李姝博

摘 要： 應(yīng)用智能Agent技術(shù)，針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的弱點與不足，結(jié)合其原有的優(yōu)點，進行了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計。闡述了此系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計，總體結(jié)構(gòu)引用三層模型，包括用戶層、中間通信層和服務(wù)層；在系統(tǒng)設(shè)計中給出了用戶Agent設(shè)計、教學(xué)站點設(shè)計、移動Agent設(shè)計，構(gòu)造了一個基于Agent技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)模型。

關(guān)鍵詞： Agent； 網(wǎng)絡(luò)； 教學(xué)系統(tǒng)； 設(shè)計

中圖分類號：TP302.1 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）02-67-03

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)成為人們研究的熱點，人們對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)展開了熱烈的研究和開發(fā)[1-2]。但就目前而言，許多網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)仍存在著弊端[3-6]，其技術(shù)上的主要原因是，傳統(tǒng)的開發(fā)方式不太適合于網(wǎng)上的智能型課件的開發(fā)，必須采用新的技術(shù)和方法。而迅速發(fā)展的Agent技術(shù)則是解決網(wǎng)上軟件智能性的有效方法。

本文構(gòu)造了一個基于Agent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)模型，闡述了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)流程；設(shè)計了客戶端和服務(wù)器端各Agent的功能和結(jié)構(gòu)；采用移動Agent實現(xiàn)Agent之間的通信。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)引用三層模型的概念，應(yīng)用Mobile Agent實現(xiàn)代理間的通信。三層結(jié)構(gòu)包括：用戶層、中間通信層、服務(wù)層?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示。

用戶層為用戶提供交互界面，收集和跟蹤用戶行為，在必要的時候為用戶提供指導(dǎo)和幫助，根據(jù)用戶的要求創(chuàng)建并派遣Mobile Agent到服務(wù)層執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。

中間通信層采用Mobile Agent實現(xiàn)第一層和第三層之間的通信。Mobile Agent攜用戶請求到服務(wù)層，并將獲得的資源等返回給用戶。

服務(wù)層負責收集和整理用戶信息和教學(xué)資源，為用戶提供信息和教學(xué)服務(wù)，分析用戶行為以建立和更新用戶模型，維護系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

系統(tǒng)面向三類用戶：第一類是學(xué)生，學(xué)生可以查看和修改個人信息，還可以通過在用戶層創(chuàng)建的Mobile Agent從教學(xué)站點上得到所需的學(xué)習(xí)資源和個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)；第二類是教師，教師可以通過瀏覽器訪問教學(xué)站點，處理教學(xué)資源，面向?qū)W生提供在線指導(dǎo)和解決疑問；第三類是管理員，主要是對整個系統(tǒng)進行管理，以提供良好的系統(tǒng)環(huán)境。

1.2 學(xué)習(xí)流程

本系統(tǒng)要為學(xué)生創(chuàng)建一個個性化的學(xué)習(xí)空間，基本的學(xué)習(xí)流程如圖2所示。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 用戶Agent的設(shè)計

系統(tǒng)主要是針對學(xué)生和教師兩類用戶，這里我們重點介紹學(xué)生Agent和教師Agent的功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.1.1 學(xué)生Agent

學(xué)生登錄系統(tǒng)后，由系統(tǒng)自動生成一個學(xué)生Agent。它具有的功能是：負責學(xué)生與系統(tǒng)進行交互，提供良好的用戶界面，在必要的時候給予學(xué)生合適的指導(dǎo)與幫助，根據(jù)學(xué)生的要求創(chuàng)建相應(yīng)的Mobile Agent，并派到教學(xué)站點請求幫助，及時將學(xué)生的學(xué)習(xí)情況反饋給教學(xué)站點。學(xué)生代理的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3所示。

監(jiān)控模塊負責跟蹤并記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并將信息報告給處理模塊；處理模塊是學(xué)生Agent具有智能性的部件，負責接收和處理監(jiān)控模塊和通信模塊傳來的信息；通信模塊負責學(xué)生Agent和Mobile Agent之間可靠的數(shù)據(jù)通信。

2.1.2 教師Agent

教師登錄系統(tǒng)后，由系統(tǒng)自動生成一個教師Agent，其結(jié)構(gòu)類似學(xué)生Agent。教師Agent具有的功能：在必要時給教師提供幫助與指導(dǎo)；負責對知識庫的知識進行有效的管理；根據(jù)教師提供的學(xué)習(xí)資料調(diào)整系統(tǒng)的教學(xué)資源庫。

2.2 教學(xué)站點的設(shè)計

教學(xué)站點為學(xué)生提供教學(xué)服務(wù)，為移動代理的執(zhí)行提供具體的平臺。教學(xué)站點主要提供訪問教學(xué)系統(tǒng)的服務(wù)接口，使移動Agent有一個執(zhí)行環(huán)境，幫助學(xué)生完成知識點的學(xué)習(xí)、測試，以及與教師的交流。教學(xué)站點還提供了收集和整理各種教學(xué)資源，合理組織和安排領(lǐng)域知識的教學(xué)服務(wù)。教學(xué)站點的結(jié)構(gòu)如圖4所示，教學(xué)站點包括管理Agent、分析Agent、教學(xué)Agent、考試Agent和若干數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫有學(xué)生模型庫、教師信息庫和知識結(jié)構(gòu)庫、教學(xué)資源庫、教學(xué)策略庫、試題庫四個知識庫。

