基于多Agent的教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體的構(gòu)建研究*

□劉續(xù)

基于多Agent的教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體的構(gòu)建研究*

□劉續(xù)

從分析當(dāng)前中小學(xué)教師教育發(fā)展的現(xiàn)狀和要求出發(fā)，提出了一種教師教育學(xué)習(xí)新模式：基于多Agent技術(shù)構(gòu)建教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體模型，通過(guò)對(duì)Agent技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合學(xué)習(xí)共同體模型，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下中小學(xué)教師學(xué)習(xí)、科研和專(zhuān)業(yè)化發(fā)展所需的框架設(shè)計(jì)，在一定程度上解決教師日益提高的個(gè)性化需求與培養(yǎng)模式單一之間的矛盾，使之最有效地適合教師群體的學(xué)習(xí)特性，探索出教師教育-教學(xué)-科研新模式。

多Agent；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)；共同體

一、引言

隨著教育改革的深入發(fā)展，教師的專(zhuān)業(yè)化教育已經(jīng)成為教育改革的一個(gè)重要發(fā)展方向。近年來(lái)，教育部實(shí)施“中小學(xué)骨干教師培訓(xùn)計(jì)劃(國(guó)培計(jì)劃)”，教師培訓(xùn)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，廣大專(zhuān)家、學(xué)者以及各類(lèi)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)圍繞教師教育能力培訓(xùn)的方法、模式和過(guò)程等開(kāi)展了大量的實(shí)踐研究，雖然在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)中小學(xué)教師教育能力的提高，但從總體來(lái)看，我國(guó)中小學(xué)教師教育能力培訓(xùn)效果并不理想，還存在一些問(wèn)題。例如教師教育形式單一、教師互動(dòng)方式滯后、教師獎(jiǎng)勵(lì)研究機(jī)制不完善、地區(qū)性差異造成教師間合作缺失、培訓(xùn)模式研究缺乏等。針對(duì)這些問(wèn)題，本文通過(guò)開(kāi)展對(duì)教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體的研究，提出構(gòu)建基于多Agent技術(shù)的教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體模型，通過(guò)模型研究和系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)教師遠(yuǎn)程教育學(xué)習(xí)和協(xié)作互動(dòng)交流，建立教師教育資源庫(kù)、專(zhuān)業(yè)教學(xué)案例庫(kù)和專(zhuān)家支持系統(tǒng)，提供同步和異步的教學(xué)輔導(dǎo)服務(wù)，進(jìn)一步解決教師日益提高的個(gè)性化需求與培養(yǎng)模式單一之間的矛盾，探索出教師教育教學(xué)共享新模式，推動(dòng)教師教育數(shù)字化建設(shè)，促進(jìn)教師教育信息化應(yīng)用水平的提升。

二、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體的內(nèi)涵及其對(duì)教師教育的影響因素

1.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體的內(nèi)涵

教師教育是當(dāng)今教育改革的主要議題之一，教師如何實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的提升，是每個(gè)教育工作者必須考慮的問(wèn)題。由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使傳統(tǒng)的教師教育模式發(fā)生了改變和創(chuàng)新，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，教師們能夠得到本校以外的高質(zhì)量的在線學(xué)習(xí)環(huán)境，可以與專(zhuān)家交流、同伴合作，進(jìn)行持續(xù)的學(xué)習(xí)。另外，互聯(lián)網(wǎng)還打破了一線教師相互隔絕的狀態(tài)，使教師們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以互相學(xué)習(xí)、分享經(jīng)驗(yàn)，使教育資源得到最大限度的發(fā)揮，因此，一種新型的教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展模式——網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體——正在形成[1]。

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體，也稱為虛擬學(xué)習(xí)社群/社區(qū)，是由學(xué)習(xí)者、輔導(dǎo)者及其助學(xué)者等共同構(gòu)成的，依據(jù)特定的規(guī)則和分工，借助網(wǎng)絡(luò)共同學(xué)習(xí)、討論、協(xié)作和交流，運(yùn)用各種學(xué)習(xí)工具和資源共同建構(gòu)知識(shí)，共同解決面臨的復(fù)雜問(wèn)題的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境或?qū)W習(xí)組織，也是一個(gè)人機(jī)系統(tǒng)。學(xué)習(xí)共同體的學(xué)習(xí)活動(dòng)以問(wèn)題解決及項(xiàng)目研習(xí)為學(xué)習(xí)模式，學(xué)習(xí)活動(dòng)不以課節(jié)為單元，不以教師解說(shuō)為主，而以學(xué)習(xí)者、輔導(dǎo)者及其助學(xué)者就某個(gè)特定問(wèn)題進(jìn)行討論與互動(dòng)、分享經(jīng)驗(yàn)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)為主，其最終的目標(biāo)是學(xué)習(xí)共同體成員一起建構(gòu)屬于他們的知識(shí)系統(tǒng)[2]。

