基于移動(dòng)代理的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)模型構(gòu)建*

張 光,孔令富

(燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,河北秦皇島 066004)

基于移動(dòng)代理的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)模型構(gòu)建*

張 光,孔令富

(燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,河北秦皇島 066004)

構(gòu)建全國(guó)廣播電視大學(xué)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持系統(tǒng),充分共享全國(guó)電大系統(tǒng)的教學(xué)資源和師資力量很有意義。針對(duì)現(xiàn)有教學(xué)系統(tǒng)不足,利用移動(dòng)代理技術(shù),解決了跨廣域范圍的學(xué)習(xí)支持,構(gòu)建了全國(guó)廣播電視大學(xué)系統(tǒng)內(nèi)師資共享和學(xué)生個(gè)別化學(xué)習(xí)支持的原型系統(tǒng)。

移動(dòng)代理;學(xué)習(xí)支持;個(gè)別化支持;模型

我國(guó)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育蓬勃發(fā)展,目前正由規(guī)模發(fā)展向提高教育質(zhì)量轉(zhuǎn)變,教育資源的充分共享,提供良好的學(xué)習(xí)支持服務(wù),是當(dāng)前提高現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育質(zhì)量的行之有效的辦法,也是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的核心和精髓。盡管傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)都強(qiáng)調(diào)共享和服務(wù),但這種共享和服務(wù),還是處于相對(duì)較低的水平上,不能滿足現(xiàn)實(shí)的需要,在教學(xué)模式、系統(tǒng)模型和開發(fā)技術(shù)上都還存在著一定的缺陷。本文試圖利用移動(dòng)代理技術(shù)來構(gòu)建全國(guó)電大的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)模型。

一、Agent的概念及分類

1.Agent的概念

Agent理論和技術(shù)最早起源于分布式人工智能,是分布式人工智能研究的產(chǎn)物,它以其自身所具有的智能性、自主性、交互性和可移動(dòng)性等特點(diǎn)在眾多領(lǐng)域中引起了重視。Wooldridge和Jennings在1995年提出了較權(quán)威的、獲得普遍認(rèn)同的定義[1]。簡(jiǎn)言之,Agent技術(shù)是一個(gè)具有自適應(yīng)性和智能性的軟件實(shí)體,其能夠通過感知自身和環(huán)境中的信息,能代表用戶或其他程序,自主采取行動(dòng),以主動(dòng)服務(wù)的方式完成預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)或任務(wù)。

一般來說,Agent應(yīng)該具有這樣的特性:自治性、社會(huì)性、反應(yīng)性、能動(dòng)性、協(xié)作性、主動(dòng)性、適應(yīng)性、移動(dòng)性、可靠性。

2.Agent的分類

我們重點(diǎn)按照Agent的應(yīng)用可以將Agent分為單Agent、多Agent和移動(dòng)Agent。

(1)單Agent(Single Agent)。它主要用于實(shí)現(xiàn)本地的任務(wù),也可以用于在網(wǎng)上進(jìn)行服務(wù)。從結(jié)構(gòu)上來分析,一般把單Agent分為慎思行Agent(Deliberative Agent)、反應(yīng)型 Agent(Reactive Agent)和混合型Agent(Hybrid Agent)。

(2)多Agent(Mass Agent)。它是由多個(gè)Agent相互通訊、彼此協(xié)調(diào),共同完成作業(yè)任務(wù)的系統(tǒng),它具備一般分布式系統(tǒng)所具有的共享性好、可靠性強(qiáng)、擴(kuò)張性好、靈活性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn),并且,各Agent能夠通過相互協(xié)調(diào)解決巨大的復(fù)雜性問題,從而,系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性、可靠性和自組織能力。多Agent系統(tǒng)的這些特點(diǎn),使得它在處理基于網(wǎng)絡(luò)的一些問題方面,具有光明的應(yīng)用前景。根據(jù)Agent組中是否有集中管理服務(wù)機(jī)構(gòu)以及各Agent成員之間的相互關(guān)系,可將其分為三類。多Agent(Mass Agent)分為:完全分布式Agent組、完全集中式Agent組、混合式Agent組。

