一种基于Agent技术的开放教育教学管理系统研究

张波，王锐

(郑州广播电视大学教务处，河南郑州 450003)

一种基于Agent技术的开放教育教学管理系统研究

张波，王锐

(郑州广播电视大学教务处，河南郑州 450003)

提出了一种基于Agent技术的开放教育教学管理系统模型.在远程开放教育教学环境下，利用远程教学平台资源，以Agent技术为基础，将教学资源、学生、教师及管理人员进行有机整合，实现学生个性化学习和智能化沟通学习.对系统模型的部分功能进行了详细论述，构建了个性化、智能化的现代远程教育学习环境.

开放教育;教学管理;Agent技术;系统框架;系统模型

1 Agent技术概述

Agent技术最先由美国麻省理工大学研制开发［1］，Agent智能技术是随着人工智能技术和计算机网络技术的发展而逐步发展起来的.从20世纪60年代起，人工智能技术主要应用在知识表达、智能推理和机器学习等方面的研究［2］，这些成果在管理软件中的应用使得软件系统在主动性方面得到加强.人们虽然存在对Agent理解的差异，但基本认为:Agent是运行于动态环境的具有高度智能的计算机程序，它的内部又可以细分出很多小的功能模块，能根据系统定义的规则，主动地通过智能化代理服务器代理用户完成某项任务，调整和执行工作计划，能够接受其他实体的委托并为之服务.

软件Agent技术可以看做是软件开发的又一重大突破［3］，这是因为它不仅能够以一种自然、高效的方式解决传统软件业中存在的问题，而且能为解决目前其他技术难以解决的问题提供一个理想的途径.电大远程开放教育是一个复杂的学习环境，当需要完成一项复杂的任务时，经常需要创建多个Agent来相互协作和配合，从而提高软件系统处理问题的综合性能.多Agent技术系统是指多个Agent可以彼此之间相互通信实现很好的协调，一起完成任务的系统，具备分布式系统的系统资源共享、灵活性好、容易扩张、实时性好的优点.在这样的系统环境中，单个Agent是一个抽象的物理实体，能与其他Agent通信，具有感知、信息通信、动作及控制的能力等基本功能［4］.这些技术特点使其在处理基于计算机网络知识等方面的应用前景广阔［5］.

2 基于Agent技术的教学管理系统模型

郑州广播电视大学经过多年远程开放教育模式的探索研究，在总结试点经验的基础上，在依据远程教育的基本理论和科学方法构建的“一主三学”教学模式中明确提出，网络教育应以学生自主学习为中心，打破传统教育理念，学生成为网络学习的主体［5］.通过计算机网络上的虚拟教学课堂，学生进行自由学习，课程责任教师通过课程学案设计，在线教学专题研讨、习题答疑，以不同的评价和激励措施及方法，调动学生的学习兴趣，端正学习动机，促使他们广泛深入地理解和掌握知识体系.

2.1 系统结构

根据电大现代远程开放教育的复杂特点，可以把问题划分为多个子问题，构造出多个不同功能的Agent，由这些功能各异的Agent去处理子问题［6］.本文提出一个基于Agent的B/S结构模式的教学管理系统模型.在计算机网络服务器端实现Web服务、各种不同的应用数据服务，用户方面是Web浏览器显示信息，不同的请求从浏览器端向服务器提交，服务器经过处理后将结果通过计算机网络返回浏览器.系统结构如图1所示.

整个电大开放教育教学管理系统包括3个部分:①3类基本用户，分别是系统管理员、教师、学生;②9类Agent，即学生Agent、教师Agent、系统管理员Agent、人机信息交互Agent、教学信息Agent和教学管理Agent、教学测评Agent、教学策略Agent、管理Agent;③4个基本数据库，即教学资源库、教学策略库、教师信息库、学生信息库.在网络学习过程中，当学生完成登录申请，生成学生Agent，系统取得合法的学生信息以后，在系统服务器端的管理Agent对学生信息和教学策略进行分析，然后生成学习的课件内容以及教师Agent，系统学习流程如图2所示.

