基于Agent的网络教学构建技术研究

张格莹

（新疆教育管理信息中心，新疆 乌鲁木齐 830049）

基于Agent的网络教学构建技术研究

张格莹

（新疆教育管理信息中心，新疆 乌鲁木齐 830049）

随着网络以及信息技术的迅猛发展和广泛应用，个性化网络教学系统的需求日渐增长，如何把这些学习资源快速可靠地传递给用户以及有效地实现个性化教学等问题，使得网络教学系统的发展面临着严峻的挑战。而Agent技术的出现为这些问题的解决提供了有效的方法，Agent技术的应用使个性化教学模型的实现成为可能，基于Agent的协作理论可建立有效的资源配送模型，使得教育资源的配送更为有效等，将Agent技术应用于网络教学系统能大大加快网络教育的发展。

网络教学；Agent技术；个性化

一、引 言

近几年，随着互联网的快速发展，网络教学平台的不断涌现，网络教学系统的应用普及率越来越高，个性化教学系统的研究和开发成为网络教学中的关键问题和热点。史敏军运用Web挖掘技术与协同过滤技术，建立用户兴趣模型，并搭建了基于个性化服务技术的教学平台；陈丽花根据贝叶斯网络理论设计和实现了一种基于ASP.NET和SQLServer数据库技术的个性化教学系统；陈智勇提出了基于XMLWeb Service技术的教学资源集成方案，并根据此方案利用ASP.NET编程语言构建了一个教学资源综合平台。[1-3]网络教学系统虽然在应用中取得了一定的成果，但也存在一些问题，概括起来主要有：（1）系统缺乏智能性和自适应性，并且对系统用户采用基本相同的教学策略,难以实现按需学习和因材施教；（2）单一的教学模式使得呈现内容的界面比较简单，不能实现个性化的内容传导模式。针对目前网上教学系统存在的不足与难点，以个性化相关学习理论为指导，本文研究了基于Agent的网络教学构建技术，进而分析了对现有网络教学系统进行改进的方法，指出Agent技术在应用于网络教学的优势。

二、Agent技术分析

Agent技术源自分布式人工智能（DAI），是现代计算机技术和通信技术发展的必然结果。Agent是人工智能计算机软件领域内的一个新兴技术，Agent概念可追溯至1977年Hewitt提出的并发演员（actor）模型，从上个世纪80年代开始，Agent技术从分布式人工智能领域分离出来，并与其他领域的处理方法进行融合，成为一个交叉性的学术领域，涵盖人工智能、分布式系统、专家系统、知识工程和并行计算等多个领域，到了90年代，Agent技术进入迅猛发展阶段，多Agent系统的研究成为分布式人工智能的研究热点问题。近年来，Agent发展尤为迅速，研究者在社会的各个领域如电子商务、供应链、智能决策、软件工程等对Agent理论及其应用做了大量的研究，Agent技术逐渐成为人们关注的热点问题。目前，关于Agent的研究不仅受到了人工智能研究者的关注，也引起了机器人、数据通信、人机界面设计等多个领域研究者的关注，成为一个富有生机的研究领域，且有越来越多的研究者将Agent技术应用在不同的领域。

目前，对于Agent技术的定义还没有统一的标准，不同专业的人对Agent的理解也不大相同。大家普遍认为，Agent是一种在特定的环境下能够感知环境，并且能够灵活、自主地运行来实现一系列设计目标的、自主的计算程序或实体，它能够感知环境，并且对外界的信息做出判断和推理，从而来控制自己的决策和行动，完成一定的任务。[4]

Agent具有社会能力、自主性、自适应性和移动性等许多特性，这些特性决定了Agent技术不同于以往任何一种软件开发技术，利用Agent技术开发的软件实体将更具智能性，能在一定程度上实现程序的自动化和智能化。为了完成一项复杂的任务，可创建多个相互协作的Agent，以提高系统实际解决问题的能力。多个单个的自主Agent组成的整体是一个多Agent系统，多Agent系统不仅具备一般分布式系统所具有的实时性好、易于扩充、资源共享、灵活、可靠性高等特点，并且Agent之间能够通过相互协调、协作解决大量的复杂问题，使系统具有很强的鲁棒性、可靠性及自组织能力，非常适合于个性化网络教学平台的构建。

三、Agent技术在网络教学平台中的应用

1.基于多Agent技术的协同远程教学

远程教学主要以建构主义学习理论和教学理论为基本指导，借助于互联网并运用计算机多媒体处理技术，提供网上虚拟情景课堂进行教学，支持学生在线进行个性化的学习。其特点从两个方面可以体现：一是学生是学习的主体，通过互联网虚拟的情景课堂来进行交互式的自主学习；另一方面教师是教学的主体，要通过对授课的课程进行规划与设计，采用在线专题讨论和知识点总结、创立问题情景与综合评价、激励等措施，从而激发学生的学习兴趣以及学习的主动性，提高他们理解能力和掌握知识体系的能力，培养他们的创新精神，从而能督促学生进行广泛、深入的学习。因此，怎样发现和掌握不同学习主体的认知结构，针对不同的主体，有计划地建立动态的的学习情景，促使学生的学习活动与现有的认知结构相互作用，推动现有认知框架不断分化、协作、重组和扩展，进而实现学习目标，是远程教学模型设计的重中之重。

Agent是以主动服务的方式自动完成一组操作的计算机程序。一方面主动应该包括主动适应，即在完成操作的过程中，可以自动地获取关于操作的知识以及关于用户的偏好知识与意图，而且在以后的操作中加以利用；另一方面包括主动代理，也就是说无需用户发出指令，只要当前的状态符合一定的条件即可代表用户执行相应的操作。

