第一篇：基于Web和多Agent智能教學系統的設計與實現

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基于Web和多Agent智能教學系統的設計與實現

作者：梅創社

來源：《現代電子技術》2011年第18期

摘要：針對傳統網絡教學系統缺乏智能性問題,在實現基于XML擴展Agent通信語言基礎上,提出并實現了一種基于多Agent智能網絡教學系統模型。實際應用說明，該系統具有智能性,能提供適應用戶的個性化教學服務,激發學生的主觀能動性,改善教學效果。

第二篇：基于XML的Web數據交換系統設計與實現

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基于XML的Web數據交換系統設計與實現

作者：王振輝

來源：《現代電子技術》2010年第20期

第三篇：基于教學活動過程的多Agent網絡教學系統設計

基于教學活動過程的多Agent網絡教學系統設計

馬穎峰 金燕 馬晶晶

陜西師范大學知識媒體研究所

陜西西安 710062

【摘要】本文以多Agent技術為基礎，結合網絡教學活動的一般過程，設計了一個基于教學活動過程的多Agent網絡教學系統，并對教學活動過程中各Agent是如何進行協同工作進行了簡單地論述。

【關鍵字】教學活動過程；多Agent技術；網絡教學系統

The network instructional design of the multi-Agent system based on the teaching activities

process

MA Yingfeng, JIN Yan, MA Jingjing Shanxi normal university, knowledge Media Institute, Xi'an , 710062 【Abstract】Based on the multi-agent technology, the author of the article has designed a multi-agent network teaching system of the instructional activities process, with reference to the general process of the network teaching activities.Also, the author gave a brief elaboration on the cooperation of different agents in the teaching activities process.【Key words】Teaching activities process;Multi-Agent technology;Network teaching system Agent技術已出現數年，將其應用研究于網絡教學系統之中的研究也引起普遍的關注，以此來增加網絡教學系統的智能性、互通性、及時反饋性和個性化交互性。然而這些基于Agent技術的教學系統，多為基于功能結構的思想而設計的，[1][2][3]而顯見將Agent滲透到教學活動過程而設計的教學系統，甚至對功能模塊在整個網絡教學活動是如何發揮作用及各模塊之間是如何實現協作等問題的關注也不夠。這種基于功能結構的教學系統的關注的是知識傳授功能，注重了學習結果，而忽視了學生的學習活動過程。而面對目前所倡導的以培養學生綜合素質為目標，以探究式、協作式、發現式等教學理念的教學模式來說，從適應性方面的缺陷是明顯的。本研究試圖從教學活動過程的角度來探索基于多Agent的智能網絡教學系統的設計，以適應我國新的課程改革的需要。

一、教學活動過程與多Agent技術

“綜觀世界教育史，我們知道，關于教學活動的界定有兩種，其一種是以教師為中心的、以知識的傳授與獲得為主的模仿教學活動；另一種是以學習者為中心的、注重學習者思維的態度與探究的方法的變化教學活動。隨著社會的發展和進步，教學活動有逐步從模仿走向變化.以及兩者不同程度融合的趨勢。”[4]教學活動過程是整個教學的關鍵，對學生能力和素質培養起著重要的作用。一個好的教學活動，能夠提高學生的學習興趣，調動學生主動性和參與性，使得學生的聰明才智得到充分地發揮，有利于促進學生的創新精神和實踐能力形成，提高學生的綜合素質。

與以教師為中心的傳統教學活動相比，網絡教學活動強調以學生為中心，在教師的有效引導下，學生可以根據自己學習需要來運用豐富的網上學習資源，進行自主化學習。這種教學活動注重學生的思維發展和個性培養，它能夠調動學生的積極性，提高學生運用學習方法上的靈活性和接受信息的選擇性，能夠激發學生的學習熱情。因此，網絡教學活動過程是網絡教學取得成功的關鍵。

“Agent是一個具有自適應性和智能性的軟件實體，能代表用戶或其他程序，以主動服務的方式完成一項工作”[1]。它具有自主性、交互/協同性、反應性、目標導向性、推理和規劃能力及可移動性等特性。多Agent由一組獨立的但又協同工作的Agent構成，相互通信，彼此協作來完成同一任務，Agent是其基本的組成單位，又是獨立運行的實體。與單Agent相比，多Agent功能強大，能夠完成單個Agent很難完成的任務以解決一些復雜的問題。網絡教學系統中的可變因素非常之多，教學活動過程的可控要素紛亂，為此，基于多Agent的設計方式便成為基于教學活動過程的智能網絡教學系統設計的首選方案。

