基于Agent的網絡教學構建技術研究

張格瑩

（新疆教育管理信息中心，新疆 烏魯木齊 830049）

基于Agent的網絡教學構建技術研究

張格瑩

（新疆教育管理信息中心，新疆 烏魯木齊 830049）

隨著網絡以及信息技術的迅猛發展和廣泛應用，個性化網絡教學系統的需求日漸增長，如何把這些學習資源快速可靠地傳遞給用戶以及有效地實現個性化教學等問題，使得網絡教學系統的發展面臨著嚴峻的挑戰。而Agent技術的出現為這些問題的解決提供了有效的方法，Agent技術的應用使個性化教學模型的實現成為可能，基于Agent的協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技術應用于網絡教學系統能大大加快網絡教育的發展。

網絡教學；Agent技術；個性化

一、引 言

近幾年，隨著互聯網的快速發展，網絡教學平臺的不斷涌現，網絡教學系統的應用普及率越來越高，個性化教學系統的研究和開發成為網絡教學中的關鍵問題和熱點。史敏軍運用Web挖掘技術與協同過濾技術，建立用戶興趣模型，并搭建了基于個性化服務技術的教學平臺；陳麗花根據貝葉斯網絡理論設計和實現了一種基于ASP.NET和SQLServer數據庫技術的個性化教學系統；陳智勇提出了基于XMLWeb Service技術的教學資源集成方案，并根據此方案利用ASP.NET編程語言構建了一個教學資源綜合平臺。[1-3]網絡教學系統雖然在應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）系統缺乏智能性和自適應性，并且對系統用戶采用基本相同的教學策略,難以實現按需學習和因材施教；（2）單一的教學模式使得呈現內容的界面比較簡單，不能實現個性化的內容傳導模式。針對目前網上教學系統存在的不足與難點，以個性化相關學習理論為指導，本文研究了基于Agent的網絡教學構建技術，進而分析了對現有網絡教學系統進行改進的方法，指出Agent技術在應用于網絡教學的優勢。

二、Agent技術分析

Agent技術源自分布式人工智能（DAI），是現代計算機技術和通信技術發展的必然結果。Agent是人工智能計算機軟件領域內的一個新興技術，Agent概念可追溯至1977年Hewitt提出的并發演員（actor）模型，從上個世紀80年代開始，Agent技術從分布式人工智能領域分離出來，并與其他領域的處理方法進行融合，成為一個交叉性的學術領域，涵蓋人工智能、分布式系統、專家系統、知識工程和并行計算等多個領域，到了90年代，Agent技術進入迅猛發展階段，多Agent系統的研究成為分布式人工智能的研究熱點問題。近年來，Agent發展尤為迅速，研究者在社會的各個領域如電子商務、供應鏈、智能決策、軟件工程等對Agent理論及其應用做了大量的研究，Agent技術逐漸成為人們關注的熱點問題。目前，關于Agent的研究不僅受到了人工智能研究者的關注，也引起了機器人、數據通信、人機界面設計等多個領域研究者的關注，成為一個富有生機的研究領域，且有越來越多的研究者將Agent技術應用在不同的領域。

目前，對于Agent技術的定義還沒有統一的標準，不同專業的人對Agent的理解也不大相同。大家普遍認為，Agent是一種在特定的環境下能夠感知環境，并且能夠靈活、自主地運行來實現一系列設計目標的、自主的計算程序或實體，它能夠感知環境，并且對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，完成一定的任務。[4]

Agent具有社會能力、自主性、自適應性和移動性等許多特性，這些特性決定了Agent技術不同于以往任何一種軟件開發技術，利用Agent技術開發的軟件實體將更具智能性，能在一定程度上實現程序的自動化和智能化。為了完成一項復雜的任務，可創建多個相互協作的Agent，以提高系統實際解決問題的能力。多個單個的自主Agent組成的整體是一個多Agent系統，多Agent系統不僅具備一般分布式系統所具有的實時性好、易于擴充、資源共享、靈活、可靠性高等特點，并且Agent之間能夠通過相互協調、協作解決大量的復雜問題，使系統具有很強的魯棒性、可靠性及自組織能力，非常適合于個性化網絡教學平臺的構建。

三、Agent技術在網絡教學平臺中的應用

1.基于多Agent技術的協同遠程教學

遠程教學主要以建構主義學習理論和教學理論為基本指導，借助于互聯網并運用計算機多媒體處理技術，提供網上虛擬情景課堂進行教學，支持學生在線進行個性化的學習。其特點從兩個方面可以體現：一是學生是學習的主體，通過互聯網虛擬的情景課堂來進行交互式的自主學習；另一方面教師是教學的主體，要通過對授課的課程進行規劃與設計，采用在線專題討論和知識點總結、創立問題情景與綜合評價、激勵等措施，從而激發學生的學習興趣以及學習的主動性，提高他們理解能力和掌握知識體系的能力，培養他們的創新精神，從而能督促學生進行廣泛、深入的學習。因此，怎樣發現和掌握不同學習主體的認知結構，針對不同的主體，有計劃地建立動態的的學習情景，促使學生的學習活動與現有的認知結構相互作用，推動現有認知框架不斷分化、協作、重組和擴展，進而實現學習目標，是遠程教學模型設計的重中之重。

Agent是以主動服務的方式自動完成一組操作的計算機程序。一方面主動應該包括主動適應，即在完成操作的過程中，可以自動地獲取關于操作的知識以及關于用戶的偏好知識與意圖，而且在以后的操作中加以利用；另一方面包括主動代理，也就是說無需用戶發出指令，只要當前的狀態符合一定的條件即可代表用戶執行相應的操作。

