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關鍵詞:精品課程;Agent;多Agent系統;高職教育
中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)11-2526-03
Study and Practice on Higher Vocational Excellent Course Website Based on Agent
CAI Li-lu1,DIAO Yong-feng2
(1.Anhui Finance & Trade Vocational College, Hefei 230601,China; 2.China West Normal University, Nanchong 637002, China)
Abstract: With the increasing number of high vocational course website,course website has been more mature in some respects,such as issuing teaching information and showing course content,but websites general lack of intelligence,adaptation,and interaction.To overcome these problems,the Agent technology is adopted in website system.This article has discussed the system framework,working principle,and the related technologies, and based on this,it has given the specific case in order to improve the demonstration of the outcome and effectiveness of the course construction.
Key words: excellent course; Agent; multi-agent; high vocational
隨著信息技術的應用和網絡教育的蓬勃發展,近年來,各高職院校建設了多門精品課程。精品課程為改善學習和訓練條件提供一種有效的手段,也為教師和學生提供靈活、方便、豐富的授課方式和學習方式,然而目前的精品課程,多數只是將課堂教學簡單搬上網絡,這樣導致的最大的問題就是精品課程網站智能化程度低,不能對不同認知水平的學生采用不同的教學策略,實現因材施教,而將Agent技術應用于精品課程網站,能有效克服現階段精品課程教學系統的局限和不足。
1 Agent技術簡介
Agent一詞直譯為“”,也有人把它翻譯為“智能”。所謂Agent,按Wooldridge[1]教授的提法,“如果一個實體具有自主性、反應性、預動性、社交性四條基本性質,那么該實體可以視為一個,“Agent”。Shoham[2]教授認為,“如果一個實體可以用信念、承諾、義務、意圖等精神狀態進行描述,那么該實體可視為一個Agent”。綜合這兩種定義方法,給出Agent的定義如下:
Agent也就是軟件,是一個能在特定環境下連續、自發地實現功能,并且與相關和進程相聯系的軟件實體。連續,自發的要求來源于環境的變化,要求能在沒有人的引導和干涉下以柔性、智能的方式對用戶的需求實時地加以響應,更理想的情況是在某一特定的環境下和時間內,反復實現某一功能后能夠吸取經驗教訓,即具備所謂的學習功能[3]。另外,還希望能與環境中的其他和進程進行通信、合作。
由于現實問題紛繁復雜,當單一Agent不能解決時,就需要把多個Agent進行組織和調度形成多Agent系統來承擔任務。基于多Agent技術的系統是指多個Agent相互通訊、彼此協調,共同完成作業任務的系統,各Agent能夠通過相互協調解決大規模的復雜問題,使系統具有很強的可靠性和自組織能力。[4]
2基于Agent的精品課程網站框架
由于精品課程網站涵蓋教學的各個環節,是一個復雜的信息系統。因此應該將其劃分成子問題,設計采用Agent作為基本單元,構造多個具有一定功能的Agent,再由這些Agent去分別處理子問題。并通過協調Agent管理、調度、協調其他Agent的行為。系統如果需要對某個功能進行修改,只需修改相應的Agent設計,再修改協調Agent的協調機制。基于上述分析,結合精品課程網站實際,構建了圖1所示的精品課程網站系統模型。
系統采用瀏覽器(Browser)/(Agent)/中心服務器(Server)模式即B/A/S模式,Web瀏覽器作為客戶端,通過該層可以實現任務的接受、用戶信息和行為的獲取、處理結果的反饋等,中間層是各種Agent,負責溝通客戶端和服務。部分Agent的功能如下。
學生Agent:學生Agent主要是為協助登錄精品課程網站的學員完成學習任務的智能,一個注冊賬號對應一個學生Agent,并自動在學員登錄時自動為其提供服務。它負責記錄學生的學習特點、個性特點和學習過程。這些數據是分析個別化學習的基礎,也是選擇學習內容、準備教學資源、控制教學策略的參考依據。
教師Agent:教師Agent是為輔助教師更有效的完成教學任務而設置的,它主要負責對教學資源、教學內容以及教學策略進行日常維護。教師Agent通過教學Agent了解學生學習過程,指導和監控教學過程,并根據學生的反應,給出解答和指正。
管理員Agent:在精品課程網站系統中涉及一系列的管理如課程管理、成績管理、身份識別與訪問權限管理等等。管理員Agent能主動獲得諸如學習者的學習習慣偏好、學習水平等數據和資料,協助管理員進行快速有效的反應;為學生Agent搜索指定相應的教師Agent以指導學生的學習;對教學內容和教學活動的監督、管理協作學習區;對其他的Agent進行增刪管理、地址管理、名錄管理和通訊管理。動態地對知識庫進行有效的更新、歸類等。
協調Agent:協調Agent負責整個系統的管理與控制,并協調各智能體之間的問題求解,實時建立戶與系統的通訊,起著一個總調度的作用。[5]協調Agent了解系統中其它Agent的信息(位置、功能、狀態),能夠檢測和消除沖突信息并將任務自動分解成并分配給相應Agent執行。
