2Agent在教育中的應用

Agent在教育中的應用1.1、Agent的定義:agent是人工智能的一個基本術語廣義的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，并以主動服務的方式產生動作來做出回應，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、反應性、協作性、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，可以自主地作出某種決定。（2）反應性反應性是指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。（3）協作性（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能夠主動適應環(huán)境，擴充自身的知識。（4）通信性Agent之間能夠進行信息交換，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的通信性是相互協作、協商的基礎。（5）移動性從嚴格意義上說，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把代碼和數據封裝在一個線程中。1.3、Agent的結構agent系統(tǒng)是一個高度開放的智能系統(tǒng)，它的結構組成直接影響到系統(tǒng)的性能和智能。從結構上分析，agent的體系結構大致可分為以下三類：

1.3.1

審慎式體系結構(deliberative

agent)

該體系結構在(分布式)人工智能領域占主導地位。特點是結構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(或準邏輯)推理作出決策的。

1.3.2

反應式體系結構(reactive

agent)

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

混合式體系結構(hybrid

architecture)

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

（9）評價Agent：自動生成測試題，對學習者的學習水平進行評價，學習開始前，進行初始能力的評價，判定學習者已有的學習水平。因學習的過程中。根據學習內容的記錄、組卷進行成性評價，及時地了解掌握學習者的學習進展。在一個價段的學習完成以后，進行客觀的總結性評價，初始能力和形成性評價的根本目的在于為改進課程的模式和內容提供依據，有較強化的針對性；而總體性評價則是有客觀的標準，對每一個學習者都是公平的。（10）問題求解Agent：主要的作用是對學生得出的某些部題進行解答。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。當然對于一些無法回答的問題可以求助于教師。（11）控制Agent：學生Agent組是一個有機的整體，各個Agent之間有很強的聯系性、協助性，控制Agent的主要作用就是在學生Agent中調節(jié)各個A-gent之間的關系，并維護管理各個Agent之間的通迅和協作。在各個Agent之間出現資源沖突或其他予質以予以化解?？刂艫gent另一個重要作用是與教師取得聯系，使教師較好地了解學生的學習進展情況。1.5、基于Agent的網絡教學體系的特點1、網絡教育的個別化目前的網絡教育中教育的個別化只是時空上的個別化，而要教學方式和教學內容上沒有發(fā)生根本變化。網絡由于其自身的特點，個別化教育應是其重要的一個優(yōu)點。但如果只是將課堂教學簡單搬上網絡，不但沒有實現其個別化的特點，反而使傳統(tǒng)課堂教學中的優(yōu)點也被剝奪了。在Agent被應用以后，利用其智能性可以針對每一個教學對象的水平、學習內容、學習中遇到的難點、學習的動機等一系列的特征，采取不同的教學方式，提供不同的教學資源，做到對每一個學習者的教學資源和過程都不盡相同。學習者的Agent組成為每一個學習者的“私人教師”。2、人性化的交互和教學方式Agent引入后，教學系統(tǒng)和學習者的交互方式將發(fā)生根本的變革?；贏gent的網絡課程的根本特點在于學習者的極大“關懷”。在教學的過程中學生將感到與以往完全不同的教學氣氛，計算機隨時地“傾聽”學習者的聲音，并對教學過程進行調整。3、強大的自我進化功能Agent本身的進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。在對每一個學生建立在一個屬于自己的Agent以后，整個Agent組處在不停的進化過程中，通過與學習者的交互，對學習者的了解日趨深入，使整個的Agent組越來越適合學習者。資源的數量和資源的質量（從某種意義上是指對學習者的適當應性）。4、對網絡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）或者數據（data），而學習者需要的是一種知識（knowledge）。要把這些信息和數據轉換成為有用的知識點是一個龐大而復雜的工具。因此在目前的狀況下，很多的學習者在利用網絡資源的時候，是被“溺水”而不是有效地利用了網絡資源。在基于Agent的網絡教學體系中，資源Agent將主動地為學習者完成這一過程，網絡的信息（information）和數據(data)將變成學習者所需的知識（knowledge）.5、討論協辦作學習智能化傳統(tǒng)的網絡教學中，學習者的交流和協辦作者的交流和協作者是靜態(tài)的，網絡環(huán)境只是提供了一個交流的場所。而在基于Agent的網絡教學系統(tǒng)中，討論板塊對討論的問題有總結提煉，并能根據討論的情況組織專題性的討論，引導學生作更深入的研究和探討，發(fā)揮協作式學習的優(yōu)越性。基于Agent的網絡課程出有其不足之外，主要是在實現方面有較高的技術要求和資金投入。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利用，并加以擴展。相對于現在的一次性課件，從長遠的角度來看，投入出并不高