基于ＭＡＳ的协同远程教学系统的设计与应用

刘兴红

摘要：本文针对现阶段远程教学系统中存在的缺点和不足，将MAS技术引入到远程教学系统中，以建构主义理论为指导，提出了一个突出个性化、强调多种学习环节协作的MAS远程教学系统的设计方案，并以现代教育技术课程为例阐述了如何基于此系统开展教学。

关键词：MAS 协同远程教学系统 设计 应用 现代教育技术

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2009）07-0040-02

从目前远程教学的发展现状来看，很多远程教学系统交互性差，学生完全是自学，无法得到有效的指导和帮助，教师也不能对学生进行个别指导，网络仅仅成为传输书本内容的工具。一些软件虽然通过设计判断条件，模拟了学生的答疑过程，可以对学生进行启发，但从本质上看，它还是静态的，不能交互。

本文所实现的系统突出个性化和协作化以及互动性，将传统的以教师为中心改变为以学生为主体，强调多种学习环节协作，使学生的个性化自主学习与交互式协作学习相结合，充分地体现了MAS（Mobile Agent Server，移动代理服务器）技术的优越性，较好地解决了现阶段远程教学系统中存在的缺点和不足。

一、MAS及其特点

MAS是一个包含多个Agent的复杂系统，其中的Agent相互合作完成一项大的任务。[1] 这种Agent间既独立自主、互相竞争，又协调合作的松散耦合系统为分布式问题提供了理想的求解结构。

1.知识和数据的分布存储

在MAS中，单个Agent仅仅包含特定于本节点的知识和数据，对于一个规模较大的问题求解往往需要各Agent共同协作来完成。Agent间共享数据和知识，也可以向其他Agent提出服务请求来获取需要的信息。因此，MAS中知识和数据的存储、决策的制定和任务的执行都表现出分布的特点。

2.并行处理

各Agent选择有利于自己局部利益的控制策略和决策目标，独立地做出决策，实现自己的目标，任务的执行表现出并行的特点。这种并行处理机制大大提高了问题求解效率。

3.健壮性

MAS中Agent的自治性和松散耦合关系，使得其中个别Agent的功能丧失后，不会影响其他Agent的正常行为，也不会给整个MAS的运行造成灾难性后果。同时，还可以通过协商、协调将其局部任务交给其他Agent，不影响总体任务的完成。

4.易扩展性

只要配置相应的通信协议和控制策略，以及相应的知识和数据，新的Agent就可以加入MAS中正常运行，原先的系统不需要做任何改动。

5.具有灵活性，易于实现

二、MAS在远程教学中使用的可行性

Agent不仅仅是分析人工智能问题的高层概念，而且由于其社会性，完全可以利用它来研究远程教育中的个体相互作用问题。[2] 多Agent理论为人类社会建模提供了一种有效的分析工具。此外，MAS本身也是一个人工社会，为人类社会的建模和理解提供了强大的和新颖的工具。所以，在远程教育等涉及个体和群体行为的问题上，MAS和社会科学可以互相借鉴。

具体来说，用多Agent理论构建远程教学系统模型的可行性主要体现在以下几个方面：首先是特征相似。Agent的自组织性使其能够根据不同的生存环境做出相应的调整，适应环境并执行特有的功能，这与远程教育参与主体中的学生具有自主性学习特点是类似的。其次是理论假设一致，Agent理论中假设每个Agent都是独立的，有自己的个体目标，为了完成这个目标，Agent会利用一切可以利用的资源，这一点也与现实生活中的教师或学生角色具有相似性。再次，MAS有着极强的现实意义。多Agent系统是由多个独立的Agent组成的，为了完成一个共同的目标而形成一个群体，群体中的各Agent在物理上或逻辑上具有分布和异构的特点，即结构分布性，这与现实世界中处于不同物理地点的学习主体或授课主体是一致的，其协作性使各Agent可以通过合作和协调工作，组成一个临时群体完成单个个体无法完成的事情，如对于遇到的疑难问题，远程学习者可以通过讨论、交流来加深理解，最终使问题得到解决。