2.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體對(duì)教師教育的影響因素

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體作為一種虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，主要基于網(wǎng)絡(luò)支撐和數(shù)字技術(shù)應(yīng)用，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和學(xué)習(xí)資源為學(xué)習(xí)者提供解決自身學(xué)習(xí)問(wèn)題的能力，促進(jìn)學(xué)習(xí)者自身發(fā)展。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)其對(duì)教師教育的影響因素有以下幾點(diǎn)：

(1)共同愿景，是成員間所共同具有的意象或景象。它為共同體的學(xué)習(xí)提供方向和動(dòng)力，最終形成一種向上的默契，使各成員對(duì)共同體有一種歸屬感和認(rèn)同感。

(2)信任，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下成員間的學(xué)習(xí)和交流都是虛擬的，需要建立一種彼此信任、真實(shí)的環(huán)境，促使成員間自愿在這環(huán)境中學(xué)習(xí)交流。

(3)學(xué)習(xí)活動(dòng)，由專(zhuān)家或助學(xué)者定期組織相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)主題活動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的積極性，分享彼此間的經(jīng)驗(yàn)。

(4)交互，是指借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)成員間相互交流信息、情感、觀念和價(jià)值觀的一種活動(dòng)，達(dá)到知識(shí)建構(gòu)、知識(shí)共享的目的，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)習(xí)者對(duì)共同體的參與度和歸屬感。

(5)協(xié)作，主要是成員間科研協(xié)作和項(xiàng)目研討，改變地域差異造成的教學(xué)科研合作的缺失。

(6)規(guī)范，成員必須遵守的行為準(zhǔn)則，是成員間建立信任的基石。

在這些因素之上建立的教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體，是針對(duì)擁有共同知識(shí)背景和學(xué)習(xí)愿景的教師個(gè)體(領(lǐng)域?qū)＜?、?yōu)秀教師、同輩教師)，借助網(wǎng)絡(luò)組建的一個(gè)相互信任的學(xué)習(xí)團(tuán)體。在共同體的規(guī)范和制度下，各個(gè)老師既可以作為學(xué)習(xí)者，也可以作為助學(xué)者，與志同道合者進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)、探討和交流。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體凸顯教師們尊重多元化的觀點(diǎn)，充分利用各自優(yōu)勢(shì)，積極創(chuàng)造有機(jī)的、和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境，為教師個(gè)體提供學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，目的在于建構(gòu)新知識(shí)，開(kāi)發(fā)教師個(gè)體的成長(zhǎng)潛能。

三、Agent技術(shù)簡(jiǎn)介

1.Agent定義

Agent產(chǎn)生于人工智能領(lǐng)域，是一個(gè)具有目標(biāo)、行為和領(lǐng)域知識(shí)的實(shí)體，能作用于自身和環(huán)境，并對(duì)環(huán)境作出反應(yīng)。它具有主動(dòng)性、自主性、智能性和交互性等特點(diǎn)，特別適合對(duì)復(fù)雜、協(xié)同和難以預(yù)測(cè)的問(wèn)題進(jìn)行處理。對(duì)Agent結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，這需要設(shè)計(jì)人員不斷地調(diào)試。一般按結(jié)構(gòu)可分為[3][4]：

(1)慎思型Agent，是一個(gè)具有信念-期望-意圖(簡(jiǎn)稱BDI)結(jié)構(gòu)的Agent，通常對(duì)其任務(wù)、協(xié)作、行為等進(jìn)行周密細(xì)致的規(guī)劃推理，形成對(duì)其他Agent行為的預(yù)期，進(jìn)而模擬或表現(xiàn)出所代理者的意識(shí)形態(tài)，如：信念、愿望、目標(biāo)、承諾、責(zé)任等。