二、基于教學活動過程的多Agent網絡教學系統的設計思想

本文主要從教學活動過程角度出發，來設計整個網絡教學系統模型。對該模型進行設計時，本文沿著教學過程這條主線，分別來介紹系統各個模塊的功能及它們是如何協調工作的。該模型設計的指導思想：

1、教學過程的每個環節是控制網絡教學質量的關鍵點

對于網絡教學來說，不能僅僅停留在教學內容或教學資源的分析上，應該以系統的觀點，從過程角度分析網絡教學的活動和實施過程，即對網絡教學的教學過程分析，因此，對網絡教學過程分析在網絡教學中發揮著重要意義。

2、促進網上教學評價

網上教學評價主要用于監控、調節網絡教學過程，提高教學質量。在網絡教學中，要注重對網絡教學過程的評價，通過利用網絡的優勢對整個教學過程做跟蹤、監控、檢測、指導，來關注教學活動中學生的學習狀態、學習態度和應變能力等，從中發現問題，及時反饋并相應給出教學建議和補救方案。此外，為了使網絡教學更有針對性、預見性，需要在教學設計前對學習者進行評價，根據這個評價的結果來制定教學目標、組織教學內容、選擇學習策略，來幫助學習者可以有選擇地進行學習，從而實現最終的自主性學習。

三、基于教學活動過程的多Agent網絡教學系統模型框架構建

基于教學活動過程的多Agent網絡教學系統模型框架

一）主要功能模塊的功能

1、界面接口Agent。該接口主要負責學生、教師、管理者與教學、管理系統之間的交互聯系，記錄交互過程，并能夠為不同的用戶的交互提供個性化的交互界面。

2、學生。學生登錄網絡教學系統后，系統會自動生成一個學生Agent。該Agent負責學生與系統的交互聯系，通過了解學生的實際情況，引導學生的學習、更新學生模型數據庫、為學生學習提供合適的學習資料等。

3、教師。教師登錄網絡教學系統以后，系統會自動生成一個教師Agent。該Agent負責教師與系統的交互聯系，對教學的過程進行的指導和監控、完善學生模型庫和教學策略庫、自動求解和智能指導教學過程中遇到的問題等。

4、管理者。管理者登錄網絡教學系統后，系統會自動生成一個管理者Agent。該Agent主要負責對網絡教學系統中教學活動包括一系列的管理，如學習資源管理、學生檔案管理、教學過程管理等。

5、教學Agent群。教學Agent群由多個教學Agent組成。每個教學Agent均具有獨立解決問題所需要的領域知識和技能，作為獨立的智能個體負責完成具體的教學任務，如組織和呈現教學材料、給學生的學習提出建議、輔導學生學習等。

6、教學過程管理Agent。它對整個教與學過程進行管理，監視教學會話和教與學的行為，根據學生的反應和教學內容的性質來調整教學的微策略，如：改變刺激方式，增加或減少教學范例，提供練習等。

7、學生模型數據庫。學生模型的主要作用：一方面是對學生信息數據進行管理，記錄下學生的學號、姓名、性別等；另一方面是系統通過相關的學習和推理，挖掘用戶信息數據的潛在信息，從而獲得學生的知識水平、認知程度、興趣愛好、學習能力和學習情況，為智能化教學提供依據。此外，使用過系統的學生都會在學生模型數據庫中有一條記錄，用來和跟蹤他們的學習狀態，以便根據其調整教學策略。

8、教學策略Agent群。教學策略Agent群由多個教學策略Agent組成。“每個策略Agent自動對學生學習行為進行分析，根據匯集的各類信息，策略Agent可以針對每一類教學對象的學習水平、學習內容、學習中遇到的問題等一系列的特征，提供不同的教學資源，并給出具體指導和教學策略。”[5]

二）基于教學活動過程的Agent協同工作

“網絡教育中的教學過程可簡稱為“網絡教學過程”，作為一般教學過程的具體化，網絡教學過程是處于時空相對分離的教師和學生，通過若干環節和以網絡為基礎的教學活動實現教學目的。網絡教學過程的四個關鍵環節：課程導入、網絡學習組織、學習支持與教學評價。”[6]下面按著這四個環節，從教學過程角度來認識該網絡教學系統模型。

