專家系統在遠程教育中的應用及發展趨勢

朱連春

（滄州廣播電視大學，河北 滄州 061000）

縱觀高校教育系統的網絡資源，普遍存在建設水平低、形勢不規范、數量龐雜等問題，致使網絡資源建設質量低下，利用率低。20世紀70年代以來，隨著人工智能技術的發展，專家系統從虛擬走向現實，成為計算機科學眾多應用領域最富有挑戰性和創造性的領域，成為當前現代教育技術的五大發展趨勢之一。那么，如何解決現代遠程教育中的各種問題，如何運用專家系統來提升現代遠程教育的水平和網絡資源的利用率，成為擺在現代遠程教育工作者面前的課題。

一、專家系統的含義、組成和特點

專家系統是在特定領域具有專家水平、解決專門知識的程序系統，主要組成部分為知識庫、綜合數據庫、解釋器、接口，系統可以對用戶提出的問題作出解釋，并自動增長解決問題所需的知識。專家系統具有啟發性、透明性和靈活性的特點，因此，其在各個領域的應用都十分廣泛。

專家系統在教育中的應用主要集中在遠程教育，它可以根據學生的學習層次、知識水平為他們找到最合適的教案和學習方法；它能判斷學生學習過程中的錯誤，并進行補救教學；對教師來講，教師可以在系統里選擇不同的教學方法，對學生實行個別化教學。

二、高校遠程教育資源系統網絡平臺現狀

1999年，經教育部批準，中央電大開始進行“人才培養模式和開放教育試點”項目。截至目前，中央電大、省級電大（44所）、地市級電大（961所）和縣級電大都開展了此項目，且都形成了一個完整的系統以及三級網絡教學平臺。在線學習平臺是對遠程開放教育學生進行教學的主要門戶，學生主要在三級平臺獲得所需的教學資源和時政信息。以滄州電大在線學習平臺為例，本系統配備了多臺服務器，web服務器有大容量的存儲空間，支持340課時的視頻教學資源，同時還配備了大容量的網絡存儲設備，并不斷更新視頻點播服務器的教學資源。平臺運行以來，由開始的訪問量寥寥無幾，至現在日訪問量在500人以上，同時在線人數超過200人。

在線平臺的主要功能模塊包括：教學資源管理、學生學習支持、網上交流、行為記錄、評價系統和統計系統等。同時，該平臺還具有用戶身份的多樣性（教學管理員、系統管理員、學生、責任教師、輔導教師），用戶可根據自己的身份登錄系統，進行網上教學評價、教學資源管理、在線交流、在線學習等。本系統的各個模塊安排合理、管理有序、運行有效，最終形成了開放教育三級平臺的良性運作。截至2011年10月，通過對平臺教學活動的統計發現，隨著遠程開放教育的逐漸成熟，硬件設備已經能滿足教學要求，網絡教學平臺資源十分豐富，網絡環境已經形成，平臺上適合學生自主學習的教學資源也已形成了規模。

三、現代遠程教育存在的主要問題

現代遠程教育作為一種嶄新的教育形式，具有師生分離性、學習自主性、媒體性、“教”與“學”交互性等特點，雖然現代遠程教育取得了很大的進展和成果，但也存在很多的局限性。

1.學生在學習平臺的活躍度不高

在眾多的遠程教育網站上，雖然注冊學生數眾多，但學生對平臺的訪問次數少，在線時間短，在一年的學習時間段中，學生只在平臺上做學校規定的選課、作業的下載、形考作業的上傳等必須做的事項，平均在線時間僅為75.25分鐘，平臺對學生并無強烈的吸引力。主要原因為平臺知識呈現方式比較單一，知識結構不合理，基本上是教材資料堆砌，內在聯系很少，枯燥乏味。由于受帶寬的限制，目前只能實現教學內容的傳遞、課程的學習、作業的提交等異步教學的要求，對于實時授課、實時答疑等現代教學要求在技術上暫時還不能滿足。

2.教育資源的匱乏與資源重復建設的問題

高質量的教育資源是按照科學的體系結構組織在一起的，海量多媒體教育資源應該和應用管理平臺密切結合，核心是網絡課程和素材類資源的建設。現實情況表現在網上資源雜亂無序，尋找起來非常困難，真正有價值、適合教學的、可用的資源很少。與教育資源匱乏相矛盾的是教育資源的重復建設問題，教育資源難以實現共享。

3.現代遠程教育的質量保證問題

遠程教育是一項全新的事業，有很多因素影響著遠程教育的質量。應該建立一個全面統籌規劃、宏觀調控的遠程教育質量管理評估標準，對課程內容、課件質量、學習支持服務體系、考試和畢業生質量等內容進行評估，以此來規范整個遠程教學的教學質量。

四、專家系統針對現代遠程教育體系不完善和平臺資源利用率低的對策

專家系統基本可以克服現代遠程教育的主要缺點，體現在以下幾個方面。

第一，動態、人性化專家系統充分體現主導—主體的教學模式，學習者是整個學習過程的主導者，他們不但能自主學習，還能不斷得到強化，改進學習策略，更好地促進學習。

第二，強調知識管理、知識反饋、知識建構。知識具有高度靈活性，通過綜合教育各領域各個專家的知識，形成知識庫，提高解決問題的能力，克服傳統教育形式依賴教師經驗和能力的缺陷。