(2)反應(yīng)型Agent，是一種“感知-行為”模式，不對(duì)環(huán)境進(jìn)行描述，采用應(yīng)激響應(yīng)的行為方式對(duì)其所處環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行響應(yīng)。它不考慮歷史情況，也不為未來(lái)制訂計(jì)劃，而是通過(guò)與其他Agent簡(jiǎn)單地交互，使Agent系統(tǒng)表現(xiàn)出復(fù)雜的整體行為。

(3)混合型Agent，是以上兩種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合，采用層次結(jié)構(gòu)，低層以響應(yīng)速度快的反應(yīng)型為主，高層以智能化程度高的慎思型為主。圖1顯示Agent的基本模型。

2.多Agent系統(tǒng)

隨著實(shí)際問(wèn)題的日益復(fù)雜，單個(gè)Agent解決問(wèn)題的能力已無(wú)法滿足需要，多Agent應(yīng)運(yùn)而生。多Agent系統(tǒng)是由多個(gè)自治Agent組成的集合，不是組成Agent功能的簡(jiǎn)單相加，而是體現(xiàn)了一種協(xié)同、優(yōu)化作用，具有相互協(xié)作、通信及控制達(dá)到解決整個(gè)問(wèn)題的能力。

多Agent技術(shù)的發(fā)展為研究教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體提供了新的思路和方法，這與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體強(qiáng)調(diào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相互協(xié)作共同完成相同目標(biāo)的目的相吻合。就是通過(guò)能自主學(xué)習(xí)、適應(yīng)環(huán)境的代理實(shí)體，來(lái)感知自身和環(huán)境中的信息，自主采取行動(dòng)實(shí)現(xiàn)一系列預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)或任務(wù)。其中網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)涉及異構(gòu)環(huán)境下多身份之間相互協(xié)調(diào)的技術(shù)問(wèn)題，無(wú)疑將適合用多Agent技術(shù)思想分析和構(gòu)建。因此，基于多A-gent的教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體可以進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的交互性、主動(dòng)性和協(xié)作性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上智能輔導(dǎo)和個(gè)性化學(xué)習(xí)相結(jié)合。

四、基于多Agent的教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體系統(tǒng)

1.構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體模型

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體的特點(diǎn)，構(gòu)建教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體的模型如圖2所示。

此模型在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下是有輸入和輸出的，輸入是以共同體成員(教師、參與者)的愿望、知識(shí)、目標(biāo)和技能為驅(qū)動(dòng)，輸出是教師所期望的結(jié)果，這也是學(xué)習(xí)的目標(biāo)。共同體模型的核心部分由共同學(xué)習(xí)愿景、成員間的信任、主題學(xué)習(xí)活動(dòng)、交互工具、協(xié)作研究和制定行為準(zhǔn)則組成。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以Internet為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過(guò)多Agent技術(shù)實(shí)現(xiàn)教師網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體，采用瀏覽器Browser/代理Agent/服務(wù)器Server三層模式，成員通過(guò)瀏覽器與系統(tǒng)進(jìn)行交互，Agent負(fù)責(zé)瀏覽器與數(shù)據(jù)服務(wù)器的連接和信息傳輸。系統(tǒng)構(gòu)架詳細(xì)設(shè)計(jì)如圖3所示。

第一層是基于瀏覽器的表現(xiàn)層。Web瀏覽器作為成員訪問(wèn)媒介，提供圖形界面，負(fù)責(zé)用戶與系統(tǒng)交互，主要實(shí)現(xiàn)成員的輸入和輸出，完成成員信息和行為的獲取、需求的接受、目標(biāo)結(jié)果的反饋等。

第二層是中間Agent代理層。這些代理Agent可以分為：以共同體Agent為高層的慎思型Agent和以學(xué)習(xí)主題Agent、交流互動(dòng)Agent、協(xié)作研究Agent為低層的反應(yīng)型Agent。

第三層是數(shù)據(jù)服務(wù)層。用于保存、更新和備份各類(lèi)數(shù)據(jù)資源，包括成員特征庫(kù)、開(kāi)放資源庫(kù)、共同體案例庫(kù)、協(xié)作信息庫(kù)和專(zhuān)家支持庫(kù)等。

3. 多Agent功能設(shè)計(jì)及其通信機(jī)制

整個(gè)多Agent系統(tǒng)是一個(gè)混合結(jié)構(gòu)，各Agent分別示以不同的角色，以慎思型Agent為高層，通過(guò)相關(guān)的通信機(jī)制，與底層的反應(yīng)型Agent(學(xué)習(xí)主題Agent、交流互動(dòng)Agent、協(xié)作研究Agent)進(jìn)行信息傳送和交互，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體的基本功能，達(dá)到構(gòu)建設(shè)計(jì)的目的。

