基于Agent的智能教学系统的研究与实现*

马世霞，于 琨，刘 丹

(河南机电高等专科学校计算机科学系，河南新乡453002)

远程教学是传统课堂教学在网络上的实现，它以大量的数字化教学资源为支撑，突破了传统教学的时空限制［1］，让人们体验到自由获取知识的乐趣。然而，目前的远程教学系统大多将教学资源放在专用服务器上，静态地等待学习者浏览和下载，对学习者的学习行为习惯、学习需求等缺乏分析和指导，是非实时(非交互)的远程教学。这种以系统为中心的教学模式要求人适应系统而非系统主动为学习服务，没有充分体现出教师在组织课程上的主导地位，在指导学习者调整策略时更是缺乏智能［2］。教学智能化一直是教学界和教学技术领域的理想目标。Agent技术的出现，为实现这一目标提供了良好的契机。本文采用多Agent技术［3］，设计并实现了一个基于多 Agent的远程教学系统，该系统弥补了上述缺陷，使远程学习变被动为主动，让远程学习者体验到自由获取知识的乐趣。

1 Agent的特征及其应用于智能教学系统的优势

Agent［4］是一个基于软件(在更多情况下)或硬件的计算机系统，是一个智能主体，能够感知外部环境、独立决策，并能作用于外部环境以及与其他Agent相互协作共同实现目标。多Agent系统(MAS)，它通过多个Agent之间进行协调或协作，从而解决复杂问题。MAS的协作求解问题的能力超过单Agent，将MAS技术应用于教学系统，可以将被动式教学转为主动式教学，在教学策略和教学过程中更加关注学生的个性特征和协作学习需求。通过利用Agent的自治性，反应性、社会性和能动性来管理学生的学习信息，即时记录学生的学习活动，分析学生的认知水平，满足学生的协同学习要求。

2 基于MAS的个性化智能教学系统的设计

2.1 智能教学系统的总体设计

采用多Agent技术建立智能化的学习系统。通过该学习系统，学生可以在系统的建议下自主选择学习内容，通过能力测试判断自己的学习效果及应用知识的能力。系统将根据学生的学习过程记录分析其认知水平，提供更有效的学习参考。系统的整体模型如图1。

用户通过浏览器访问教学系统，系统会在浏览器端建立一个界面Agent，负责学生信息的采集和教学过程的实施，同时为教师的访问和教学系统的维护提供接口，接受界面Agent传递过来的用户信息，并由协调A-gent对用户需求进行任务分解，协同其余各Agent共同完成任务策略的制定。

图1 远程教学系统模型

1)学生Agent:学生Agent通过和协调Agent进行交互，从信息系统Agent中采集关于学生用户的信息，然后进行分析整理，记录学生的学习进度，分析学生的认知水平，为以后的教学实施等提供支持。学生A-gent主要实现如下功能:①完成学生的注册信息采集并将其传递到服务器端，由学生Agent通过对资源库的访问进行身份的确认，从而将学生的学习记录提取以便使教学Agent确定教学策略。②跟踪学生的学习过程，记录本次学习进度，测试报告，将其传递到学生Agent中，以分析学生的认知水平。

2)管理Agent:包括一系列的管理，如课程管理、成绩管理，负责整个系统的智能协调，它通过实例派生的方法生成教师Agent，强化教师Agent在教学控制上的主导地位。

3)教师Agent:教师Agent从学生个性库中采集学生的学习进度，测试成绩经过分析向学生提供相应的教学资源。Wi:表示学生的学习难度系数;Ch:是章节号，即表示学生的学习进度;Ci:浏览次数，即表示章节的用权值，取值范围为1，2，3。设定产生式规则如下:

if Ch=2

if Ci＜=3 then Wi

else if(Ch=2)and(Ci＞3)then Wi－1

else Ch+1

教师可以根据学生测试的结果，调整学习进度，让学生有成就感，提高学生兴趣。

设权值Qi为每道测试题目的测试成绩记录，测试题目的难度用权值Ni表示，每个学生浏览相关知识点的学习资源次数用权值Ci表示。教学Agent记录相关信息的值，分析每个学生的认知水平，认知水平用权值Ri表示，Ni*(Qi－Ci/3)，规则如下:

if(Ni*(Qi－Ci/3))＜ =2

then Ri=1

else if((Ni*(Qi－Ci/3))＞ =2)and((Ni*(Qi－Ci/3))＜=5)

then Ri=2

else if((Ni*(Qi－Ci/3))＞ =5)and((Ni*(Qi－Ci/3))＜=8)

then Ri=3

教师Agent根据权值Ri来判断学生对测试题目相关的知识点的认知能力，并且通过对所有学生对测试题目的认知水平的统计来增添教学资源，确定教学内容，教学策略的调整。

3 系统实现

3.1 用户助手Agent

在远程教学系统中，需要建立一个智能化的人机接口，这个接口就是用户助手Agent。用户助手Agent的功能是跟踪每个用户的访问过程，用户助手Agent是用Microsoft Agent开发实现的。用户助手Agent在不同的子模块中有不同的功能，如在登录模块中，用户助手Agent可以根据登录用户的不同类别和名称，进行相应处理。

3.2 学生Agent与教师Agent的交互

在实际的教学过程中，学生Agent和教师Agent都是在JADE中启动并进行交互的。学生Agent通过协调Agent和教师Agent进行交互，发现学生的个性化学习要求，记录学生的学习进度，根据测试报告分析学生的认知水平，然后根据这些再由教师Agent开展实际的教学。学生Agent与教师Agent在JADE中的交互状态如图2所示。

图2 学生Agent与教师Agent交互图

4 结语

本文通过分析传统的基于Internet远程教学系统存在的问题，提出了基于多Agent技术的远程教学系统模型，并用JADE平台实现多Agent智能远程教学系统。该系统实现了学生的按需学习和教师的因人施教，提高了远程教学的效果。

［1］Michael N Hubns.Agents as Web services.IEEE Internet Computing［J］.2002，6(4):93 －95.

［2］杨肖鸳.基于Agent技术的敏捷虚拟企业信息系统的结构及其原型系统研究［J］.计算机应用研究，2004，(14):14 －20.

［3］沈垚，赵林度.Web Services在中小型企业电子商务上的应用［J］.微计算机信息，2006，22(2 －3):140－142.

［4］董红斌，石纯一.一个多Agent系统模型［J］.小型微型计算机系统.2000，21(7):740 －743.