(3)移動(dòng)Agent(Mobile Agent)。移動(dòng)Agent是一個(gè)能在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中按一定的規(guī)則,自由地從一臺(tái)主機(jī)遷移到另一臺(tái)主機(jī),并可與其他Agent交互的軟件實(shí)體,代表用戶完成特定的任務(wù)。它可以將自己的過程代碼、數(shù)據(jù)和控制狀態(tài)封裝。移動(dòng)Agent的生命周期由創(chuàng)建、發(fā)送、掛起和恢復(fù)、終止組成。Agent能夠感知外界環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化,而支持動(dòng)態(tài)環(huán)境變化是網(wǎng)絡(luò)的基本要求之一,即在某一時(shí)刻存在的資源在下一時(shí)刻不一定還存在,這一時(shí)刻沒有的資源在下一時(shí)刻可能加入到網(wǎng)絡(luò)中。所以,將Agent技術(shù)引入學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)是一項(xiàng)有意義的工作[2]。

二、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

我們認(rèn)為,全國(guó)廣播電視大學(xué)的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到以下目標(biāo):

1.為學(xué)生提供個(gè)別化支持

對(duì)不同認(rèn)知水平的學(xué)生、不同教學(xué)內(nèi)容和不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格采用不同的教學(xué)策略,達(dá)到因材施教。系統(tǒng)應(yīng)該對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行記錄。它能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行跟蹤,通過記錄學(xué)生已訪問的鏈接和每次的測(cè)試情況,分析學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況,并選擇學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)感興趣的媒體呈現(xiàn)方式。

2.對(duì)現(xiàn)有的各種各級(jí)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)進(jìn)行整合

實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有系統(tǒng)的教學(xué)信息和資源的充分共享。比如電大系統(tǒng)的教學(xué)平臺(tái)和教務(wù)管理系統(tǒng)的信息在新的系統(tǒng)中應(yīng)該能做到信息共享,系統(tǒng)應(yīng)該將各級(jí)(中央、省、市級(jí)平臺(tái))進(jìn)行整合為學(xué)生提供一站式的信息服務(wù)。

3.系統(tǒng)應(yīng)該為電大的所有師資共享提供基礎(chǔ)

只有這樣,才能將教師從簡(jiǎn)單的、大量的重復(fù)支持勞動(dòng)中解脫出來,取而代之的是為學(xué)生提供及時(shí)優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)。

4.系統(tǒng)應(yīng)該提供一個(gè)智能化的協(xié)作學(xué)習(xí)交流平臺(tái)

學(xué)生通過代理與其他學(xué)生的代理進(jìn)行溝通、信息交流和協(xié)同工作,幫助教師和學(xué)習(xí)者分配和尋找最佳合作伙伴,從而激勵(lì)協(xié)作學(xué)習(xí)的開展。

總而言之,系統(tǒng)就是要提供這樣的一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境,或者說構(gòu)造一個(gè)“虛擬教師”,他將全國(guó)電大所有教務(wù)管理人員,課程教師,其他學(xué)習(xí)支持者虛擬成一個(gè)有求必應(yīng)的、服務(wù)快捷的教師,為學(xué)習(xí)者提供透明的、全方位的學(xué)習(xí)支持服務(wù)。

三、基于移動(dòng)Agent的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)模型

1.系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)模型

目前全國(guó)電大系統(tǒng)中按業(yè)務(wù)指導(dǎo)關(guān)系分為四級(jí):中央電大—省級(jí)電大—市級(jí)電大—教學(xué)點(diǎn)。在學(xué)習(xí)支持服務(wù)中,若以教學(xué)點(diǎn)為基礎(chǔ),則師資嚴(yán)重缺乏,根本不能開展正常的教學(xué)支持;若以市級(jí)電大展開支持,則系統(tǒng)教學(xué)資源優(yōu)勢(shì)不能共享,還喪失了系統(tǒng)的師資優(yōu)勢(shì);同時(shí),這兩種情況,若要共享教學(xué)資源,則會(huì)浪費(fèi)大量的存儲(chǔ)資源,資源的及時(shí)配發(fā)和共享也為資源管理帶來巨大挑戰(zhàn)。若業(yè)務(wù)完全集中于中央電大,勢(shì)必造成資源過分集中而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)瓶頸,更不用說進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)支持,因此,無(wú)論是資源利用還是教學(xué)支持,從現(xiàn)有的管理體系和網(wǎng)絡(luò)情況來看,中央電大這一層壓力過大,都不能有效開展。最好的支持中心應(yīng)該在省級(jí)電大,它既可以避免集中于中央電大而產(chǎn)生的瓶頸問題,也可以避免以教學(xué)點(diǎn)和市級(jí)電大為基礎(chǔ)帶來的系統(tǒng)資源不能充分共享問題。以省級(jí)電大為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)支持體系應(yīng)該是我們的首選。

