2Agent在教育中的應(yīng)用

Agent在教育中的應(yīng)用1.1、Agent的定義:agent是人工智能的一個基本術(shù)語廣義的agent廣義的智能agent包括人類、物理世界中的移動機器人和信息世界中的軟件機器人。狹義的agent狹義的智能agent是一個實際或虛擬的軟件或硬件。利用傳感器接收來自環(huán)境中的信息，并以主動服務(wù)的方式產(chǎn)生動作來做出回應(yīng)，在分布式系統(tǒng)中持續(xù)自主發(fā)揮作用。1.2、Agent的特點Agent的特點主要包括自主性、反應(yīng)性、協(xié)作性、通信性、移動性等。（1）自主性（自治性）自主性是Agent的根本特性。Agent在行為是有自主能力。Agent被初始化以后，不需要用戶干預(yù)，可以自主地作出某種決定。（2）反應(yīng)性反應(yīng)性是指Agent能對感知作用其所在的環(huán)境，對環(huán)境（可能是用戶、程序、其他Agent或以上的組合）的改變及時地作出反應(yīng)。（3）協(xié)作性（社會性）Agent是一個開放的系統(tǒng)。隨著與環(huán)境和用戶之間的交互作用，Agent能夠主動適應(yīng)環(huán)境，擴充自身的知識。（4）通信性Agent之間能夠進(jìn)行信息交換，通信既保證了Agent之間的相互交流，又不至于影響Agent之間的相互交流，又不至于影響Agent的獨立性，且助于提高Agent的內(nèi)聚力，防止相互之間的耦合。在MAS系統(tǒng)中，Agent的通信性是相互協(xié)作、協(xié)商的基礎(chǔ)。（5）移動性從嚴(yán)格意義上說，移動性只是一部分Agent的特性。所謂的移動性指Agent可以在任何狀態(tài)下（包括在運行過程中）從一個節(jié)點移到一個新的節(jié)點上，并維持原有的運行狀態(tài)。Ａgent把代碼和數(shù)據(jù)封裝在一個線程中。1.3、Agent的結(jié)構(gòu)agent系統(tǒng)是一個高度開放的智能系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)組成直接影響到系統(tǒng)的性能和智能。從結(jié)構(gòu)上分析，agent的體系結(jié)構(gòu)大致可分為以下三類：

1.3.1

審慎式體系結(jié)構(gòu)(deliberative

agent)

該體系結(jié)構(gòu)在(分布式)人工智能領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。特點是結(jié)構(gòu)中存儲了顯式表示的世界符號模型，通過基于模板匹配和符號操作的邏輯(或準(zhǔn)邏輯)推理作出決策的。

1.3.2

反應(yīng)式體系結(jié)構(gòu)(reactive

agent)

該體系結(jié)構(gòu)在主流的分布式系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位。特點是它強調(diào)交互作用，可以通過對外界環(huán)境的感知和交互進(jìn)而自我改變，提出了“感知一動作”模型。1.3.3

混合式體系結(jié)構(gòu)(hybrid

architecture)

