智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中的多Agent技術(shù)應(yīng)用研究

李 強

天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300132

1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)就是利用信息技術(shù)提供一種可行的解決方案，使學(xué)生在教師指導(dǎo)下自主式學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式能夠高效率、高質(zhì)量地開展。另外，在校園內(nèi)開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，將極大地豐富網(wǎng)上教學(xué)資源，并且提高教師運用多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的能力，這對蓬勃發(fā)展的遠程教育來說將有積極的推動作用。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)教育與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比在對教學(xué)各類角色、異步/同步教學(xué)模式、學(xué)習(xí)者的個體差異性、交互性、考核與評價等方面的支持具有明顯優(yōu)勢。

目前，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)仍存在很多問題，如以教師為主體，忽視學(xué)生的認知主體作用。系統(tǒng)缺乏智能性，忽視了教學(xué)活動的個性化設(shè)計，難以實現(xiàn)因材施教。教學(xué)資源多以呈現(xiàn)教學(xué)材料為主，教學(xué)內(nèi)容多以廣播的形式進行，缺少交互手段，互動是通過在教師機上監(jiān)控和學(xué)生電子舉手的形式進行。在已有的教學(xué)系統(tǒng)中忽略了學(xué)生間的相互協(xié)作，分組活動體現(xiàn)不充分。

2 智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)

智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)（Network Intelligence Tutoring System，NITS）是在智能教學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)的教學(xué)系統(tǒng)，特點是能在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中隨時了解其學(xué)習(xí)狀態(tài)和個性特點，并以此為依據(jù)做出最佳的教學(xué)決策判斷，給予學(xué)生有針對性的個別指導(dǎo)，提供給學(xué)生個性化的教學(xué)服務(wù)。NITS是模仿人類教學(xué)活動，來輔助教學(xué)工作的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3 多 Agent技術(shù)

面向Agent技術(shù)作為一門設(shè)計和開發(fā)軟件系統(tǒng)的新方法已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。對Agent的研究大致可分為智能Agent、多Agent系統(tǒng)（multi-agent system，簡稱MAS）和面向Agent的程序設(shè)計（agent oriented programming，簡稱AOP）這3個相互關(guān)聯(lián)的方面。

Agent是人工智能的一個基本術(shù)語，Agent應(yīng)當具有自治性、社會性、反應(yīng)性、能動性等特點，另外還應(yīng)具備一些人類才具有的特性，如知識、信念、義務(wù)、意圖等。

單Agent求解問題的能力有限，而多Agent系統(tǒng)協(xié)作求解問題的能力則大大超過單個Agent，這正是多智能體系統(tǒng)產(chǎn)生的直接原因。MAS可定義為由多個解決問題的Agent構(gòu)成的松散耦合的問題解決網(wǎng)絡(luò)，這些Agent一起工作可以解決超出單個能力或知識的問題。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)是一個復(fù)雜、龐大、不可預(yù)測的系統(tǒng)。建立一個多Agent結(jié)構(gòu)、跨平臺的系統(tǒng)，將大大推進當前網(wǎng)絡(luò)遠程教育的智能化水平。多Agent技術(shù)的應(yīng)用對于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)而言有助于建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的協(xié)作化學(xué)習(xí)環(huán)境，可將分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下各地的教育資源統(tǒng)一起來，可進一步提高系統(tǒng)的交互性，實現(xiàn)網(wǎng)上的智能輔導(dǎo)，可創(chuàng)建一個基于多Agent的且對不同的使用者提供不同接口的智能系統(tǒng)。

4 基于Agent技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

基于以上分析，提出一種基于Agent技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中引入Agent技術(shù)，提出了一種適用于Web環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用B/A/S模式，即瀏覽器Browser/代理Agent/中心服務(wù)器Server，客戶端利用瀏覽器與該系統(tǒng)交互，服務(wù)器包括管理服務(wù)器及信息資源服務(wù)器，負責信息的管理。各種代理Agent，負責溝通客戶端和服務(wù)器。該系統(tǒng)共分為3層：

第一層是基于瀏覽器的表示層。Web瀏覽器作為客戶端，提供圖形用戶界面，負責與用戶進行交互。在這里可以實現(xiàn)知識的輸入、輸出，用戶信息和行為的獲取，任務(wù)的接受，處理結(jié)果的反饋等；

第二層是中間代理Agent層，這些代理Agent可以分為3類：第一類是用戶Agent：學(xué)生Agent、教師Agent；第二類是管理Agent；第三類是任務(wù)Agent：教學(xué)Agent，考試Agent，作業(yè)Agent，記錄Agent；

第三層屬于數(shù)據(jù)層，用于保存各類數(shù)據(jù)資源，包括教學(xué)資源庫、教學(xué)策略庫、習(xí)題庫、用戶信息庫和用戶信息庫。

5 多Agent設(shè)計及各Agent主要功能

在系統(tǒng)中設(shè)計了多個Agent分別完成不同的角色,它們之間能夠通過通信和協(xié)議，傳送信息，控制系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)中的Agent就是教學(xué)系統(tǒng)中的功能單元和系統(tǒng)角色，它能夠接受一定的外界信息，并根據(jù)信息產(chǎn)生一定的行為，多個Agent個體通過分工協(xié)作，完成一個復(fù)雜的行為。系統(tǒng)中的Agent可分為學(xué)生Agent、教師Agent、管理Agent、資源Agent、顯示Agent、策略Agent、接口Agent、學(xué)生信使Agent和教師信使Agent。

教師Agent從學(xué)生信息庫中獲得學(xué)生個性特征，從教學(xué)策略庫中選出適合于該生的教學(xué)策略，從學(xué)科知識庫中獲取特定的教學(xué)內(nèi)容，以定制的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，完成個性化信息的定制。管理Agent對整個系統(tǒng)中的Agent調(diào)控并協(xié)調(diào)完成系統(tǒng)的智能化特點和系統(tǒng)內(nèi)的通信。

從整個系統(tǒng)來說，每個Agent都是相互關(guān)聯(lián)的，它們互相合作完成教學(xué)任務(wù)。它們各負其責，同時又彼此依賴，從而形成一個有機的、智能化的整體。

6 結(jié)論

本文主要研究將人工智能領(lǐng)域的Agent技術(shù)引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)以增強系統(tǒng)的智能性和個性化，通過對智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)進行分析以及Agent技術(shù)的介紹，設(shè)計了基于Agent技術(shù)的智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的架構(gòu)，初步實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。目的是使學(xué)生成為教學(xué)活動的主體。在系統(tǒng)中，可以根據(jù)學(xué)生的能力、水平進行進行個性化的教學(xué)活動，并能夠進行練習(xí)和測試；系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的測試反饋，調(diào)整學(xué)習(xí)難度和進度。

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