基于Ｍｕｌｔｉ－Ａｇｅｎｔ的ＣＳＣＬ模式研究

摘要 CSCL的理論基礎是建構主義的協作學習理論，它是CAI技術在網絡環境中的新發展，而基于Agent的分布式處理模式的特點更適用于CSCL的構建。基于CSCL基本概念和Agent特點的分析，討論CSCL的基本模式，并結合具體的Agent開發工具設計出一個基于Multi-Agent的CSCL的模式結構。

關鍵詞 Agent；Multi-Agent系統；計算機支持的協作學習

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1671-489X（2008）20-0023-03

1 CSCL的基本理論

計算機支持的協作學習CSCL（Computer Supported Collaborative Learning）是指針對相關的學習任務，利用計算機環境進行小組化的、群體協作學習，以達到最優的效果。CSCL是CAI在網絡環境中的發展[1]。

傳統的CAI是以個別化教學思想為基礎的，個別化是傳統CAI最關鍵和最基本的特征之一。但對教育理論、學習理論的深入研究使人們發現，僅僅強調教學的個別化是不夠的。建構主義學習理論認為學習是學習者的認知建構過程，它強調興趣、動機、問題情境、社會性相互作用在學習過程中的重要作用。現代教育理論強調學生的主動、全面發展的重要性。教育的目標不僅是要讓學生掌握知識，還要學生學會學習，學會生活，學會與人合作。個別化教學根據學習者的不同特征進行因材施教，給每個學習者提供最佳的教學支持的思想有其合理之處，但個別化教學并未真正發揮多種教育因素的優勢，要真正做到促進每個學生的認知建構過程是很困難的。對于其他一些重要的教學目標的實現，如學習高級的認知技能、認知策略、情感目標、人際關系技能目標時，個別化教學的效果也并不理想。個別化CAI支持單個學習者獨立學習的方式受到挑戰。協作學習由于充分重視學習興趣、學習動機，充分利用教學過程中師生、生生之間的相互作用，強調社會性建構的重要作用，可以培養學生多方面的能力而受到廣泛的重視。而且協作學習可以解決個別化教學與班級教學之間的矛盾，更適合于教與學的環境。在CAI中引入協作學習的思想是CAI合乎邏輯的一種發展。

CSCL技術是以CSCW在教育領域的一個分支和具體應用。由于CSCW需要一個分布式的系統提供支持，因此，在構建一個具體的CSCL模型時必須選擇合適的分布式處理模式。目前使用較多的分布式處理模式有客戶/服務器模式（C/S模式）；代碼點用（Code-on-Demand）模式和Agent模式。其中由于Agent本身具有的一些特點，使得基于Agent的處理模式最適宜于CSCL的構建。

2 Agent與CSCL系統的結合

Agent是一種在分布式系統或協作系統中能持續自主地發揮作用的計算實體，常簡稱為智能體，它具有自主性、交互性、反應性和主動性的特征。

2.1 自主性（自治性）自主性是 Agent的根本特性。Agent在行為上有自主能力。Agent被初始化以后，不需要用戶干預，可以自主地作出某種決定。

2.2 反應性反應性是指 Agent能感知和作用其所在的環境，對環境（可能是用戶、程序、其他 Agent或以上的組合）的改變及時地作出反應。

2.3 協作性（社會性）Agent具有相互協作的能力。這是 MAS（Multi-Agent System）系統順利工作的關鍵。Agent相互之間存在各種影響和沖突，Agent應該具有通過協商解決這種沖突的能力。

2.4 進化性（學習性）Agent是一個開放的系統。隨著與環境和用戶之間的交互作用，Agent能夠主動適應環境，擴充自身的知識。

2.5 通信性Agent之間能夠進行信息交換。通信既保證了Agent之間的相互交流，又不至于影響 Agent的獨立性，且有助于提高 Agent的內聚力，防止相互之間的耦合。在 MAS系統中，Agent的通信性是相互協作、協商的基礎。

2.6 移動性從嚴格意義上說，移動性只是一部分 Agent的特性。所謂的移動性指 Agent可以在任何狀態下（包括在運行過程中）從一個節點移到一個新的節點上，并維持原有的運行狀態。Agent把代碼和數據封裝在一個線程中。

可以看出，上述特點中的自主性、反應性、協作性、進化性等特點都是構建一個完備的CSCL系統所必須的，因此選擇基于Agent的分布式處理模式也就成為構建CSCL系統的當然選擇。

當前對Agent的開發工具有很多[2]，其中主要是Java，C/C++，LISP等開發語言。由于Microsoft的開發工具Microsoft Agent采用Active X，方便各種編程語言實現調用，并且已經在很多領域得到實際應用（Office系統中的助手、瑞星助手等），因此在以下的論述中，筆者選擇Microsoft Agent作為開發的基本工具。

