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        基于FCM的多Agent移動(dòng)學(xué)習(xí)教學(xué)框架模式研究*

        2014-11-10 07:10:06劉玉平關(guān)兆一
        關(guān)鍵詞:框架節(jié)點(diǎn)測(cè)試

        劉玉平,唐 棣,關(guān)兆一

        (遼寧師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院,遼寧 大連116081)

        大量移動(dòng)終端、手機(jī)新功能的閃亮登場(chǎng),以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶群體的出現(xiàn),成就了移動(dòng)學(xué)習(xí)時(shí)代的到來。學(xué)習(xí)者通過無線網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)隨地地實(shí)現(xiàn)在線與離線學(xué)習(xí),網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)能夠根據(jù)學(xué)生的個(gè)體情況和知識(shí)結(jié)構(gòu)來確定和調(diào)整教學(xué)策略。但其本身仍存在一些問題,例如系統(tǒng)缺乏適應(yīng)性,不能夠根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平而采取相應(yīng)的教學(xué)手段和策略,難以實(shí)現(xiàn)因材施教;隨著學(xué)生數(shù)量的增加,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中經(jīng)常出現(xiàn)教師輔導(dǎo)不到位、反饋不及時(shí)等問題[1]。

        針對(duì)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育存在的各種問題,多人提出了基于多Agent的新的遠(yuǎn)程教育模型框架[2-5],比較集中的框架模式為B/A/S 3層結(jié)構(gòu)模式,如圖1所示。

        采用智能代理的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),學(xué)生可以通過其學(xué)習(xí)代理與老師進(jìn)行聯(lián)系,圍繞教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行交流,進(jìn)而形成有效的控制機(jī)制。借助這個(gè)平臺(tái),學(xué)習(xí)代理可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的需要,到有關(guān)資源站點(diǎn)查找和搜集與當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的資料,處理日常學(xué)習(xí)事務(wù),也可以方便教師教學(xué)和管理工作,并且保證數(shù)據(jù)的安全可靠,形成相對(duì)封閉的教學(xué)通道。

        由圖1可以看到,此模型框架在應(yīng)用性、靈活性等方面都已經(jīng)達(dá)到很高的程度,但是中間代理層的設(shè)置仍然存在一些問題。例如教師和學(xué)生仍然是兩個(gè)分離的個(gè)體,并沒有脫離傳統(tǒng)的教與學(xué)的課堂教學(xué)模式,教師和學(xué)生交互活動(dòng)極少,學(xué)生很難積極主動(dòng)地參與到教學(xué)過程中來。

        為了解決上述問題,本文提出了一種新的基于FCM模糊推理的多Agent移動(dòng)學(xué)習(xí)教學(xué)模式。

        圖1 B/A/S 3層結(jié)構(gòu)模式

        1 模糊認(rèn)知圖

        模糊認(rèn)知圖FCM(Fuzzy Cognitive Maps)是模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的產(chǎn)物。作為一種軟計(jì)算方法,它也是知識(shí)的一種圖解表示,由節(jié)點(diǎn)和弧組成。如圖2所示,弧表示實(shí)體和概念間的因果關(guān)系,節(jié)點(diǎn)可以是實(shí)體和概念等。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有其節(jié)點(diǎn)狀態(tài)值,刻畫了FCM環(huán)境中物元的屬性;從組織結(jié)構(gòu)上看,F(xiàn)CM是面向?qū)ο蟮膯螌訋Х答伒纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)。它可以支持專家先驗(yàn)知識(shí)以及因果關(guān)系的表示與推理,知識(shí)蘊(yùn)涵在概念節(jié)點(diǎn)及概念節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系中。它通過概念間的關(guān)系來模擬模糊推理,通過整個(gè)圖中各概念節(jié)點(diǎn)的相互作用來模擬系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為[6]。在本文中,采用模糊認(rèn)知圖的方式分析學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平,更好地跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況、改善教學(xué)效果。

        圖2 FCM結(jié)構(gòu)圖

        2 新的移動(dòng)學(xué)習(xí)框架模型

        2.1 移動(dòng)學(xué)習(xí)新模型

        教育改革的目的就是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。在改革中,如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是必須考慮的重要因素之一。因此,為了充分體現(xiàn)以學(xué)生為本的教學(xué)模式和特色,大幅度提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性,同時(shí)提高教師與學(xué)生之間的充分互動(dòng),本文提出一種新的移動(dòng)學(xué)習(xí)框架模式,即在中間代理層加入一個(gè)新的 Agent,名為“學(xué)-教角色轉(zhuǎn)換 Agent群”[7-10],如圖 3所示。

        圖3 新模型結(jié)構(gòu)

