学术论文 | Agent技术及其在网络教育中的应用研究

图2是基于Agent分布式网络教学模式框图。

本模式把整个教学分成三个层次,分别为监督指导层、资源层、学习层,通过Internet或局域网连成整体。监督层的主要作用是监督学习者的学习情况,并对整个教学资源和过程作宏观的调控;资源层为学生的学习和教师的工作提供相应的资源保障;学习层主要为学习者建立一个良好的学习资源和环境。

下面是各个Agent及相关部分的功用和相互的关系:

(1)教师或指导Agent:

这是教师与整个教学体系的接口。通过这个Agent,教师或其他的指导人员可以较好地实现与整个教学系统的交互,对教学的过程进行相关的指导和监控。Agent可以主动地从学生特征数据库中获得各个学习者相关学习情况的纪录,了解各个学习者的学习状况,通过与某个学生的控制Agent和讨论Agent,对相关学习者作有针对性的指导,并对总资源Agent中的学科专业知识库进行干预和调整。

(2)管理Agent:

主要是对整个的教学情况作宏观的调控。Agent主动获得其他Agent的数据和资料,并自动地生成相关的管理数据,如学习者的学习时间、地区分布、学习者水平统计、教师工作统计等,协助管理者进行有效而快速的反应。

(3)总资源Agent:

是专业知识的资料库和主动收集者,能对每一个学习者提供本专业的最大的资源数据,有相关的课程或课程框架(指包含教学过程、教学方法、教书步骤等,而没有教学的具体内容)可供课程生成Agent选择。根据教师的干预和学生的反应对本身的知识库进行主动的调整和扩充,主动从网络上获取相关的信息,重组成为更有意义的知识。

(4)学生特征数据库:

记录每一个学习的特征。这些特征主要包括基本特征和学习特征。基本特征主要是学习者的基本个人资料,如姓名、年龄、学号等;学习特征则是对学习者学习情况的记录,包括学习的时间、次数、内容、学习的水平(初始水平,目前水平)、学习者学习能力级别等一系列的学习状况。这些数据通过每一个学生的接口Agent获得。此数据库是进行教学工作的出发点。

(5)讨论Agent:

为学习者的相互协助和讨论提供了一个场所,Agent对讨论的内容进行自主记录、统计,对一些较普遍问题进行汇总,并就这些问题组织主题讨论。这也是教师了解学生、指导学生的一个重要手段。教师可以在一个公平、平等的地位与学生进行交流,从而了解一些学生的普遍问题,并根据这些问题可以对教学资源和过程进行调整。

(6)接口Agent:

是学习者与整个教学体系的接口。提供人性化的交互界面,完成学习者与整个教学体系的交互。对学习者的特征(如学习内容、学习时间分布,甚至于学习的方式、动机等)进行分析记录,对学习者的要求进行分类,并传递给相关的Agent。总之,此Agent是学习者和教学系统的桥梁。其他的A-gent通过这个Agent获得学习者的特征。

(7)课程Agent:

结合学习者的特征(初始水平、能力、学习中遇到的难点等)以及学习者本身的意愿,从总资源Agent中主动取得相关的课程,对其中的内容进行与学习者特征相符合的重组。或者从总资源Agent取得课程框架,从资源Agent(包括总资源和学生个人的资源)中获得教学的内容和相关的资料,生成适合学习者的教学课程(或叫教学程序)。随着教学过程的进行,根据学习者学习进度和效果调整课程内容和方式。另外一个重要的作用是调节学习的进度,对学习某段内容的课程有一个最大的学习时间限制,以保证学习者在一个最大允许时间范围内完成对整个课程的学习。

(8)资源Agent:

主要为学习者提供有针对性的学习资源。由于总资源Agent是针对所有的学习者,因此教学资源必须有代表性和大众性,对个别学习者的关心必然降低。引入学习者个人的资源Agent,更有针对性地进行学习资源的收集和整理(从总Agent获得,或直接从Internet获得)。

(9)评价Agent:

自动生成测试题,对学习者的学习水平进行评价。学习开始前,进行初始能力的评价,判定学习者已有的学习水平。在学习的过程中,根据学习内容的记录、组卷进行形成性评价,及时地了解掌握学习者的学习进展。在一个阶段的学习完成以后,进行客观的总结性评价。初始能力和形成性评价的根本目的在于为改进课程的模式和内容提供依据,有较强的针对性;而总结性评价则是有客观的标准,对每一个学习者都是公平的。

(10)问题求解Agent:

主要的作用是对学生提出的某些问题进行解答。要求智能化的程度较高,能在其他Agent的帮助下实时给出较为满意的答案。当然对于一些无法回答的问题可以求助于教师。

(11)控制Agent:

学生Agent组是一个有机的整体,各个Agent之间有很强的联系性、协助性,控制Agent的主要作用就是在学生Agent中调节各个A-gent之间的关系,并维护管理各个Agent之间的通讯和协作。在各个Agent之间出现资源冲突或其他矛盾时予以化解。控制Agent的另外一个重要作用是与教师取得联系,使教师较好地了解学生的学习进展情况。

真正实现网络教育的个别化

Agent引入后,教学系统和学习者的交互方式将发生根本的变革。基于Agent的网络课程的根本特点在于对学习者的极大“关怀”。在教学的过程中学生将感受到与以往完全不同的教学气氛,计算机随时地“倾听”学习者的声音,并对教学过程进行调整。

Agent本身的进化功能在引入到教育中以后,其潜力将得到最大程度的发挥。在对每一个学生建立一个属于自己的Agent以后,整个Agent组处在不停的进化过程中。通过与学习者的交互,对学习者的了解日趋深入,使整个的Agent组越来越适合学习者。另外Agent组自身专业领域知识也不断进化,包括资源的数量和资源的质量(从某种意义上是指对学习者的适应性)。

目前,Internet的资源极大丰富,但是资源的存在方式却是一种无序的、杂乱的状态,只能算是一种信息(information)或者数据(data),而学习者需要的是一种知识(knowledge)。要把这些信息和数据转换成为有用的知识点是一个庞大而复杂的工程。因此在目前的状况下,很多的学习者在利用网络资源的时候,是被“溺死”而不是有效地利用了网络资源。在基于Agent的网络教学体系中,资源Agent将主动地为学习者完成这一过程,网络的信息(information)和数据(data)将变成学习者所需的知识(knowledge)。

传统的网络教学中,学习者的交流和协作都是静态的,网络环境只是提供了一个交流的场所。而在基于Agent的网络教学系统中,讨论板块对讨论的问题有总结提炼,并能根据讨论的情况组织专题性的讨论,引导学生作更深入的研究和探讨,发挥协作式学习的优越性。

学习者可以提出自己的问题,或者根据已有的问题,在学习系统的协助下逐步求解,甚至可以对领域内的某一问题作深入的研究探讨。基于Agent的网络学习体系将提供开放的环境、详尽的资源,而不是呆板的学习模式,学习者可以自主地选择学习的重点、学习的方式。在学习的过程中,自身的问题得到逐步的解决,同时解决问题的各种能力也得到提高。

基于Agent的网络课程也有其不足之处,主要是在实现方面有较高的技术要求和资金投入。但随着Agent软件方法可重用性和可扩展性的提高,在不同的课程中只要改变专业知识模块,而整体的框架可重复利用,并加以扩展。相对于现在的一次性课件,从长远的角度来看,投入也并不高。在技术方面,目前已经有不少的商用系统投入使用,效果良好。在教育领域，United States Army War College已经完成人工智能课程的学习Agent,并投入使用。