三、基于MAS的协同远程教学系统的组成[3]

１.系统结构

基于MAS的协同远程教学系统主要由三大部分组成：教师子系统、学生子系统和教学管理子系统，其系统结构如图1所示。

图1基于MAS的协同远程教学系统结构

2.系统功能

（１）教师子系统

教师子系统由备课Agent、授课Agent、答疑Agent、考评Agent和协同Agent组成。教师子系统给教师提供一个能方便地把教学内容变成Web页面和发布课件到教学网站的平台，智能地为教师提出备课建议，提供实时授课和答疑。它一方面负责教师与系统的交互，另一方面负责对学生进行指导，并将教师新的指导送往策略库。根据教育形式的不同，教师实体可以不必实时参与。

（２）学生子系统

学生子系统由学习Agent、讨论Agent和协同Agent三部分组成。学生子系统主要负责学生与系统之间的交互，引导学生的学习，并在学习过程中根据学生的实际情况，动态地选择教学网站，并可以在学习者离线的情况下与教学站点保持联系，当教学内容更新时，动态下载学习者感兴趣的内容，完成在教学中要求的讨论、协商、群体学习等。还可以与其他学生的协同Agent、教师子系统的协同Agent互相交换信息，智能地管理学习者选择交互的对象，从而避免了网上交流的盲目性。

（３）教学管理子系统

教学管理子系统是对整个教学情况做宏观调控，它在服务器启动时自动产生，一旦激活就一直处于活动状态，随时响应用户Agent的请求。其管理包括成员管理、任务管理、信息管理、协作过程管理等。其中心数据库是用来存放教学内容和教务管理的地方。学生记录Agent用来记录学生的登记号、口令、姓名、学生的能力水平等详细信息，记录学习者的学习过程，并根据学生记录动态地进行推理，组织超文本结构教学的页面。控制Agent主要负责中心数据库的更新，它从学生记录Agent获得教学内容更新的需要，然后与教师子系统的协同教学Agent协商，完成学习资料和测试资料等的更新操作。

四、基于MAS的协同远程教学系统在教学中的应用

本文以师范院校的公共课程“现代教育技术”为例谈谈如何基于该系统平台来开展教学。[4]

1.教学流程

现代教育技术是一门理论和实践相结合的课程，教师可以利用系统平台中的教师子系统制作教学软件，包括课件、练习、评价系统。学生通过学生子系统进入系统后，首先选择相关的学习主题，通过教师事先设计好的案例所实现的学习情境，明确主题和相关任务，通过自由组合或经过一定的分析后组织学习小组，确定研究计划，通过协同Agent在小组内部或对于较大的项目任务可小组之间协作，进行分工、搜集信息资源，交流协作，最后成果集成，完成汇报总结，进行有意义的评价反思，最终完成意义建构。

2.应注意的问题

现代教育技术作为公共课，课堂教学中信息量较大，学生很难完全理解，课件放在教学平台上，以便学生进行自学。因此，教学课件的设计与开发是学习活动中至关重要的步骤，也是选择学习模式的主要考虑因素。教学过程中应注意的几个问题：（１）以学生为中心，学习的最终目的是完成对当前知识的意义建构。（２）体现建构主义学习理论的指导，避免课本搬家现象。（３）教师针对不同专业的学习需求，分析学习者的特征，制定不同的中心议题，促进学生关于教育技术与学科的整合研究能力的培养，同时注重学生的情感态度、人际交往技能的培养。学生登录教学平台，根据自己的学习情况进行自学、讨论或实践练习。

参考文献：

[1]蔡元龙,邬学礼.智能自治体及其在敏捷制造中的应用[J].航空工艺技术,1999(4):13-16.

[2]余金昌.基于多Agent理论的网络教学系统模型研究[J].中国电化教育,2007(11):4-6.

[3]杨永齐,符云清,刘莹宇.基于Multi-Agent的个性化远程教育系统研究[J].计算机科学,2007(9):290-292．

[4]吕爱杰,张兴华.计算机支持的协同技术在现代教育技术公共课中的应用[J].聊城大学学报,2006(4):104-106．