图1 系统结构图Fig.1Graph of system structure

2.2 教学管理系统中部分Agent功能描述

图2 系统学习流程图Fig.2Flow chart of system learning

(1)学生Agent.学生通过教学系统合法审核后，会生成一个学生Agent.它不仅给学生提供一个交互信息界面，引导学生在系统中自主学习，而且还根据学生实际学习过程情况，通过系统管理Agent在教学策略库中指导学生应用适当的教学策略，学生在整个学习过程中将学习结果及各种不同信息及时反馈给学生信息档案库，为今后学生学习及时生成更优化的学习策略.另外，学生Agent调用已经登录的学生各类基本信息和以前的学习记录情况，通过这些初始信息资源为学生学习建立当次初始学习资源环境.

(2)教师Agent.教师Agent功能是建立责任教师与网络远程教学系统的信息交互.利用教师Agent对网络教学过程进行智能的系统指导和信息监控，可以及时掌握学生的学习过程，了解学生学习环节，利于监控和指导学生的学习，对学生学习过程做出适当的解释和评价，及时纠正学习中出现的问题.教师A-gent承担各类专业知识和资料的收集，对学习者提供资源数据.

(3)系统管理员Agent.系统管理员Agent是整个系统资源的组织者和管理者，负责对各类合法用户身份的识别和访问权限的管理.管理知识库并动态地对知识库进行有效的信息归类、信息更新、信息增删处理，对协作学习区和学习人员分组和学习过程管理，实现网上教学内容和活动监控.

(4)人机信息交互Agent.人机信息交互Agent负责完成各类学生、责任教师、系统管理员与教学和管理子系统之间的信息联系.它能够准确记录学生当前的学习过程信息，及时针对不同学生的学习进度、学习的不同效果和学习不同理解能力等信息触发教学Agent，为不同基础的学生生成个性化学习环境.

(5)管理Agent.在整个系统中管理Agent承担着教学系统的组织和管理任务.网络教学活动也包括对一系列信息的管理，包括各类课程信息管理、学生学籍信息管理和各种不同的信息库管理等.在网络远程教学系统内部建立管理Agent实现对系统的智能管理，管理员通过系统身份审核后，系统会生成一个管理员Agent，它承担着整个教学过程的宏观管理.

由于电大远程开放教育学生学习存在自主性，学生不用按照预先安排的教学序列学习，系统可以提供智能性、自主性的Agent相关服务，可以实现对学生不同的学习状况和兴趣进行分析，动态的参照学生学习水平和理解能力调整课程难易程度，可以激发学生学习积极性，挖掘学生学习潜力，对学生自主性学习实现更好的指导.能够整合教学资源，便于维护和扩充，改变系统资源重复建设的状态.

3 系统的实现技术

广播电视大学办学类别较多，学员分布较广，面临的情况也比较复杂，所以基于Agent技术的开放教育教学管理系统的用户具有分布广泛和开放性的特点.经过对系统的需求分析，采用安装维护及升级都简便快捷的基于Web的B/S架构模式，系统客户端采用IE浏览器，系统服务器采用Win 2003 IIS 6.0，系统后台数据库采用SQL Server 2005管理各类数据.

3.1 开发技术的选取

开发Agent应用技术较多，系统应用CORBA分布式对象构件技术［7］.CORBA是一种开放的分布式对象计算框架标准，CORBA中的接口定义语言IDL不仅提供了到C++、Java等语言的映射［8］，IDL还使CORBA做到与系统设计语言无关，能够方便地实现计算机网络上不同系统平台对象之间交互，不用考虑这些系统程序的系统架构方式、编程设计语言和运行平台，而且应用CORBA能解决计算机网络中远程对象之间的相互操作等问题.