基于Agent具有的各种优良、独有的特性，将Agent技术应用于远程教学环境，能从根本上克服现阶段远程教学平台的局限性：

第一，能够最大限度地支持教学过程与内容的个性化，增加趣味性，有效提高教学质量和改善教学效果；

第二，利用Agent的社会性特征，能满足协同学习的需要，把每类学生看成一个Agent，学生之间通过Agent的协作机制来完成协同学习，从而提高学生的学习质量与学习效果，那么同样也可以把老师看成一个个Agent，通过MAS的协作性和社会性与学生Agent交互信息，有效地掌握学生的学习状态；

第三，用Agent技术来处理学生的基本信息，能够有效地动态跟踪学生的学习行为及学习效果，为更加有效地建立学生信息管理模型提供可靠的依据。[5]

利用Agent的智能化思想来分析远程教学平台的总体需求并设计一体化解决方案，充分体现Agent技术在远程教学应用中的智能性、主动性，尤其是在流行的Web技术的基础上嵌入Agent技术，无疑会极大地促进远程教学平台的个性化与智能化，充分调动学生主体的自主学习兴趣，有效地提高学生的创新能力。然而，远程教学平台它本身就是一个非常庞大又复杂、不可预测的信息系统，一般会要覆盖教学过程中的每个环节，因而，通常将其划分成若干个子问题，来构造多个具有一定功能的Agent，在由这些Agent去协作处理教学过程中相应的子问题。基于多Agent的网络在协同教学系统模型，如图所示。

2.基于Agent技术的教育资源配送

教育资源配送系统（ERPS，Education Resources Purvey System）是指在各种媒介（如Internet等）综合环境下，为资源需求用户（如学生、教师以及各种教育教学机构）提供快捷、全面的各种媒体形式需要的教育资源的一种资源配送方式，信息资源配送系统是一种计算机软件，因此，它需要一种计算机技术来实现这种新的资源配送方式，多Agent技术本身拥有的诸多特性使其可以大规模地应用于教育资源的配送模式中。（1）多Agent的主动性非常适合于配送系统中的各个用户结点，Agent技术自身能很好地满足这些结点的自主性需求。（2）多Agent之间的协作和协调能力为资源配送环境中的各个结点之间的信息交互与共享提供了技术支持。（3）Agent的反应性能可以确保系统应对各种动态的、复杂的资源配送环境的变化，Agent的反应性还可以通过“感知—行为”模式来完成，行为通过与资源配送环境的交互来实现，它的特性就是能够快速响应环境的变化。（4）Agent的社会性特征符合配送系统所要求具备全局协调配送能力的要求，Agent的社会性指Agent能与其他Agent进行交互以便协作完成任务，它克服了单Agent解决复杂性问题的不足，为Agent的整体协作解决问题创造了条件。在教育资源配送系统中，节点用户对资源的动态要求以及配送环境的动态变化，都要求系统各个Agent能够通过合理、有效的协调交互机制达到全局的合理配送。基于Agent技术建立教育资源配送系统，能改变资源配送的方式，大大提升整个配送系统的效率。

3.Agent技术在网络教学其他方面的应用

文献[6]阐述了网络教学智能化、自适应化是目前网络教学发展的趋势和提高教学效果的有效途径，结合人工智能与网络教学，提出了一种基于多Agent的自适应学习系统，利用Agent的智能性、主动性来实现教学系统的智能化、自适应化，从而使教学真正做到个性化的学习，实现因材施教。文献[7]探讨了Agent技术在网络虚拟学习社区教学活动中的应用，基于Agent技术的虚拟学习社区可以改变传统的教学方式和学习方式，使学习方式从传统的独学变为群学、使学习结构从封闭变为开放，最终使教学从知识传授转变为知识建构。文献[8]从现有网络教学系统缺乏深入了解用户兴趣的实际现状出发提出了一种基于Agent的个性化教学系统，并结合神经网络技术，以用户兴趣追踪为出发点，探讨了采用启发式算法来获取用户兴趣特征的方法，从而以最快的速度学习到最新的用户兴趣。另外Agent技术还应用在教育信息化的其他各个方面。

四、总结

目前有关将Agent技术应用于网络教学领域的研究才刚刚起步，Agent技术在未来将大有用武之地，因此更好地利用日趋成熟的Agent技术推进网络教学建设是我们未来工作的重点之一。本文列举了Agent技术在网络教学领域的应用，概要分析了Agent技术在解决网络教学方面的优势，Agent技术的诸多优点使得将Agent技术应用于网络教学领域，将大大推动网络教育的发展。☉

[1]史敏军.基于个性化服务的教学系统研究[J].中国科技信息,2009(22):239.

[2]陈丽华.基于Asp.net的个性化教学系统设计研究[J].大理学院学报,2009，8(8):22.

[3]陈智勇.基于XMLWebService教学资源综合平台的设计与实现[J].中国医学教育技术,2009，23(3):267-268.

[4]王立春,陈世福等.多Agent多问题协商模型[J].软件学报,2002.13(8):1638-1639.

[5]高仲慧,林筑英等.基于多Agent的自适应远程教学系统模型[J].贵州师范大学学报（自然科学版）2009，27 (3):96-97.

[6]崔惠萍,傅钢善.基于多Agent的自适应学习系统的研究[J].教育软件开发与应用,2006.

[7]李艳,郑金秋.智能Agent在网络虚拟学习社区教学活动中的应用[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2006，20 (6):223-224.

[8]英卓.基于多代理的智能化远程教学模型[J].计算机工程,2003.

（编辑：杨馥红）

G250.73

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1673-8454(2012)01-0068-03