由于Microsoft Agent的主要服務均由Agent Server提供，在同一時刻可以由Agent Server創建多個Agent實例，因此，可以采用多代理（Multi-Agent）系統來設計系統模型，分別實現對不同用戶（多個學生，指導教師等）的控制。

3 CSCL系統中具體問題的解決流程

此處假設創建一個VB教學的輔助系統，采取分小組（每組3～5人）協作解決具體編程任務的方式輔助教師課堂教學。工作流程如圖1所示。

3.1 任務的下達向各個學習者或學習小組布置學習任務，任務是真實性的，即要求學習者解決某個真實性的問題，任務也要能體現知識的豐富性與靈活性，所以對學習任務的確定事實上也創設了問題情境。

3.2 協作小組的建立小組的建立采用根據成員的不同興趣自由組合的原則，結合成為合作完成任務型的小組。小組容量為3～5人，每個成員有相對獨立的子任務，小組任務的完成要依賴于所有成員的努力與子任務的完成情況，每個成員都可以了解到其他成員的進展情況，也可以從其他成員處獲得有關的幫助，最終提交一個小組學習的產品。

3.3 資料的獲取將多種教學信息進行整合，利用多媒體、超媒體呈現。同時因為網上資源極為豐富，教學組織者也應向學習者傳授獲取更多信息的方法，提供可獲取更多信息的有關站點的網址。由于網絡資源過于散亂，因此在這一步驟應該充分利用資源Agent的自主性和進化性，從豐富的網絡資源中選取用戶最需要的信息。

3.4 討論各小組針對提交本組的學習成果，展開更大范圍的交流，通過集中討論，交流不同之處，使學習過程進一步深入下去。

3.5 教師評價教師進行概括性的總結，解決小組學習中沒有解決的問題。這種概括不是簡單地提供標準答案，而應著重于理清混淆之處，并使學習者對知識的理解與運用得到提高與升華。教師的評價也不能武斷、簡單化，而要更具有開放性與多目標性，不僅要評價學習成果，也要評價學習過程，提供更多的、積極的、有利于協作學習進一步開展的肯定性評價。

4 基于Multi-Agent的模式結構圖（圖2）

4.1 用戶界面用戶界面可以采取傳統的圖形用戶界面（GUI），同時由于Microsoft Agent提供直接支持文本到語音（TTS）、語音識別（SRE）的功能，因此也可以利用這一特點創建簡單的自然用戶界面（NUI），使得用戶Agent之間、用戶Agent與系統Agent之間可以直接通過語音進行交流，從而創建更加人性化的交互界面。

4.2 學生Agent當學生登錄后，系統自動生成學生代理Agent輔助學生與系統交互，引導學生的學習，并在學習過程中根據學生的實際情況，從策略庫中尋找合適的策略給學生以指導，在學習結束后將學生的學習結果返回學生信息庫。

4.3 教師Agent若有教師登錄，系統也將生成教師代理Agent，它一方面負責教師與系統的交互，另一方面負責對學生進行指導，并將教師新的指導送往策略庫。根據教育形式的不同，教師實體可以不必實時參與。

4.4 控制Agent學生Agent組是一個有機的整體，各個Agent之間有很強的聯系性、協助性，控制Agent的主要作用就是在學生Agent中調節各個Agent之間的關系，并維護管理各個Agent之間的通訊和協作。在各個Agent之間出現資源沖突或其他矛盾時予以化解。控制 Agent的另外一個重要作用是與教師取得聯系，使教師較好地了解學生的學習進展情況。

4.5 資源Agent主要為學習者提供有針對性的學習資源。由于資源庫是針對所有的學習者，因此教學資源必須有代表性和大眾性，對個別學習者的關心必然降低。如果能夠引入學習者個人的資源Agent，就可以更有針對性地進行學習資源的收集和整理。

4.6 討論Agent為學習者的相互協助和討論提供一個場所，Agent對討論的內容進行自主記錄、統計，對一些較普遍問題進行匯總，并就這些問題組織主題討論。這也是教師了解學生、指導學生的一個重要手段。教師可以在一個公平、平等的地位與學生進行交流，從而了解一些學生的普遍問題，并根據這些問題可以對教學資源和過程進行調整。

5 小結

由于MS Agent提供了豐富的語言接口，再結合Agent本身移動性、協作性、主動性等特點，使得利用MS Agent構建的CSCL系統完全符合協作學習的特點和要求。同時由于MS Agent對中英文語音技術的強大支持，使得用戶可以方便地建立基于語音的自然用戶界面，從而在系統的交互方式、導航模式上能夠有所改進，使系統能夠更加符合CSCL系統的特點。

參考文獻

[1]左明章.關于計算機支持的協作學習應用模式的構建[J].電化教育研究，2001(3):43-45

[2]苗文龍，徐鑫.Multi-Agent技術支持下的遠程協作學習系統研究[J].遠程教育雜志，2007(3):59-61