基于Agent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)構(gòu)建技術(shù)研究

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(luò)教學(xué)構(gòu)建技術(shù)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(luò)以及信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的需求日漸增長(zhǎng)，如何把這些學(xué)習(xí)資源快速可靠地傳遞給用戶以及有效地實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)等問題，使得網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而Agent技術(shù)的出現(xiàn)為這些問題的解決提供了有效的方法，Agent技術(shù)的應(yīng)用使個(gè)性化教學(xué)模型的實(shí)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(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)能大大加快網(wǎng)絡(luò)教育的發(fā)展。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；Agent技術(shù)；個(gè)性化

一、引 言

近幾年，隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的不斷涌現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用普及率越來越高，個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)的研究和開發(fā)成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的關(guān)鍵問題和熱點(diǎn)。史敏軍運(yùn)用Web挖掘技術(shù)與協(xié)同過濾技術(shù)，建立用戶興趣模型，并搭建了基于個(gè)性化服務(wù)技術(shù)的教學(xué)平臺(tái)；陳麗花根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于ASP.NET和SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)；陳智勇提出了基于XMLWeb Service技術(shù)的教學(xué)資源集成方案，并根據(jù)此方案利用ASP.NET編程語言構(gòu)建了一個(gè)教學(xué)資源綜合平臺(tái)。[1-3]網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)雖然在應(yīng)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(yīng)性，并且對(duì)系統(tǒng)用戶采用基本相同的教學(xué)策略,難以實(shí)現(xiàn)按需學(xué)習(xí)和因材施教；（2）單一的教學(xué)模式使得呈現(xiàn)內(nèi)容的界面比較簡(jiǎn)單，不能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的內(nèi)容傳導(dǎo)模式。針對(duì)目前網(wǎng)上教學(xué)系統(tǒng)存在的不足與難點(diǎn)，以個(gè)性化相關(guān)學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，本文研究了基于Agent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)構(gòu)建技術(shù)，進(jìn)而分析了對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的方法，指出Agent技術(shù)在應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。

二、Agent技術(shù)分析

Agent技術(shù)源自分布式人工智能（DAI），是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。Agent是人工智能計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)新興技術(shù)，Agent概念可追溯至1977年Hewitt提出的并發(fā)演員（actor）模型，從上個(gè)世紀(jì)80年代開始，Agent技術(shù)從分布式人工智能領(lǐng)域分離出來，并與其他領(lǐng)域的處理方法進(jìn)行融合，成為一個(gè)交叉性的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，涵蓋人工智能、分布式系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、知識(shí)工程和并行計(jì)算等多個(gè)領(lǐng)域，到了90年代，Agent技術(shù)進(jìn)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(diǎn)問題。近年來，Agent發(fā)展尤為迅速，研究者在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域如電子商務(wù)、供應(yīng)鏈、智能決策、軟件工程等對(duì)Agent理論及其應(yīng)用做了大量的研究，Agent技術(shù)逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。目前，關(guān)于Agent的研究不僅受到了人工智能研究者的關(guān)注，也引起了機(jī)器人、數(shù)據(jù)通信、人機(jī)界面設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域研究者的關(guān)注，成為一個(gè)富有生機(jī)的研究領(lǐng)域，且有越來越多的研究者將Agent技術(shù)應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。

目前，對(duì)于Agent技術(shù)的定義還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同專業(yè)的人對(duì)Agent的理解也不大相同。大家普遍認(rèn)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(yùn)行來實(shí)現(xiàn)一系列設(shè)計(jì)目標(biāo)的、自主的計(jì)算程序或?qū)嶓w，它能夠感知環(huán)境，并且對(duì)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(dòng)，完成一定的任務(wù)。[4]