第三，克服了專家教師重復勞動產生的疲倦感，同時專家系統的推廣使用有效地節約了教師人力資源，對于解決某些地區教師資源過少以及由于某些特殊原因導致教師不能正常工作等問題是一個很好的解決方法。

第四，按照記憶所采用的規則和控制策略的程序可以對每一步給出合理的解釋。由于專家系統是運用專家知識，產生與專家同等解決問題的程序系統，因此它的每一個步驟都是具體設計的，能對每一步作出解釋，也可以根據具體情況采取不同的措施。

五、專家系統在現代遠程教育領域的應用

由于計算機、電信和衛星電視網的互相融合，已經形成了面向現代遠程教育的綜合傳輸網絡，主要應用在網絡教學的遠程教學平臺也已經形成，平臺中包含豐富的教學資源和完備的網絡支持環境，學習資源向所有的注冊學生開放。但良好的網絡環境并不意味著就可以滿足遠程學習者的要求，還要看教學資源能否滿足學習者的要求；當學生碰到問題時，教師與學生能否進行有效的交流、探討和協作，是擺在現代遠程教育者面前的問題。專家系統的出現，在幾個方面彌補了遠程教學平臺的不足。

1.現代遠程教育與智能答疑專家系統（Question＆Answering System，簡稱Q＆AS）的結合

傳統的答疑系統都是以教師為主體來實現的，主要是基于網絡教學平臺，工具有E－mail、公共討論和課程討論的BBS形式，無論哪種答疑方式，如果學生提問過多，教師將無法進行及時和詳細的解答，且重復的解答給教師帶來相當大的工作壓力。學生對學習內容都有相似的理解之處，主要通過關鍵字進行查詢，精度不高。提高現存答疑系統的精度，關鍵在于語義層面上怎樣組織和表示信息。目前主要的研究方向是基于本體的智能答疑系統，嘗試在智能答疑系統中基于語義層面組織和表示信息開拓新的思路和方案；基于語音視頻和數據挖掘，基于移動和multiagent智能答疑系統，能實現自動的答疑管理，為學生和教師提供及時的交流；而且該系統提供了XML數據，便于與遠程教育系統進行集成。

2.現代遠程教育與智能教學專家系統ITES（Intelligent Teaching Expert System）的結合

在現代遠程教育過程中，由于學習者人數多、層次不同、自主性、背景情況各異，遠程教學平臺的資源并不能適應不同學生的需求，導致教學平臺的資源利用率很低。智能教學專家系統通過研究不同層次學生的知識需求和學習目的、目標，探尋學生認知的模式，從而使學生獲得個別化自適應學習，使他們的學習效率更快、更高。網絡專家型心理健康教育系統的構建是最重要的例子，實踐來源是當前心理醫生、心理健康教育工作者利用網絡的信息交流工具服務于心理保健事業的種種研究工作。還有物理智能計算機輔助教學系統，可以選擇不同的教學方法實現以學生為主體的個別化教學；通過模擬仿真提高學生學習物理知識的積極性和趣味性。

3.現代遠程教育與智能網絡組卷測評系統的結合

現代遠程教育中，還沒有形成評價學生學習效果的統一標準，用期末考試和試卷成績作為衡量學生學習質量，致使“應試教育”現象嚴重。針對這一難題，中央電大于2004年開發了etas的網上考試系統和etas的網上自測系統，這兩個系統利用互聯網的優勢，使教師可以分階段了解學生的學習情況，并適時根據學生提交的結果作出指導。克服了遠程教育教與學分離而無法了解學生學習情況的弊端。近兩年來，智能組卷技術、計算機自適應測試（NCAT）、基于Internet的遠程考試與評價、主觀題的測評問題及自動化等方面成為新一輪熱點，而對組卷策略賦予智能的探討更為許多學者所關注。

4.現代遠程教育與智能仿真遠程實驗教學系統的結合

在遠程教育教學中，由于實驗室建設和設備費高，教師也不能在有效的時間內細致地指導大批的學生，故現在的網絡教學平臺很少涉及實驗的內容。實驗仿真平臺為學生自由搭建實驗模型提供了可能，學生既可通過實驗仿真平臺動手操作，又可自主設計實驗，有利于培養設計能力和創新意識。虛擬實驗網絡教學管理系統，使教師與學生之間可以進行實時答疑，學生可以將實驗中的經驗、教訓、收獲和問題在論壇上發布，教師可以對這些學生進行個別指導，師生共同學習、探討，教師也可以根據實驗過程中的收獲，及時調整實驗，使得實驗更加完美。

六、專家系統在現代遠程教育中的發展趨勢

專家系統目前在應用方面存在著技術領域和高教領域開發與應用并重的特點。專家系統與多媒體技術、網絡技術、數據庫技術的融合，為學生提高學習效率提供了有利的技術支持。專家系統與自然語言理解、機器人的集成，為專家系統和機器人提供了新的知識獲取途徑。通過專家系統與自然語言相結合，克服了遠程教育中普通的計算機輔助教學（CAI）缺乏用自然語言進行人機交流的缺點，促進了教師在教學活動中與學生進行語言和情感交流。

專家系統作為一門交叉的前沿學科，正在改變著人們的思維方式和傳統觀念，雖然在基本理論和方法等方面存在著爭論，但可以預見，隨著現代遠程教育的飛速發展，專家系統在此領域的應用將不斷擴展和深入。

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