        圖4為Agent群內(nèi)部構(gòu)成圖,該Agent群主要包括成績(jī)測(cè)試Agent、素質(zhì)測(cè)試Agent和綜合測(cè)試 Agent。當(dāng) 3個(gè)Agent得到結(jié)果 W14、W24、W34滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),就會(huì)觸發(fā)綜合Agent,將通過此次測(cè)試的學(xué)生名單寫入數(shù)據(jù)庫,同時(shí)為對(duì)應(yīng)學(xué)生分配一個(gè)教師權(quán)限賬戶,進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換。教師可以隨時(shí)查閱“綜合Agent”得到的信息,更全面地了解學(xué)生,從而制定相應(yīng)的教學(xué)方案,更好地因材施教。

        圖4 Agent群內(nèi)部構(gòu)成

        引入角色轉(zhuǎn)換Agent群,進(jìn)而選擇合格學(xué)生,其好處在于:

        (1)作為學(xué)生,他們更容易知道其他同學(xué)的問題所在;同時(shí)可以刺激學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

        (2)在此過程中,教師將會(huì)有更多空余的時(shí)間來搜集資料,研究教學(xué)和其他問題。

        (3)學(xué)生在線時(shí)間可能更充裕,面對(duì)面交流的可能性更大,擴(kuò)大了“在線教師”的人數(shù)。

        (4)學(xué)生可以進(jìn)行備課,發(fā)布新資料。假如教師覺得資料可用,可將其收藏至資料庫,減少教師收集資料的工作量,同時(shí)集思廣益,達(dá)到更好地促進(jìn)教學(xué)的目的。

        2.2 Agent模塊實(shí)現(xiàn)

        在該模型中,需要設(shè)計(jì)的Agent模塊主要包括:教師Agent模塊、教學(xué)資源 Agent模塊、教師授課 Agent模塊、學(xué)生 Agent模塊、學(xué)生學(xué)習(xí)情況 Agent模塊等,在此,以學(xué)生學(xué)習(xí)情況Agent模塊為例,介紹其主要代碼實(shí)現(xiàn)。

        3 申請(qǐng)測(cè)試

        在現(xiàn)有的移動(dòng)學(xué)習(xí)模型中增加“角色轉(zhuǎn)換Agent群”,對(duì)現(xiàn)有的整體系統(tǒng)影響較小,并且比較容易實(shí)現(xiàn)。其主要實(shí)現(xiàn)的功能為:當(dāng)某學(xué)生對(duì)某一知識(shí)的學(xué)習(xí)達(dá)到一定程度,就可以進(jìn)行綜合測(cè)試(成績(jī)測(cè)試、素質(zhì)測(cè)試、心理測(cè)試等),而這些試題是由試題測(cè)試庫隨機(jī)生成的;若通過該綜合測(cè)試,此學(xué)生的信息就會(huì)被添加入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中,同時(shí)轉(zhuǎn)換為“教師”角色;然后履行“教師”職責(zé),搜集資料、備課,申請(qǐng)測(cè)試的整個(gè)框架模式如圖5所示。

        本文針對(duì)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教學(xué)模型中存在的問題,在現(xiàn)有的模型中添加一個(gè)新的角色轉(zhuǎn)換模塊,目的是提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和學(xué)習(xí)興趣,最終提高教學(xué)的質(zhì)量。為了更好地分析學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,采用模糊認(rèn)知圖的方式分析學(xué)生的認(rèn)知水平,更好地跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,改善教學(xué)效果,從而對(duì)整個(gè)教學(xué)改革和素質(zhì)教育的實(shí)施起到積極的推動(dòng)作用。

        [1]北京師范大學(xué)繼續(xù)教育與教師培訓(xùn)學(xué)院,北京師范大學(xué)遠(yuǎn)程教育中心.遠(yuǎn)程教育學(xué)生指導(dǎo)手冊(cè)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2005.

        [2]陸淑娟.Multi-Agent技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的研究與應(yīng)用[D].南京:南京工業(yè)大學(xué),2004.

        圖5 申請(qǐng)流程

        [3]楊紅穎,王向陽,趙紅.一種基于多Agent的遠(yuǎn)程教學(xué)模型框架[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育,2005(2):65-67.

        [4]Web-based Education Commission.The power of the Internet for learning[M].Washington,DC:U.S.Department of Education,2000.

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

        [6]林春梅.模糊認(rèn)知圖模型方法及其應(yīng)用研究[D].上海:東華大學(xué),2006.

        [7]何炎祥,陳莘萌.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.

        [8]董紅斌,孫羽.多 Agent系統(tǒng)的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2001(1):54-56.

        [9]肖基毅,陳堅(jiān)禎,朱常春.基于 Agent的協(xié)同遠(yuǎn)程教學(xué)模型[J].微機(jī)發(fā)展,2002(2):94-96.

        [10]CHAO L.Deployment of mobile learning course materials to android powered mobile devices[J].International Journal of Distance Education Technologies,2012(10):1-16.

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