,在教與學(xué)過(guò)程中智能選擇教學(xué)策略并動(dòng)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(jì)算機(jī)工程,2007.

        [2]何炎樣,陳萃萌.Agent和多Agent系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)系講師。主要研究方向:計(jì)算機(jī)圖形圖像、人工智能;2.何健(1978-),男,漢族,江西修水人。碩士。羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系講師。主要研究方向:計(jì)算機(jī)圖形圖像、計(jì)算機(jī)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)

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