該體系結(jié)構(gòu)在人工智能領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，其特點是agent中包含了前面的兩個子系統(tǒng)，既有信知數(shù)據(jù)，以提高智能性，又有交互和自我進(jìn)化能力。1.4、基于Agent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的兩種模式隨著網(wǎng)絡(luò)教育研究的不斷深入，原有的教育理論有了新的發(fā)展。認(rèn)知理論、建構(gòu)主義等教學(xué)理論被引入了網(wǎng)絡(luò)教育中，各種教學(xué)方法層出不窮。但一些教育的理論由于技術(shù)的原因，沒有轉(zhuǎn)化為教育行為。目前的網(wǎng)絡(luò)教育課程很大程度上是把傳統(tǒng)的教育課程搬到了網(wǎng)上，原有的教育體系中一些好的方面沒有被繼承和發(fā)揚。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，教學(xué)方式單一，教學(xué)內(nèi)容沒有被繼承的發(fā)揚。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，教學(xué)方式單一，教學(xué)內(nèi)容沒有很好的針對性，對于學(xué)生的關(guān)心程度幾乎為零。Agent技術(shù)的引入，有望較好地解決這些存在的問題?；贏gent集中式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式：本模式各個部分的功用與布分式基本相同，不同之處在于所有的Agent都是共享的，這樣做的好處在于學(xué)習(xí)者有依賴于某一個特定的機子，可以在任何一臺接入Internet的計算機上學(xué)習(xí)。基于Agent分布式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式：本模式把整個教學(xué)分成三個層次，分別為監(jiān)督指導(dǎo)層、資源層、學(xué)習(xí)層、能過Internet或局域網(wǎng)連成整體。監(jiān)督層的主要作用是督學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，并對整個教學(xué)資源和過程作宏觀的調(diào)控；資源層為主和學(xué)習(xí)和教師的工作提供相應(yīng)的資源保障；學(xué)習(xí)層主要為學(xué)習(xí)者建立一個良好的學(xué)習(xí)資源的環(huán)境。1.4、基于Agent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的兩種模式下面各個Agent及相關(guān)部分的功用和相互的關(guān)系：（１）教師或指導(dǎo)Agent，這是教師與整個教學(xué)體系的接口。通過這個Agent，教師或其他的指導(dǎo)人員可以較好地實現(xiàn)與整個教學(xué)系統(tǒng)的交互，對教學(xué)的過程進(jìn)行相關(guān)的指導(dǎo)和監(jiān)控。Agent可以主動地從學(xué)生特征數(shù)據(jù)庫中獲得各個學(xué)習(xí)狀況，通過與某個學(xué)生的控制Agent和討論Agent中的學(xué)習(xí)科專業(yè)知識庫進(jìn)行干預(yù)和調(diào)整。（２）管理Agent：主體是對整個的教學(xué)情況作宏觀的調(diào)控。Agent主動獲得其他Agent的數(shù)據(jù)和資料，并自動地生成相關(guān)的管理數(shù)據(jù)，如學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)時間、地區(qū)分布、學(xué)習(xí)者水平統(tǒng)計、教師工作統(tǒng)計等，協(xié)助管理者進(jìn)行有效而快速的反應(yīng)。（３）總體資源Agent：是專業(yè)知識的資料庫和主動收集者，能對每一個學(xué)習(xí)者提供專業(yè)的最大的資源數(shù)據(jù)，有相關(guān)的課程或課程框架（指包含教學(xué)過程、教學(xué)方法、教書步驟等，而沒有教學(xué)的具體內(nèi)容）可供課程生成Agent選擇。根據(jù)教師的干預(yù)和學(xué)生的反應(yīng)對本身的知識庫進(jìn)行主動的調(diào)整的擴充，主動從網(wǎng)絡(luò)上獲取相關(guān)的信息，重組成為更有意義的知識。（４）學(xué)生特征數(shù)據(jù)庫：記錄每一個學(xué)習(xí)的特征。這些特征和學(xué)習(xí)特征，基本特征主要是學(xué)習(xí)者的基本個人資料，如姓名、年齡、學(xué)號等；學(xué)習(xí)特征則是對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況的記錄，包括學(xué)習(xí)的時間、次數(shù)、內(nèi)容、學(xué)習(xí)的水平（初始水平，目前水平）、學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)能力級別等一系列的接口Agent獲得。此數(shù)據(jù)庫是進(jìn)行教學(xué)工作的出地點。（５）討論Agent：為學(xué)習(xí)者的相互協(xié)辦和討論提供了一個場所，Agent對討論的內(nèi)容進(jìn)行自主記錄、統(tǒng)計，對一些較普遍問題，并根據(jù)這些問題可以對教學(xué)資源和過程進(jìn)行調(diào)整。（６）接口Agent：是學(xué)習(xí)者與整個教學(xué)體系的接口。提供人性化的交互界面，完成學(xué)習(xí)者與整個教學(xué)體系的交互，結(jié)學(xué)習(xí)者的特征（如學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)時間分布，甚至于學(xué)習(xí)的方類，并傳遞給相關(guān)的Agent獲得學(xué)習(xí)者的特征。（7）課程Agent：結(jié)合學(xué)習(xí)者的特征（初始水平、能力、學(xué)習(xí)中遇的難點等）以及學(xué)習(xí)者本身的意愿，從總體資源Agent中主動取得相關(guān)的課程，對其中要的內(nèi)容進(jìn)行與學(xué)習(xí)者特征相符合的重組?；蛘邚目傎Y源Agent取得課程框架，從資源Agent(包括總資源和學(xué)生個人的資源)中獲得教學(xué)的內(nèi)容和相關(guān)的資料，生成適合學(xué)習(xí)者的教學(xué)課程（或叫教學(xué)程序）。隨著教學(xué)過程的進(jìn)行，根據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果調(diào)整課程內(nèi)容和方式。另外一個重要的作用是調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)的時間限制，以保證學(xué)習(xí)者在一個最大允許時間范圍內(nèi)完成對整個課程的學(xué)習(xí)。（8）資源Agent：主要為學(xué)習(xí)者提供有針對性的學(xué)習(xí)資源。由于總資源Agent是針對所有的學(xué)習(xí)者，因此教學(xué)資源必須有代表性的大從性，對人別學(xué)習(xí)者的關(guān)心必須有代表性和大眾性，對個別學(xué)習(xí)者，因此教學(xué)資源必須有代表性的大眾性，對個別學(xué)習(xí)者的關(guān)心必然降低。引入學(xué)習(xí)者個人的資源Agent，更有針對性地進(jìn)行學(xué)習(xí)資源的收集和整理（從總Agent獲得，或直接從Internet獲得）。

