基于多Agent的智能远程教学的模板结构

邢国春 姜 健 赵 宇

〔摘 要〕本文从智能Agent定义和现有远程网络教学系统出发,针对传统网络教学系统存在的智能化和个性化较低远程教育模式进行了分析,通过对基于智能Agent远程教学系统的阐述,总结多Agent远 程网络教学优点。同时,提出一个基于多Agent的智能远程教学的通用模板结构。

〔关键词〕智能;Agent;多Agent;模板

〔中图分类号〕G642 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1 008-0821(2009)11-0189-03

The Template-structure of Intelligence Long-distance Teaching By AgentsXing Guochun1 Jiang Jian2 Zhao Yu1

(1.Computer College,Changchun Normal University,Changchun 130032,China;

2.Political Department of 93246 Army,Changchun 130051,China)

〔Abstract〕This text base on the definition of intelligence Agent and existing long-distance network teaching system set out from intelligence Agent,the mode aim was analyzed at that characteristic and intelligence lower exist of traditional network teaching system.According to the elaborating of long-distance teaching system base on intelligence Agent,summarized that the advantage of Agent long-distance network teaching system.In the meantime,put forward the template-structure of intelligence long-distance teaching by Agents.

〔Keywords〕intelligence;Agent;Agents;templates

随着信息技术的迅速发展和Internet的广泛应用,为远程教学发展提供了新的契机。是网络技术和多媒体技术结合的一种新型教育手段,克服了传统教学模式受时间、空间限制,突破了传统教学模式中的单向传播的局限,并以教师为中心的灌输式教育转向以学生为中心的主动学习,他必将成为未来教育发展的趋势,同时也是促进教育机会平等和资源共享的重要手段。尽管目前计算机远程网络教学发展比较快,教学方式比较先进,但还有需要解决的问题。首先,现有的远程教学软件系统智能化程度较低,难以实现因材施教,不能动态的掌握学生实际情况和个性化表现,交互性和自主性较差。另外,根本就没考虑学习者的情感和对待问题的态度,没有真正调动学生的主动性,了解学习者的兴趣和爱好,协作意识没有充分发挥出来。因此,如何提高远程教学的智能化程度成为迫切需要解决的问题。人工智能领域新兴的Agent技术则正是在这样的背景下,逐渐取代ICAI而成为教学领域实现智能化的一种主流技术。人工智能领域的移动Agent能为网络教育的智能化提供技术支撑。

1 智能Agent的关键技术在远程教学中作用

Agent技术是人工智能中的一个重要分支,Agent是一种在异质协同计算环境中能够持续完成自治任务面向目标行为的软件实体。通常认为,智能Agent所具备的特性:①自主性:Agent具有独立完成用户所赋予任务的能力;它应该能在无法事先建模的、动态变化的信息环境中,独立规划复杂的操作步骤,解决实际问题,并在用户不参与的情况下,独立发现和获取符合用户需求的资源与服务。能够按照学习者需求工作[1]。②智能性:Agent能感知周围的环境,具有推理和智能计算功能,能分析用户的需求,不断积累经验,以提高自身处理问题的能力,并要求Agent具有一定的学习能力,能够根据环境变化调整自己的行为。③协作性:Agent在特定语言基础上与其他Agent共同完成某项任务的能力。④移动性:Agent能够在分布环境中漫游;学习者能够找到适合自己的资源。⑤安全性:避免恶意Agent对计算机环境造成破坏。因为智能Agent具有专业性的特点,所以网络教学系统中的智能Agent还必须是MAS系统(多代理系统)[2]。MAS系统强调各个Agent之间的通信协调,若将单一Agent行为视为个体行为,那么MAS系统行为就可以类比为人类社会行为。这种类似于人类在解决现实问题时的情景就呈现在了人们的面前。通过各Agent间的合作,以让MAS系统来改善单一的Agent性能[3]。传统的人工智能系统具有一定的智能性,但其他方面同智能代理差距较大。常规的代理可以代替用户完成简单的操作,具有一定的代理性,有的也具备一定的机动性,但缺乏起码的智能性和自主性,都不属于我们所讨论的智能代理。只有代理性、智能性、自主性和机动性均达到相当水准的系统才有条件称为智能代理。

2 多Agent的智能远程教学系统的模板结构

本系统采用B/A/S模式,即浏览器Brow ser/代理A-gent/中心服务器Server。它是一种“瘦客户”模式,有助于加快访问速度,而且客户端利用浏览器上网,不再需要为不同的客户端安装不同的客户程序。这能够为复杂的分布式应用提供统一的环境客户端也可以运行一些Java App1eL来增强客户端功能,减轻服务器端负担;而且这些applet可以根据客户赋予的权限对客户端内容进行操作,增加了安全性。中间层是各种Agent,负责沟通客户端和服务器。基于多Agent的智能远程教学系统的模板结构如图1所示[4-5]。

2.1 系统中各模块功能

2.1.1 学生Agent

学生Agent在学生用户登录成功后由管理Agent创建。它的主要作用是在用户的整个学习期间,在适当的时间提供适当的指导和帮助,并及时的将学生的学习状态反馈给个性分析Agent,整个学习期间,学生Agent和个性分析Agent之间的交互处理[6];学生Agent为个性分析Agent提供分析依据——学生的学习状况;个性分析Agent则利用这些资料进行分析。在模版中当学生Agent在网络中搜索所需信息时,一般能够根据学生个性特征来选择信息。