3.2 技术特点

接口定义语言IDL将被映射为某种程序设计语言如C++或Java，并且分成两部分，即客户方的IDL Stub(桩)和服务器方的IDL Skeleton(骨架)，双方能够采用不同的编程设计语言.IDL只定义接口，不定义实现，能称得上是描述性语言，它的语法很像C++，当然也像Java，类似于C语言中的头文件［9］.而实际上它不算是真正的编程设计语言，如果用它编写具体应用，则需要将它映射到具体的程序设计语言上去，如映射到Java或C++上去，那么映射后的代码叫Client Stub Code和Server Skeleton Code.IDL实现的好处是不需要考虑具体实现细节，而只用关心具体功能描述，在应用中设计IDL的过程也可以说是设计对象模型的过程，在整个系统软件设计中至关重要，这是编写CORBA应用重要的第一步.因此，实现基于Agent的开放教育教学系统的最佳设计方案是采用CORBA与Java技术两者相结合，并采用由用户界面层、管理服务器层、数据层构成的三层客户/服务器模式.

4 结语

计算机技术和通信技术的迅速发展和快速应用为电大远程开放教育教学提供了应用平台，计算机网络中丰富多彩的各类媒体资源、灵活多变的表现手段、自由的时空便利环境、方便快捷的多种联系沟通方式，成为电大开展远程开放教育教学的优势.智能Agent技术的引入，科学地将各类教学资源进行智能整合，实现电大开放教育学生自主性学习和网络智能化交互学习，为进一步增强电大现代远程开放教育学生学习的个性化，调动学生网络学习兴趣、提高网络教学效果，对整个开放教育教学模式探索和教学改革起到积极的推动作用.目前，在广播电视大学内基于Agent技术的开放教育教学管理系统仍然处于理论研究和实验开发阶段，各项研究工作在进一步开展和深化.

［1］王永庆.人工智能原理与方法［M］.西安:西安交通大学出版社，2001:24－29.

［2］申瑞民，许彦青，张同珍，等.基于多代理的智能型网络教学环境研究［J］.计算机工程与应用，2002(4):96－101.

［3］刘大有，杨鲲，陈健宁.Agent研究现状与发展趋势［J］.软件学报，2000，11(3):315－321.

［4］曲红亭，申瑞民.基于数据挖掘的个性化学习导航系统的设计与实现［J］.计算机工程，2003，29(8):58－61.

［5］万三敏.多媒体教学方式与传统教学方式的耦合机制研究［J］.河南教育学院学报:自然科学版，2010，19(3):36－39.

［6］孙龙国.郑州电大“一主三学”教学模式的实践模型［J］.河南广播电视大学学报，2005，18(1):2－8.

［7］李国徽，王洪亚.基于Agent的网上协同学习环境实现［J］.微型电脑应用，2004，20(3):43－45.

［8］韦群，熊璋，赵芳.软件体系结构开发方法及其应用［J］.计算机工程与设计，2003，24(4):77－80.

［9］MATTHIA KLUSCH.Information agent technology for the internet:A survey［J］.Data＆Knowledge Engineering，2001(36):337－372.

Study on Education and Teaching Management System in Open Education Based on Agent Technology

ZHANG Bo，WANG Rui

(Department of Teaching Administration，Zhengzhou Radio＆Television University，Zhengzhou 450003，China)

Proposed a model of education and teaching management system in open education based on agent technology.Under distance and open education teaching environment，by distance learning platform resources and based on agent technology organically integrated teaching resources，students，teachers and managers to achieve personalized learning and intelligent communication for students.Discussed partial functions of system model in detail，and constructed personalized and intelligent learning environment of modern distance education.

open education;teaching management;Agent technology;system framework;system model

TP309.2

A

1007－0834(2011)03－0040－03

10.3969/j.issn.1007－0834.2011.03.014

2010－12－17

张波(1975—)，男，河南方城人，郑州广播电视大学教务处讲师.