专家系统在远程教育中的应用及发展趋势

朱连春

（沧州广播电视大学，河北 沧州 061000）

纵观高校教育系统的网络资源，普遍存在建设水平低、形势不规范、数量庞杂等问题，致使网络资源建设质量低下，利用率低。20世纪70年代以来，随着人工智能技术的发展，专家系统从虚拟走向现实，成为计算机科学众多应用领域最富有挑战性和创造性的领域，成为当前现代教育技术的五大发展趋势之一。那么，如何解决现代远程教育中的各种问题，如何运用专家系统来提升现代远程教育的水平和网络资源的利用率，成为摆在现代远程教育工作者面前的课题。

一、专家系统的含义、组成和特点

专家系统是在特定领域具有专家水平、解决专门知识的程序系统，主要组成部分为知识库、综合数据库、解释器、接口，系统可以对用户提出的问题作出解释，并自动增长解决问题所需的知识。专家系统具有启发性、透明性和灵活性的特点，因此，其在各个领域的应用都十分广泛。

专家系统在教育中的应用主要集中在远程教育，它可以根据学生的学习层次、知识水平为他们找到最合适的教案和学习方法；它能判断学生学习过程中的错误，并进行补救教学；对教师来讲，教师可以在系统里选择不同的教学方法，对学生实行个别化教学。

二、高校远程教育资源系统网络平台现状

1999年，经教育部批准，中央电大开始进行“人才培养模式和开放教育试点”项目。截至目前，中央电大、省级电大（44所）、地市级电大（961所）和县级电大都开展了此项目，且都形成了一个完整的系统以及三级网络教学平台。在线学习平台是对远程开放教育学生进行教学的主要门户，学生主要在三级平台获得所需的教学资源和时政信息。以沧州电大在线学习平台为例，本系统配备了多台服务器，web服务器有大容量的存储空间，支持340课时的视频教学资源，同时还配备了大容量的网络存储设备，并不断更新视频点播服务器的教学资源。平台运行以来，由开始的访问量寥寥无几，至现在日访问量在500人以上，同时在线人数超过200人。

在线平台的主要功能模块包括：教学资源管理、学生学习支持、网上交流、行为记录、评价系统和统计系统等。同时，该平台还具有用户身份的多样性（教学管理员、系统管理员、学生、责任教师、辅导教师），用户可根据自己的身份登录系统，进行网上教学评价、教学资源管理、在线交流、在线学习等。本系统的各个模块安排合理、管理有序、运行有效，最终形成了开放教育三级平台的良性运作。截至2011年10月，通过对平台教学活动的统计发现，随着远程开放教育的逐渐成熟，硬件设备已经能满足教学要求，网络教学平台资源十分丰富，网络环境已经形成，平台上适合学生自主学习的教学资源也已形成了规模。

三、现代远程教育存在的主要问题

现代远程教育作为一种崭新的教育形式，具有师生分离性、学习自主性、媒体性、“教”与“学”交互性等特点，虽然现代远程教育取得了很大的进展和成果，但也存在很多的局限性。

1.学生在学习平台的活跃度不高

在众多的远程教育网站上，虽然注册学生数众多，但学生对平台的访问次数少，在线时间短，在一年的学习时间段中，学生只在平台上做学校规定的选课、作业的下载、形考作业的上传等必须做的事项，平均在线时间仅为75.25分钟，平台对学生并无强烈的吸引力。主要原因为平台知识呈现方式比较单一，知识结构不合理，基本上是教材资料堆砌，内在联系很少，枯燥乏味。由于受带宽的限制，目前只能实现教学内容的传递、课程的学习、作业的提交等异步教学的要求，对于实时授课、实时答疑等现代教学要求在技术上暂时还不能满足。

2.教育资源的匮乏与资源重复建设的问题

高质量的教育资源是按照科学的体系结构组织在一起的，海量多媒体教育资源应该和应用管理平台密切结合，核心是网络课程和素材类资源的建设。现实情况表现在网上资源杂乱无序，寻找起来非常困难，真正有价值、适合教学的、可用的资源很少。与教育资源匮乏相矛盾的是教育资源的重复建设问题，教育资源难以实现共享。

3.现代远程教育的质量保证问题

远程教育是一项全新的事业，有很多因素影响着远程教育的质量。应该建立一个全面统筹规划、宏观调控的远程教育质量管理评估标准，对课程内容、课件质量、学习支持服务体系、考试和毕业生质量等内容进行评估，以此来规范整个远程教学的教学质量。

四、专家系统针对现代远程教育体系不完善和平台资源利用率低的对策

专家系统基本可以克服现代远程教育的主要缺点，体现在以下几个方面。

第一，动态、人性化专家系统充分体现主导—主体的教学模式，学习者是整个学习过程的主导者，他们不但能自主学习，还能不断得到强化，改进学习策略，更好地促进学习。

第二，强调知识管理、知识反馈、知识建构。知识具有高度灵活性，通过综合教育各领域各个专家的知识，形成知识库，提高解决问题的能力，克服传统教育形式依赖教师经验和能力的缺陷。