Agent具有社會(huì)能力、自主性、自適應(yīng)性和移動(dòng)性等許多特性，這些特性決定了Agent技術(shù)不同于以往任何一種軟件開發(fā)技術(shù)，利用Agent技術(shù)開發(fā)的軟件實(shí)體將更具智能性，能在一定程度上實(shí)現(xiàn)程序的自動(dòng)化和智能化。為了完成一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，可創(chuàng)建多個(gè)相互協(xié)作的Agent，以提高系統(tǒng)實(shí)際解決問題的能力。多個(gè)單個(gè)的自主Agent組成的整體是一個(gè)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(shí)時(shí)性好、易于擴(kuò)充、資源共享、靈活、可靠性高等特點(diǎn)，并且Agent之間能夠通過相互協(xié)調(diào)、協(xié)作解決大量的復(fù)雜問題，使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的魯棒性、可靠性及自組織能力，非常適合于個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建。

三、Agent技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的應(yīng)用

1.基于多Agent技術(shù)的協(xié)同遠(yuǎn)程教學(xué)

遠(yuǎn)程教學(xué)主要以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和教學(xué)理論為基本指導(dǎo)，借助于互聯(lián)網(wǎng)并運(yùn)用計(jì)算機(jī)多媒體處理技術(shù)，提供網(wǎng)上虛擬情景課堂進(jìn)行教學(xué)，支持學(xué)生在線進(jìn)行個(gè)性化的學(xué)習(xí)。其特點(diǎn)從兩個(gè)方面可以體現(xiàn)：一是學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，通過互聯(lián)網(wǎng)虛擬的情景課堂來進(jìn)行交互式的自主學(xué)習(xí)；另一方面教師是教學(xué)的主體，要通過對(duì)授課的課程進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)，采用在線專題討論和知識(shí)點(diǎn)總結(jié)、創(chuàng)立問題情景與綜合評(píng)價(jià)、激勵(lì)等措施，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高他們理解能力和掌握知識(shí)體系的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神，從而能督促學(xué)生進(jìn)行廣泛、深入的學(xué)習(xí)。因此，怎樣發(fā)現(xiàn)和掌握不同學(xué)習(xí)主體的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，針對(duì)不同的主體，有計(jì)劃地建立動(dòng)態(tài)的的學(xué)習(xí)情景，促使學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)與現(xiàn)有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)相互作用，推動(dòng)現(xiàn)有認(rèn)知框架不斷分化、協(xié)作、重組和擴(kuò)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，是遠(yuǎn)程教學(xué)模型設(shè)計(jì)的重中之重。

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

基于Agent具有的各種優(yōu)良、獨(dú)有的特性，將Agent技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教學(xué)環(huán)境，能從根本上克服現(xiàn)階段遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)的局限性：

第一，能夠最大限度地支持教學(xué)過程與內(nèi)容的個(gè)性化，增加趣味性，有效提高教學(xué)質(zhì)量和改善教學(xué)效果；

第二，利用Agent的社會(huì)性特征，能滿足協(xié)同學(xué)習(xí)的需要，把每類學(xué)生看成一個(gè)Agent，學(xué)生之間通過Agent的協(xié)作機(jī)制來完成協(xié)同學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效果，那么同樣也可以把老師看成一個(gè)個(gè)Agent，通過MAS的協(xié)作性和社會(huì)性與學(xué)生Agent交互信息，有效地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)；

第三，用Agent技術(shù)來處理學(xué)生的基本信息，能夠有效地動(dòng)態(tài)跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)行為及學(xué)習(xí)效果，為更加有效地建立學(xué)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(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)的總體需求并設(shè)計(jì)一體化解決方案，充分體現(xiàn)Agent技術(shù)在遠(yuǎn)程教學(xué)應(yīng)用中的智能性、主動(dòng)性，尤其是在流行的Web技術(shù)的基礎(chǔ)上嵌入Agent技術(shù)，無疑會(huì)極大地促進(jìn)遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)的個(gè)性化與智能化，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主體的自主學(xué)習(xí)興趣，有效地提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。然而，遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)它本身就是一個(gè)非常龐大又復(fù)雜、不可預(yù)測(cè)的信息系統(tǒng)，一般會(huì)要覆蓋教學(xué)過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，因而，通常將其劃分成若干個(gè)子問題，來構(gòu)造多個(gè)具有一定功能的Agent，在由這些Agent去協(xié)作處理教學(xué)過程中相應(yīng)的子問題。基于多Agent的網(wǎng)絡(luò)在協(xié)同教學(xué)系統(tǒng)模型，如圖所示。