共同體Agent是整個(gè)系統(tǒng)核心部分，它主要負(fù)責(zé)共同體成員的輸入、特征分析決策和外部互聯(lián)，由用戶接口模塊、特征更新模塊、推理與決策控制模塊、通信模塊及知識(shí)庫(kù)組成，如圖4所示。用戶接口模塊是Agent和成員交互的通道，成員的相關(guān)操作直接傳送到特征更新模塊，通過(guò)承諾、愿望、目標(biāo)和技能四個(gè)處理塊分析成員特征信息，由推理與決策控制模塊處理形成共同體內(nèi)部的行為規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)知識(shí)庫(kù)調(diào)整成員間的認(rèn)同感和信任感，分析共同體成員愿望和目標(biāo)，結(jié)合成員自身技術(shù)能力，在通信模塊的傳遞下與外部環(huán)境和其他Agent進(jìn)行聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)多Agent間的消息交互。

作為反應(yīng)型Agent，最大的特點(diǎn)就是對(duì)環(huán)境響應(yīng)速度快，具備一個(gè)響應(yīng)模塊處理系統(tǒng)信息。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，學(xué)習(xí)主題Agent主要負(fù)責(zé)教師在共同體內(nèi)的主題學(xué)習(xí)活動(dòng)，主要通過(guò)成員特征選擇一個(gè)最適合的學(xué)習(xí)模式，對(duì)學(xué)習(xí)模式再進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)度，提取和組織學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，它包括自主學(xué)習(xí)課堂和個(gè)性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)兩個(gè)模塊。交流互動(dòng)Agent是主要實(shí)現(xiàn)教師間交流的媒介，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交互工具的集成，設(shè)計(jì)了報(bào)告廳和集思茶座兩個(gè)模塊。協(xié)作研究Agent主要負(fù)責(zé)教師間的科研合作，通過(guò)專(zhuān)家支持模塊，為教師提供科研的指導(dǎo)和合作，記錄相關(guān)的合作、協(xié)作信息。

各Agent間的信息傳送主要通過(guò)通信模塊，采用標(biāo)準(zhǔn)Agent通信語(yǔ)言KQML(知識(shí)查詢與操縱語(yǔ)言)實(shí)現(xiàn)消息和消息的交換。當(dāng)共同體Agent需要與其它Agent交互時(shí)，由推理與決策控制模塊生成相應(yīng)的知識(shí)交換內(nèi)容，將其發(fā)送到通信模塊中處理成KQML消息，此時(shí)的消息塊中包括了共同體成員的特征信息和需求，然后通過(guò)其他Agent的通信模塊與之交換消息，接收來(lái)的消息再由通信模塊處理解釋后交上層特征更新模塊處理，最終向下到推理與決策控制模塊轉(zhuǎn)換成相關(guān)知識(shí)，保存到知識(shí)庫(kù)中。

五、結(jié)束語(yǔ)

多Agent技術(shù)的發(fā)展為解決系統(tǒng)問(wèn)題提出了一個(gè)新的方向，Internet為教師學(xué)習(xí)開(kāi)創(chuàng)了新的環(huán)境，而學(xué)習(xí)共同體為教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展創(chuàng)設(shè)了一個(gè)理想平臺(tái)，共同的愿景、資源的共享以及社會(huì)性交互等顯著特征，拓寬了教師共同體成員學(xué)習(xí)與研究的深度和廣度，是對(duì)教師教育發(fā)展的一個(gè)有益補(bǔ)充。隨著教師學(xué)習(xí)觀念的改變和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，相信網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)共同體會(huì)更好地為教師的專(zhuān)業(yè)發(fā)展服務(wù)。

[1]王陸.虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)原理與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]王蕾.在線教師學(xué)習(xí)共同體的構(gòu)建研究[D].長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)，2007.

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2011－09－15

劉續(xù)，講師，碩士研究生，寧夏大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院（750021）。

責(zé)任編輯 三 川

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1009—458x（2011）12—0077—04

*本文受寧夏大學(xué)科學(xué)研究基金（NDZR10-67）資助，寧夏大學(xué)“211工程”三期重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)子項(xiàng)目支持。