在教學(xué)站點中，管理Agent是多代理系統(tǒng)的核心，負責整個系統(tǒng)的管理工作，處理用戶的注冊和登錄，對用戶的信息進行維護；負責學(xué)生代理與教學(xué)站點各代理之間的通信；在學(xué)生發(fā)出在線指導(dǎo)申請時，為學(xué)生尋找符合條件的指導(dǎo)教師，并將教師的相關(guān)信息反饋給學(xué)生。在管理Agent的結(jié)構(gòu)中，對于移動代理傳來的信息，處理模塊會根據(jù)信息的類型將信息轉(zhuǎn)給站點上相應(yīng)的代理進行處理，對于處理結(jié)果，處理模塊會將信息及時返回給移動代理。分析Agent在整個學(xué)習(xí)過程中與移動代理交互得到學(xué)生的學(xué)習(xí)信息，通過分析學(xué)生的學(xué)習(xí)信息來調(diào)整學(xué)生模型庫。分析Agent結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

功能模塊中的學(xué)習(xí)進度描述模塊用來記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)知識點和對于知識點的掌握情況；認知能力評估模塊評估學(xué)生的學(xué)習(xí)能力；學(xué)習(xí)偏好估算模塊用來描述學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)愛好。通信模塊負責與其他代理之間的可靠的數(shù)據(jù)傳遞，實現(xiàn)知識共享?？刂颇K負責控制功能模塊與通信模塊的交互合作。

教學(xué)Agent主管教學(xué)任務(wù)，與知識庫中的整體知識結(jié)構(gòu)模型和學(xué)生模型庫相結(jié)合，選取適合學(xué)生的教學(xué)策略和教學(xué)內(nèi)容。如圖6所示。

圖6中的功能模塊是智能部件，接收來自通信模塊的信息，根據(jù)學(xué)生庫中的學(xué)生的信息，運用知識庫中的數(shù)據(jù)和推理規(guī)則來制定相應(yīng)的教學(xué)策略，如果需要教學(xué)資源，則從教學(xué)資源庫中選取適合學(xué)生需求和認知能力的教學(xué)資源給學(xué)生；通信模塊負責與其他代理之間的可靠的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)知識共享。

考試Agent類似教學(xué)Agent，組卷Agent根據(jù)學(xué)生的要求，結(jié)合學(xué)生模型中學(xué)生認知能力的高低，從試題庫中為學(xué)生選取適合的試題。

2.3 移動Agent的設(shè)計

移動Agent是學(xué)生與教學(xué)服務(wù)器之間的橋梁，在整個學(xué)習(xí)期間，移動Agent為學(xué)生的請求提供幫助，及時給教學(xué)服務(wù)器反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)信息，它是Agent智能性的關(guān)鍵部分。本智能教學(xué)系統(tǒng)中，Agent是一種封裝了學(xué)生請求信息代碼、運行狀態(tài)和資料的計算實體，它根據(jù)需求從一臺主機到另一臺主機進行一次或多次移動。該Agent能夠自動移動到遠程服務(wù)器上，執(zhí)行任務(wù)并返回，可以減少網(wǎng)絡(luò)擁堵。在整個過程中，客戶機沒必要在網(wǎng)絡(luò)上存在，只有在移動Agent返回時，客戶機才需要連接到網(wǎng)絡(luò)上。

與傳統(tǒng)模式相比，引入移動Agent技術(shù)后，使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)具有一些優(yōu)勢。它能將提出請求的客戶端代碼動態(tài)地移動到服務(wù)器端，移動Agent不需要網(wǎng)絡(luò)傳輸這一中間環(huán)節(jié)而直接與服務(wù)源進行交互，大大減少了對網(wǎng)絡(luò)的依賴；允許網(wǎng)絡(luò)連接中斷，減少網(wǎng)絡(luò)占用時間，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率；快速響應(yīng)用戶的交互請求，實現(xiàn)真正意義上的及時性和交互性。

移動Agent根據(jù)所賦予的任務(wù)不同而將其分為兩類：一類是幫助學(xué)生完成知識點學(xué)習(xí)和測試的任務(wù)；另一類是幫助學(xué)生與教師直接進行在線交流的任務(wù)。

移動Agent具體是如何工作的呢？移動Agent一方面攜帶學(xué)生的學(xué)習(xí)請求信息，在網(wǎng)絡(luò)上游走，目的是從網(wǎng)絡(luò)上獲取學(xué)生所需要的學(xué)習(xí)資料、測試試卷或?qū)W習(xí)指導(dǎo)。在異地完成任務(wù)后，會卸掉學(xué)生的請求信息，返回學(xué)生需要的信息或負載非終止通信過程的后續(xù)通信服務(wù)。另一方面在學(xué)生的學(xué)習(xí)期間，及時將學(xué)生的學(xué)習(xí)信息、學(xué)習(xí)結(jié)果反饋給教學(xué)服務(wù)器進行分析，為下一次學(xué)習(xí)指導(dǎo)提供依據(jù)。

3 結(jié)束語

本文給出了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，介紹了系統(tǒng)的三層模型，說明了系統(tǒng)工作流程，給出了用戶層和服務(wù)層各個靜態(tài)Agent的功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計，從分類、遷移路由、移動行為三方面闡述了移動Agent的設(shè)計思想?；贏gent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)采用移動Agent技術(shù)實現(xiàn)Agent之間的通信，提高了用戶與系統(tǒng)之間的交互性。設(shè)計并實現(xiàn)基于Agent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)不是一項簡單的工作，需要長期不懈的努力。對于如何更好地實現(xiàn)智能化，進一步補充各個學(xué)習(xí)環(huán)境中的算法問題等，是我們要繼續(xù)研究的方向。

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