基于Agent具有的各種優良、獨有的特性，將Agent技術應用于遠程教學環境，能從根本上克服現階段遠程教學平臺的局限性：

第一，能夠最大限度地支持教學過程與內容的個性化，增加趣味性，有效提高教學質量和改善教學效果；

第二，利用Agent的社會性特征，能滿足協同學習的需要，把每類學生看成一個Agent，學生之間通過Agent的協作機制來完成協同學習，從而提高學生的學習質量與學習效果，那么同樣也可以把老師看成一個個Agent，通過MAS的協作性和社會性與學生Agent交互信息，有效地掌握學生的學習狀態；

第三，用Agent技術來處理學生的基本信息，能夠有效地動態跟蹤學生的學習行為及學習效果，為更加有效地建立學生信息管理模型提供可靠的依據。[5]

利用Agent的智能化思想來分析遠程教學平臺的總體需求并設計一體化解決方案，充分體現Agent技術在遠程教學應用中的智能性、主動性，尤其是在流行的Web技術的基礎上嵌入Agent技術，無疑會極大地促進遠程教學平臺的個性化與智能化，充分調動學生主體的自主學習興趣，有效地提高學生的創新能力。然而，遠程教學平臺它本身就是一個非常龐大又復雜、不可預測的信息系統，一般會要覆蓋教學過程中的每個環節，因而，通常將其劃分成若干個子問題，來構造多個具有一定功能的Agent，在由這些Agent去協作處理教學過程中相應的子問題。基于多Agent的網絡在協同教學系統模型，如圖所示。

2.基于Agent技術的教育資源配送

教育資源配送系統（ERPS，Education Resources Purvey System）是指在各種媒介（如Internet等）綜合環境下，為資源需求用戶（如學生、教師以及各種教育教學機構）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，信息資源配送系統是一種計算機軟件，因此，它需要一種計算機技術來實現這種新的資源配送方式，多Agent技術本身擁有的諸多特性使其可以大規模地應用于教育資源的配送模式中。（1）多Agent的主動性非常適合于配送系統中的各個用戶結點，Agent技術自身能很好地滿足這些結點的自主性需求。（2）多Agent之間的協作和協調能力為資源配送環境中的各個結點之間的信息交互與共享提供了技術支持。（3）Agent的反應性能可以確保系統應對各種動態的、復雜的資源配送環境的變化，Agent的反應性還可以通過“感知—行為”模式來完成，行為通過與資源配送環境的交互來實現，它的特性就是能夠快速響應環境的變化。（4）Agent的社會性特征符合配送系統所要求具備全局協調配送能力的要求，Agent的社會性指Agent能與其他Agent進行交互以便協作完成任務，它克服了單Agent解決復雜性問題的不足，為Agent的整體協作解決問題創造了條件。在教育資源配送系統中，節點用戶對資源的動態要求以及配送環境的動態變化，都要求系統各個Agent能夠通過合理、有效的協調交互機制達到全局的合理配送。基于Agent技術建立教育資源配送系統，能改變資源配送的方式，大大提升整個配送系統的效率。

3.Agent技術在網絡教學其他方面的應用

文獻[6]闡述了網絡教學智能化、自適應化是目前網絡教學發展的趨勢和提高教學效果的有效途徑，結合人工智能與網絡教學，提出了一種基于多Agent的自適應學習系統，利用Agent的智能性、主動性來實現教學系統的智能化、自適應化，從而使教學真正做到個性化的學習，實現因材施教。文獻[7]探討了Agent技術在網絡虛擬學習社區教學活動中的應用，基于Agent技術的虛擬學習社區可以改變傳統的教學方式和學習方式，使學習方式從傳統的獨學變為群學、使學習結構從封閉變為開放，最終使教學從知識傳授轉變為知識建構。文獻[8]從現有網絡教學系統缺乏深入了解用戶興趣的實際現狀出發提出了一種基于Agent的個性化教學系統，并結合神經網絡技術，以用戶興趣追蹤為出發點，探討了采用啟發式算法來獲取用戶興趣特征的方法，從而以最快的速度學習到最新的用戶興趣。另外Agent技術還應用在教育信息化的其他各個方面。

四、總結

目前有關將Agent技術應用于網絡教學領域的研究才剛剛起步，Agent技術在未來將大有用武之地，因此更好地利用日趨成熟的Agent技術推進網絡教學建設是我們未來工作的重點之一。本文列舉了Agent技術在網絡教學領域的應用，概要分析了Agent技術在解決網絡教學方面的優勢，Agent技術的諸多優點使得將Agent技術應用于網絡教學領域，將大大推動網絡教育的發展。☉

[1]史敏軍.基于個性化服務的教學系統研究[J].中國科技信息,2009(22):239.

[2]陳麗華.基于Asp.net的個性化教學系統設計研究[J].大理學院學報,2009，8(8):22.

[3]陳智勇.基于XMLWebService教學資源綜合平臺的設計與實現[J].中國醫學教育技術,2009，23(3):267-268.

[4]王立春,陳世福等.多Agent多問題協商模型[J].軟件學報,2002.13(8):1638-1639.

[5]高仲慧,林筑英等.基于多Agent的自適應遠程教學系統模型[J].貴州師范大學學報（自然科學版）2009，27 (3):96-97.

[6]崔惠萍,傅鋼善.基于多Agent的自適應學習系統的研究[J].教育軟件開發與應用,2006.

[7]李艷,鄭金秋.智能Agent在網絡虛擬學習社區教學活動中的應用[J].遼寧省交通高等專科學校學報,2006，20 (6):223-224.

[8]英卓.基于多代理的智能化遠程教學模型[J].計算機工程,2003.

（編輯：楊馥紅）

G250.73

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1673-8454(2012)01-0068-03