移動(dòng)Agent是一個(gè)軟件系統(tǒng),它獨(dú)立于其他學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)。由于將移動(dòng)Agent引入了學(xué)習(xí)支持系統(tǒng),我們需要結(jié)合移動(dòng)Agent的特點(diǎn),對(duì)目前的學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)進(jìn)行整合。我們將系統(tǒng)分為三層:中央結(jié)點(diǎn)CN(Central Node)、省級(jí)結(jié)點(diǎn) PN(Provincial Node)、市級(jí)結(jié)點(diǎn)MN(Municipal Node),這里的中央結(jié)點(diǎn)已經(jīng)有了新的含義,它表示一個(gè)大的區(qū)域,比如華北區(qū)、華東區(qū),而中央電大作為一個(gè)中央結(jié)點(diǎn),其他高校網(wǎng)絡(luò)學(xué)院也作為一個(gè)中央結(jié)點(diǎn),市級(jí)結(jié)點(diǎn)表示的是原來的市級(jí)電大或教學(xué)點(diǎn)。新的組織結(jié)構(gòu)非常有利于我們資源共享和學(xué)習(xí)支持的展開。具體的組織結(jié)構(gòu)圖如下圖。

系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖

2.系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

基于移動(dòng)Agent的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持,是在傳統(tǒng)的瀏覽器(Browser)/服務(wù)器(Server)結(jié)構(gòu)體系中間加入一個(gè)功能層,也叫代理層,形成B/A/S的三層結(jié)構(gòu)模型,即瀏覽器Browser/代理層Agent/服務(wù)器Server。

第一層是表示層。它是基于瀏覽器的。瀏覽器主要便于用戶瀏覽頁(yè)面,客戶端利用瀏覽器上網(wǎng),不再需要為不同的客戶端來安裝不同的客戶程序,這能夠?yàn)閺?fù)雜的分布式應(yīng)用提供統(tǒng)一的環(huán)境。它將用戶請(qǐng)求送到功能層進(jìn)行處理并將結(jié)果返回、以Web頁(yè)形式顯示供用戶學(xué)習(xí)。

第二層是功能層。它由多種Agent組成,負(fù)責(zé)溝通客戶端和服務(wù)器,進(jìn)行系統(tǒng)和應(yīng)用的邏輯處理,并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。功能層主要與客戶端和服務(wù)器溝通,利用代理自主學(xué)習(xí)能力和對(duì)外界的反應(yīng)能力來支持個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持服務(wù)。多個(gè)Agent之間來協(xié)作完成學(xué)生的一次支持服務(wù)。功能層的代理可以分為三種:第一種是用戶類Agent,它包括學(xué)生Agent、教師Agent;第二種是管理類Agent,它包括管理Agent、教學(xué)管理Agent;第三種是任務(wù)Agent,包括教學(xué)類Agent,它包括作業(yè) Agent、考 試 Agent、答 疑 Agent、學(xué) 習(xí) 記 錄Agent等。

第三層是數(shù)據(jù)層。用于保存各類數(shù)據(jù)資源,包括知識(shí)庫(kù)、問題庫(kù)、資源庫(kù)、試題庫(kù)等。知識(shí)庫(kù)是具體課程知識(shí)。它的主要作用是組織教材、存放和管理課程的所有知識(shí),主要是以樹型結(jié)構(gòu)描述某門具體課程整體知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系,便于學(xué)生了解知識(shí)點(diǎn)之間前后續(xù)關(guān)系。問題庫(kù)記錄學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題,教師給予的解答以及無(wú)法解答的問題,用戶可以通過查詢問題庫(kù)快速找到問題答案。