2.1.2 教师Agent

教师Agent也是由管理Agent创建的,它是在用户以教师身份登录时被创建的。教师Agent是在适当的时候给学生以适当的指导和帮助,同时教师Agent将教师对学生的评价传递给个性分析Agent,为营造学生的个性化学习空间提供服务[7]。教师Agent主动接受学生Agent的请求信息,把对学习的建议、指导和帮助反馈给移动Agent。如果教师不能立即提供有效的指导,也可以提供资源信息作为参考,然后由移动学生Agent再去相应的目的地寻找,指导教师可以根据学生需要提取其他教师信息和指导知识给学生Agent。

2.1.3 管理Agent

管理Agent的主要作用是从全局的角度协调其它各Agent。动态监视各个Agent的状态信息,以确保各Agent能正常运作[8]。为了减少Agent间的通信量,状态信息的获得采用主动汇报法和垂询法相结合的方法,即每个Agent生成后都立即向管理Agent汇报其状态信息,管理Agent则定期询问各Agent的状态信息。它接受、分析移动Agent发出的需求信息、扫描信息资源库,搜寻所需资料的存储位置后,把最后的结果转发给学生Agent,然后移动Agent到相应目的地获取资源。管理Agent在系统初始化时由系统创建,在系统的整个运行期间都存在。管理Agent被创建后,它随之创建登录连接Agent。且在有合法身份的用户登录时为之创建个性分析Agent、智能导航Agent和学生Agent。

2.2 多智能体Agent的教学系统工作原理

基于网上的多Agent智能学习系统是指存在于智能Agent体之间的通讯和控制模式。它关系到多Agent的系统性能。只要登录该系统的学生,首先在控制界面Agent中自动建立有关该学生的档案,并记录该学生每次学习的学习内容与学习评价,并将该数据记录在信息库记录中。其次,学生根据控制界而提供的学习目录选择了要学习的课件,就自动进入智能学习系统。在智能学习系统Agent中每个学生自己将成为独力的学生Agent,学生Agent在与智能控制界面Agent的交互选取学习资料、接受辅导答疑、单元测试等,在整个学习过程中,学生Agent与由智能控制界与Agent的交互频繁。多个学生生成多个学生Agent可以共享学习资源,每个学员根据自己的学习策略进行有条不紊地学习,在智能学习系统Agent的统一管理下完成[9-10]。系统学习流程如图2所示。

3 结 论

人类已经进入了网络时代,网络技术的发展为远程教育提供了一片崭新的天地,一种新的远程教育形式—网上教学出现了,它是一种以网络为基础的远程教育,它不仅继承了传统远程教育的有点—不受时间、空间和地点的限制,通过计算机网络可以扩展至社会的各个角落:每个任都可以在任何时间、任何地点通过网络自由的学习,以较低的代价得到高质量的教育,这种教育形式克服了传统远程教育缺乏交流和交互的缺点,能够为学习者提供图文并茂、丰富多彩的交互式人机界面,提供大规模的知识库与信息库,能够激发学习者的学习兴趣,从而达到让学习者主动构建知识的目的,实现自己获取知识、自我更新甚至创新知识的理想目标。在研究智能代理的特点以及智能代理在远程教育中的优势的基础上,提出一个基于多Agent的智能远程教学系统模板,该模型试图使用Agent的智能特性和通讯机制获得教学问题的协同解决环境,建立在Agent之上的远程教学系统更具人性化色彩,能够达到因材施教的目的。

参考文献

[1]Keeble R J,Macridie R D.Assistant Agent for the World Wide Web.Intelligent Interface Design Challenges.Interacting with Computers,2000,12:375-381.

[2]Passerini K,Granger M J.A Developmental Model for Distance Learning Using the Internet.Computer & Education,2000,(34):1-15.

[3]武法提.基于多代理(Multi-Agent)的智能多媒体远程教学系统研究[EB].北京师范大学博士论文开题报告1996.http:∥etc.elec.bnu.edu.cn

[4]薛安荣.基于多Agent的协同教学环境的设计与探讨[J].计算机工程与应用,2000,(12):67-69.

[5]曲霖洁,刘培玉.基本Agent的网上教学系统的研究[J].电化教育研究,2002,(1):38-40.

[6]温超,花蕾.运用Agent技术构建Web远程教育系统[J].中国医学教育技术,2005,19(4):287-290.

[7]徐丽,韩晓刚,王怀民.智能Agent技术在因特网上的应用[J].计算机工程与科学,1992,21(1):47-50.

[8]仇芒仙.基于多Agent的网络教学系统的研究[J].计算机工程与应用,2003,16:169-172.

[9]杨红颖,王向阳,赵红.基于多Agent的智能网络教学系统模型研究[J].现代教育技术,2005,6(5):55-60.

[10]饶红萍,杨庆红,薛锦云.Agent技术在程序设计智能教学系统中的应用[J].计算机与现代化,2005,(9):43-46.

[11]曲朝阳,沈晶,崔苗.基于移动Agent的远程教育系统的实现[J].计算机工程与科学,2004,26(12):26-29.