2.基于Agent技術(shù)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(xué)生、教師以及各種教育教學(xué)機(jī)構(gòu)）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(jì)算機(jī)軟件，因此，它需要一種計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這種新的資源配送方式，多Agent技術(shù)本身擁有的諸多特性使其可以大規(guī)模地應(yīng)用于教育資源的配送模式中。（1）多Agent的主動(dòng)性非常適合于配送系統(tǒng)中的各個(gè)用戶結(jié)點(diǎn)，Agent技術(shù)自身能很好地滿足這些結(jié)點(diǎn)的自主性需求。（2）多Agent之間的協(xié)作和協(xié)調(diào)能力為資源配送環(huán)境中的各個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的信息交互與共享提供了技術(shù)支持。（3）Agent的反應(yīng)性能可以確保系統(tǒng)應(yīng)對(duì)各種動(dòng)態(tài)的、復(fù)雜的資源配送環(huán)境的變化，Agent的反應(yīng)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(shí)現(xiàn)，它的特性就是能夠快速響應(yīng)環(huán)境的變化。（4）Agent的社會(huì)性特征符合配送系統(tǒng)所要求具備全局協(xié)調(diào)配送能力的要求，Agent的社會(huì)性指Agent能與其他Agent進(jìn)行交互以便協(xié)作完成任務(wù)，它克服了單Agent解決復(fù)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(diǎn)用戶對(duì)資源的動(dòng)態(tài)要求以及配送環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化，都要求系統(tǒng)各個(gè)Agent能夠通過合理、有效的協(xié)調(diào)交互機(jī)制達(dá)到全局的合理配送?；贏gent技術(shù)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(gè)配送系統(tǒng)的效率。

3.Agent技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)其他方面的應(yīng)用

文獻(xiàn)[6]闡述了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)智能化、自適應(yīng)化是目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)和提高教學(xué)效果的有效途徑，結(jié)合人工智能與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，提出了一種基于多Agent的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，利用Agent的智能性、主動(dòng)性來實(shí)現(xiàn)教學(xué)系統(tǒng)的智能化、自適應(yīng)化，從而使教學(xué)真正做到個(gè)性化的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)因材施教。文獻(xiàn)[7]探討了Agent技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用，基于Agent技術(shù)的虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)可以改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，使學(xué)習(xí)方式從傳統(tǒng)的獨(dú)學(xué)變?yōu)槿簩W(xué)、使學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)從封閉變?yōu)殚_放，最終使教學(xué)從知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)建構(gòu)。文獻(xiàn)[8]從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)缺乏深入了解用戶興趣的實(shí)際現(xiàn)狀出發(fā)提出了一種基于Agent的個(gè)性化教學(xué)系統(tǒng)，并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以用戶興趣追蹤為出發(fā)點(diǎn)，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(xué)習(xí)到最新的用戶興趣。另外Agent技術(shù)還應(yīng)用在教育信息化的其他各個(gè)方面。

四、總結(jié)

目前有關(guān)將Agent技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)領(lǐng)域的研究才剛剛起步，Agent技術(shù)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(shù)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)建設(shè)是我們未來工作的重點(diǎn)之一。本文列舉了Agent技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，概要分析了Agent技術(shù)在解決網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方面的優(yōu)勢(shì)，Agent技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)使得將Agent技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)領(lǐng)域，將大大推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)教育的發(fā)展。☉

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（編輯：楊馥紅）

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1673-8454(2012)01-0068-03