（9）評價Agent：自動生成測試題，對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)水平進(jìn)行評價，學(xué)習(xí)開始前，進(jìn)行初始能力的評價，判定學(xué)習(xí)者已有的學(xué)習(xí)水平。因?qū)W習(xí)的過程中。根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的記錄、組卷進(jìn)行成性評價，及時地了解掌握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)展。在一個價段的學(xué)習(xí)完成以后，進(jìn)行客觀的總結(jié)性評價，初始能力和形成性評價的根本目的在于為改進(jìn)課程的模式和內(nèi)容提供依據(jù)，有較強化的針對性；而總體性評價則是有客觀的標(biāo)準(zhǔn)，對每一個學(xué)習(xí)者都是公平的。（10）問題求解Agent：主要的作用是對學(xué)生得出的某些部題進(jìn)行解答。要求智能化的程度較高，能在其他Agent的幫助下實時給出較為滿意的答案。當(dāng)然對于一些無法回答的問題可以求助于教師。（11）控制Agent：學(xué)生Agent組是一個有機的整體，各個Agent之間有很強的聯(lián)系性、協(xié)助性，控制Agent的主要作用就是在學(xué)生Agent中調(diào)節(jié)各個A-gent之間的關(guān)系，并維護管理各個Agent之間的通迅和協(xié)作。在各個Agent之間出現(xiàn)資源沖突或其他予質(zhì)以予以化解?？刂艫gent另一個重要作用是與教師取得聯(lián)系，使教師較好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展情況。1.5、基于Agent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系的特點1、網(wǎng)絡(luò)教育的個別化目前的網(wǎng)絡(luò)教育中教育的個別化只是時空上的個別化，而要教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容上沒有發(fā)生根本變化。網(wǎng)絡(luò)由于其自身的特點，個別化教育應(yīng)是其重要的一個優(yōu)點。但如果只是將課堂教學(xué)簡單搬上網(wǎng)絡(luò)，不但沒有實現(xiàn)其個別化的特點，反而使傳統(tǒng)課堂教學(xué)中的優(yōu)點也被剝奪了。在Agent被應(yīng)用以后，利用其智能性可以針對每一個教學(xué)對象的水平、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)中遇到的難點、學(xué)習(xí)的動機等一系列的特征，采取不同的教學(xué)方式，提供不同的教學(xué)資源，做到對每一個學(xué)習(xí)者的教學(xué)資源和過程都不盡相同。學(xué)習(xí)者的Agent組成為每一個學(xué)習(xí)者的“私人教師”。2、人性化的交互和教學(xué)方式Agent引入后，教學(xué)系統(tǒng)和學(xué)習(xí)者的交互方式將發(fā)生根本的變革?；贏gent的網(wǎng)絡(luò)課程的根本特點在于學(xué)習(xí)者的極大“關(guān)懷”。在教學(xué)的過程中學(xué)生將感到與以往完全不同的教學(xué)氣氛，計算機隨時地“傾聽”學(xué)習(xí)者的聲音，并對教學(xué)過程進(jìn)行調(diào)整。3、強大的自我進(jìn)化功能Agent本身的進(jìn)化功能在引入到教育中以后，其潛力將得到最大程度的發(fā)揮。在對每一個學(xué)生建立在一個屬于自己的Agent以后，整個Agent組處在不停的進(jìn)化過程中，通過與學(xué)習(xí)者的交互，對學(xué)習(xí)者的了解日趨深入，使整個的Agent組越來越適合學(xué)習(xí)者。資源的數(shù)量和資源的質(zhì)量（從某種意義上是指對學(xué)習(xí)者的適當(dāng)應(yīng)性）。4、對網(wǎng)絡(luò)資源的有效種用目前，Internet的資源極大豐富，但是資源的存在方式卻是一種無序的、雜亂的狀態(tài)，只能算是一種信息（information）或者數(shù)據(jù)（data），而學(xué)習(xí)者需要的是一種知識（knowledge）。要把這些信息和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為有用的知識點是一個龐大而復(fù)雜的工具。因此在目前的狀況下，很多的學(xué)習(xí)者在利用網(wǎng)絡(luò)資源的時候，是被“溺水”而不是有效地利用了網(wǎng)絡(luò)資源。在基于Agent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系中，資源Agent將主動地為學(xué)習(xí)者完成這一過程，網(wǎng)絡(luò)的信息（information）和數(shù)據(jù)(data)將變成學(xué)習(xí)者所需的知識（knowledge）.5、討論協(xié)辦作學(xué)習(xí)智能化傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，學(xué)習(xí)者的交流和協(xié)辦作者的交流和協(xié)作者是靜態(tài)的，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境只是提供了一個交流的場所。而在基于Agent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中，討論板塊對討論的問題有總結(jié)提煉，并能根據(jù)討論的情況組織專題性的討論，引導(dǎo)學(xué)生作更深入的研究和探討，發(fā)揮協(xié)作式學(xué)習(xí)的優(yōu)越性?；贏gent的網(wǎng)絡(luò)課程出有其不足之外，主要是在實現(xiàn)方面有較高的技術(shù)要求和資金投入。但隨著Agent軟件方法可重用性的可擴展性的提高，在不同的課程中只要改變專業(yè)知識模塊，而整體的框架可重復(fù)利用，并加以擴展。相對于現(xiàn)在的一次性課件，從長遠(yuǎn)的角度來看，投入出并不高