3.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)有兩類基本用戶,一類是學(xué)生,一類是教師。我們?cè)O(shè)計(jì)系統(tǒng)功能,就是圍繞這兩類用戶的支持服務(wù)的需要來進(jìn)行的,從根本上來講,其實(shí)教師用戶的功能也是為了滿足或更好地滿足學(xué)生用戶而設(shè)計(jì)的。

對(duì)于學(xué)生,系統(tǒng)需要提供給他一個(gè)很個(gè)性化的學(xué)習(xí)界面,并且通過系統(tǒng)可以進(jìn)行個(gè)性化自主學(xué)習(xí),有問題可以提問并得到個(gè)性化的幫助,也可以參加與教師或同學(xué)的討論。我們一直在強(qiáng)調(diào)提供“個(gè)性化”服務(wù),這就是引入移動(dòng)Agent后,學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的重要變化之一。

教師用戶將全國(guó)電大所有教務(wù)管理人員,課程教師,其他學(xué)習(xí)支持者構(gòu)成了一個(gè)支持服務(wù)群體,虛擬成一個(gè)萬(wàn)能的教師,對(duì)于學(xué)生來說,就是一個(gè)“虛擬教師”,它解決教務(wù)問題,具體學(xué)習(xí)問題,心理指導(dǎo)問題,了解個(gè)體學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)狀況,能有針對(duì)性地指導(dǎo),設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)方案,制定學(xué)習(xí)計(jì)劃,對(duì)學(xué)習(xí)者個(gè)別化交互答疑,對(duì)學(xué)習(xí)者心理輔導(dǎo),是一個(gè)很好的“家教”。

通過移動(dòng)Agent將各個(gè)性質(zhì)完全相同而又相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行共享整合成一個(gè)虛擬的系統(tǒng),如各個(gè)電大的教學(xué)系統(tǒng)都是使用電大在線平臺(tái),卻完全獨(dú)立;將不同業(yè)務(wù)的系統(tǒng)進(jìn)行共享整合成一個(gè)虛擬的系統(tǒng),如教務(wù)系統(tǒng)和在線平臺(tái)各自獨(dú)立,進(jìn)而將全國(guó)電大所有的教學(xué)教務(wù)等系統(tǒng)看成一個(gè)系統(tǒng),并為學(xué)習(xí)者提供透明的支持,學(xué)生不必知道我用的何種支持的平臺(tái),上的是哪一級(jí)系統(tǒng),不必知道我的支持來自何處、何人。

四、結(jié)束語(yǔ)

遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持服務(wù)是一個(gè)系統(tǒng)工程,涉及到系統(tǒng)的管理模式、運(yùn)行機(jī)制、技術(shù)應(yīng)用。本文僅是對(duì)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持模型進(jìn)行了初步的思考,許多方面有待更深入地研究和完善:系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享問題,無(wú)論從技術(shù)層面,還是管理層面都有待于深入研究,其意義非常重大;為學(xué)生提供全系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)師資可以說是一個(gè)亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題,此問題的解決,將不僅有利于對(duì)學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)支持,而且有利于教師從簡(jiǎn)單重復(fù)的工作中解放出來,從事更有意義的教學(xué)工作;目前代理技術(shù)在大規(guī)模的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的應(yīng)用還僅僅是一個(gè)初步的研究,在具體實(shí)現(xiàn)上還沒有一定之規(guī),需要廣大技術(shù)人員和遠(yuǎn)程教育人員共同探索,其有非常好的研究空間。

[1]Wooldridge,M.Intelligent Agents:Theory and Practice[J].Knowledge Engineering Review,1995,(2).

[2]Junwei C.,Daniel P.S.,James D.T.et al.Agent-based Resource Management for Grid Computing[M].Proceeding of the 2nd IEEE/ACM Symposium on Cluster Computing and Grid(CCGR IDp02),2002.

G728

A

1008-469X(2010)02-0015-03

2010-01-25

張光(1965-),男,河南焦作人,河北廣播電視大學(xué)教授,燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院在讀博士,主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用與遠(yuǎn)程教育研究。

(責(zé)任編輯 宋 悅)