第三，克服了专家教师重复劳动产生的疲倦感，同时专家系统的推广使用有效地节约了教师人力资源，对于解决某些地区教师资源过少以及由于某些特殊原因导致教师不能正常工作等问题是一个很好的解决方法。

第四，按照记忆所采用的规则和控制策略的程序可以对每一步给出合理的解释。由于专家系统是运用专家知识，产生与专家同等解决问题的程序系统，因此它的每一个步骤都是具体设计的，能对每一步作出解释，也可以根据具体情况采取不同的措施。

五、专家系统在现代远程教育领域的应用

由于计算机、电信和卫星电视网的互相融合，已经形成了面向现代远程教育的综合传输网络，主要应用在网络教学的远程教学平台也已经形成，平台中包含丰富的教学资源和完备的网络支持环境，学习资源向所有的注册学生开放。但良好的网络环境并不意味着就可以满足远程学习者的要求，还要看教学资源能否满足学习者的要求；当学生碰到问题时，教师与学生能否进行有效的交流、探讨和协作，是摆在现代远程教育者面前的问题。专家系统的出现，在几个方面弥补了远程教学平台的不足。

1.现代远程教育与智能答疑专家系统（Question＆Answering System，简称Q＆AS）的结合

传统的答疑系统都是以教师为主体来实现的，主要是基于网络教学平台，工具有E－mail、公共讨论和课程讨论的BBS形式，无论哪种答疑方式，如果学生提问过多，教师将无法进行及时和详细的解答，且重复的解答给教师带来相当大的工作压力。学生对学习内容都有相似的理解之处，主要通过关键字进行查询，精度不高。提高现存答疑系统的精度，关键在于语义层面上怎样组织和表示信息。目前主要的研究方向是基于本体的智能答疑系统，尝试在智能答疑系统中基于语义层面组织和表示信息开拓新的思路和方案；基于语音视频和数据挖掘，基于移动和multiagent智能答疑系统，能实现自动的答疑管理，为学生和教师提供及时的交流；而且该系统提供了XML数据，便于与远程教育系统进行集成。

2.现代远程教育与智能教学专家系统ITES（Intelligent Teaching Expert System）的结合

在现代远程教育过程中，由于学习者人数多、层次不同、自主性、背景情况各异，远程教学平台的资源并不能适应不同学生的需求，导致教学平台的资源利用率很低。智能教学专家系统通过研究不同层次学生的知识需求和学习目的、目标，探寻学生认知的模式，从而使学生获得个别化自适应学习，使他们的学习效率更快、更高。网络专家型心理健康教育系统的构建是最重要的例子，实践来源是当前心理医生、心理健康教育工作者利用网络的信息交流工具服务于心理保健事业的种种研究工作。还有物理智能计算机辅助教学系统，可以选择不同的教学方法实现以学生为主体的个别化教学；通过模拟仿真提高学生学习物理知识的积极性和趣味性。

3.现代远程教育与智能网络组卷测评系统的结合

现代远程教育中，还没有形成评价学生学习效果的统一标准，用期末考试和试卷成绩作为衡量学生学习质量，致使“应试教育”现象严重。针对这一难题，中央电大于2004年开发了etas的网上考试系统和etas的网上自测系统，这两个系统利用互联网的优势，使教师可以分阶段了解学生的学习情况，并适时根据学生提交的结果作出指导。克服了远程教育教与学分离而无法了解学生学习情况的弊端。近两年来，智能组卷技术、计算机自适应测试（NCAT）、基于Internet的远程考试与评价、主观题的测评问题及自动化等方面成为新一轮热点，而对组卷策略赋予智能的探讨更为许多学者所关注。

4.现代远程教育与智能仿真远程实验教学系统的结合

在远程教育教学中，由于实验室建设和设备费高，教师也不能在有效的时间内细致地指导大批的学生，故现在的网络教学平台很少涉及实验的内容。实验仿真平台为学生自由搭建实验模型提供了可能，学生既可通过实验仿真平台动手操作，又可自主设计实验，有利于培养设计能力和创新意识。虚拟实验网络教学管理系统，使教师与学生之间可以进行实时答疑，学生可以将实验中的经验、教训、收获和问题在论坛上发布，教师可以对这些学生进行个别指导，师生共同学习、探讨，教师也可以根据实验过程中的收获，及时调整实验，使得实验更加完美。

六、专家系统在现代远程教育中的发展趋势

专家系统目前在应用方面存在着技术领域和高教领域开发与应用并重的特点。专家系统与多媒体技术、网络技术、数据库技术的融合，为学生提高学习效率提供了有利的技术支持。专家系统与自然语言理解、机器人的集成，为专家系统和机器人提供了新的知识获取途径。通过专家系统与自然语言相结合，克服了远程教育中普通的计算机辅助教学（CAI）缺乏用自然语言进行人机交流的缺点，促进了教师在教学活动中与学生进行语言和情感交流。

专家系统作为一门交叉的前沿学科，正在改变着人们的思维方式和传统观念，虽然在基本理论和方法等方面存在着争论，但可以预见，随着现代远程教育的飞速发展，专家系统在此领域的应用将不断扩展和深入。

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