答疑Agent:在精品課程網站中學生提出的問題往往較多,很難對每位學生的問題都能實時解答。但是根據學科的特點和教學經驗,課程的內容具有經典和普遍意義,學生對課程的理解一般都有相似之處,提出的問題實質性內容有60%~70%是相同的,只不過表達方式可能有所偏差。[6]因此,在精品課程網站中可使用答疑Agent來輔助解答學員常見問題。答疑Agent對學生提出的問題首先在數據庫里面進行查詢,如果找不到答案時,答疑Agent將此問題提交給教師Agent,由教師Agent提醒教師做出回答。若這個問題在一定時間內多次被提出,Agent把它提交到常見問題庫中;答疑Agent還對問題和答案進行統計分析并將結果信息傳遞給教師,這樣教師能了解學生對于知識點的掌握情況以及問題所在,能夠優化教學,提高教學效果。
測試Agent:測試目的是為了檢驗學生是否掌握了相應的知識和能力,為教師改進教學績效提供決策依據,從而促進教學水平的不斷提高。測試Agent在測試過程中實時考評學生的水平,并根據學員的答題情況動態選擇試題,測試完成后給出答案和錯誤原因。
知識庫:由學習資源庫、系統知識庫、教學策略庫、學生模型庫、試題庫組成的知識倉庫,為智能學習系統提供了變化的數據集合。知識庫中的信息都可以為每個智能體共享。
圖1基于Agent的精品課程網站系統
3多Agent的精品課程網站的工作原理
這里以學生學習的工作流程(圖2)為例說明多Agent的精品課程網站的工作原理:
登錄注冊:學生通過瀏覽器訪問精品課程網站并注冊登記。如果管理員Agent同意。則將該生的注冊信息添加到學生信息庫,學員第一次進入系統,須要參與預評估測試,用于了解學生的學習風格、知識水平、認知能力等并存入學生特征庫,以備以后教學時調用、修正。
課程學習:學員根據需要選擇課程,進入系統開始學習。系統自動生成的學生Agent會將用戶的學習請求轉化為Agent能夠識別的命令,教師Agent依據信息庫中系統診斷性測驗中的表現、學習風格、學習的歷史記錄、與系統的交互情況進行推理,選取知識庫中的適合學生實際水平與學習特點的學習內容和教學策略。在課程學習過程中,學生Agent幫助學生與教師Agent練習、溝通;教師Agent指導學生教學;答疑Agent將負責回答學生的各種疑難問題,對于不能解決的問題,則提交給教師,由教師負責解答。
練習:學生選擇單元練習后,系統自動從題庫中調出與學習內容和學生的水平相關的習題。并在練習后根據結果數據提供反饋信息,如建議學生重新學習相關知識點等。
測試:學生測試完畢后,測試Agent把測試的結果反饋到教師Agent、學生Agent和相應的數據庫。同時根據學生的學習情況進一步調整教學計劃,直至符合學習目標要求。
評估:對測試結果進行評估是否達到了規定的通過閥值,對測試的知識點進行自動分析并給出學習建議,進一步引導學生學習相關課程。
退出:學生完成或中斷某一知識點的學習時,學生Agent記錄了本次學生學習情況,學生Agent、教師Agent會修改相應的數據庫的內容。
圖2學員學習流程圖
4多Agent高職精品課程網站上的特征
將Agent技術應用于我院省級精品課程網站“圖形圖像處理”課程,學生和教師普遍反映良好,相比傳統精品課程網站有以下優勢:
l)網絡教育的個性化。
在Agent被應用以后,可以做到學生的個性化教學,因為利用其智能性可為不同水平、不同學習內容和學習動機的教學對象,提供不同的教學資源和教學方式。這是因材施教教育思想的具體體現,也是建構主義學習理論中以學生為中心的教育思想的體現[7]。
2)答疑智能化。
學生在精品課程網站學習過程中,會遇到各種疑難問題,如果這些問題得不到及時解答,學生的學習效率會受到影響,學生的積極性也會受到打擊。而有了答疑Agent,學生可以像詢問老師一樣提出遇到的疑難問題。答疑Agent首先通過查詢自身知識庫,將相關答案反饋給學生,若不能解決,則將問題提交并通知給教師解決,極大地提高了答疑效率。
3)討論、協作學習智能化。
傳統的精品課程網站多數也為學習者提供了交流、討論的場所,然而這種交流和協作是靜態的。而將Agent應用于精品課程網站,可以將學員討論的問題進行總結提煉,并能根據討論的情況組織專題性的討論,引導學生做更深入的研究和探討,發揮協作式學習的優越性。
4)解決資源迷向的問題。
學習者在精品課程網站中經常會出現“資源迷向”現象,即不知道如何確切表達對真正想要的資源的需求,也不知道如何更準確、更有效地尋找資源[8]。Agent的信息推薦功能可以一定程度上以緩解該類現象。Agent能自動從庫中搜索符合學員興趣范圍和學習過程有幫助的數據,方便用戶快捷地找到自己的所需頁面。
5結論
將Agent引入精品課程網站,能實時地按照學生的學習水平來選取學習路徑、提供教學策略達到因此施教和提高教學績效的目的。當然系統中還有很多不成熟的地方,如目前只在內網內供本校學生使用、系統的推薦技術準確度還比較低等,在以后的應用實踐過程中,仍需進一步完善和改進。
參考文獻:
[1] Wooidridge M,Jennings N R.Intelligent Agents:Theory and Practice[J].Knowledge Engineering Review,1995,10(2).
[2] Shoham Y.Agent-oriented programming. Artificial Intelligence,1993(60):51-92.
[3]張濤.多Agent在現代遠程教學中的研究與應用[D].長沙:湖南大學.
[4] Corchado J M,Lees B.Fyfe C.project monitoring intelligent Agent system[C]. London.IEE Colloquium on Intelligent World Wide Web Agents,1997.
[5] Michael Wooldridge.多Agent系統引論[M].石純一,譯.北京:電子工業出版社,2003:14-15.
[6]薛安榮.基于多Agent的協同教學環境的設計與探討[J].計算機工程與應用,2000(12):67-69.