1、課程導入階段：

用戶從界面接口Agent登陸后，界面接口Agent首先要對每一個新登陸的學員進行注冊，并獲取一個唯一的標識符，追加在學生模型數據庫中；其次，從學生行為中獲悉相關信息記錄并寫入學生模型數據庫；最后將學生的交互信息傳遞給教學過程管理Agent，為后面的教學提供依據。

2、教學（或學習）組織與教學支持階段：

這兩個階段是整個教學過程的關鍵階段，整個教學過程中，各個Agent都具有不同的功能，并通過它們相互合作共同完成整個教學目標。由于在網絡教學過程中，教學組織與學習支持是交叉進行的，所以此處把這兩個階段放在一起介紹。

學生進入系統后，系統為學生提供交互界面，開始引導學生的進行學習。整個教學過程：一是學生Agent要從學生模型數據庫調用目前登錄學生的學生基本信息和學習記錄，查看學生以往的學習情況，根據這些記錄為學生本次學習呈現最初的學習資料；二是教學Agent能通過對學生行為的分析，解決學生在學習過程中遇到的問題，它還負責組織和呈現教學材料、給學生的學習提出建議、輔導學生學習等；三是教學過程管理Agent對整個教與學過程進行管理，監視教學會話和教與學的行為，根據學生的反應和教學內容的性質來調整教學的微策略。如：改變刺激方式，增加或減少教學范例，提供練習等；四是學生Agent在學習過程中根據學生的實際情況，通過教學Agent從教學策略庫中選擇合適的策略給學生以引導，在學習結束后將學生的學習結果返回學生模型數據庫。

此外，在整個教學過程中，還有幾個Agent一直起著關鍵作用。如： 一是教師Agent。它通過教學Agent對教學的過程進行相關的指導和監控，了解學生的學習過程和學習反應，并收集學生的反饋信息以完善學生模型庫和教學策略庫，利用教學策略Agent提供的策略和自身推理機制的推理對教學過程中遇到的問題自動求解和智能指導。此外，“教師Agent還可以從試題庫中抽取相關的問題進行討論以加強理解；教師Agent還是專業知識的資料庫和主動收集者，能對每一個學習者提供專業的最大的資源數據，建立相關的課程或課程框架（指包含教學目標、教學策略、教學步驟等）供教學Agent選擇”[2]。

二是管理者Agent。在教學過程中，它主要負責對整個教學情況宏觀的調控。管理者Agent通過其它Agent的數據和資料，了解到整個教學活動的情況，自動生成相關的管理數據，如學習者的相關信息（如學習時間、地區分布、學習者水平等等）、學習資源的管理、教師工作統計等，協助管理者進行有效快速的反應。“同時，管理者Agent還要負擔起諸如其他Agent的增刪管理、名錄和地址管理、通訊鏈條的管理職責”[3]。

三是安全Agent。它負責整個網絡教學系統的安全，盡量排除教學系統中的一些不安全因素，解決系統中存在的一些網絡安全問題，這樣能夠減少教學系統在運作過程中存在著一定的風險，確保整個教學系統能夠正常運行。

3、教學評價階段：

網絡教學系統的教學評價由教學評價Agent來負責，根據實際教學活動的需要，評價Agent對相應的內容進行評價。它主要對以下幾個方面進行評價：

對學生的評價。對于學生的評價，既是獲取學生學習狀況的手段，也是學生自我教育的過程。評價內容主要包括以下幾個方面：學生交互程度的評價，例如學生與其他學習伙伴、學習環境之間的相互作用如何，這樣的評價可以通過記錄學習者利用網絡教學支撐平臺中的各種交流工具輔助學習進行；學生學習態度的評價，該評價反映學生是否能夠進行主動學習、是否能夠積極參加學習活動、是否愿意和別人進行交流等相關問題；資源利用情況的評價，包括從教師獲得或從互聯網獲得的資源的使用情況，反映出學習者對資料的處理情況和能力；作業與考試的評價，反映學習者對知識的掌握情況。

對教師的評價。評價內容主要有以下幾個方面：教師與學生的反饋與交流評價，它反映教師與學生之間的交流程度、教師對學生提出問題的反饋是否及時；教學內容評價，如教師能否及時更新教學內容、教學內容是否豐富、教學內容信息量是否合適等；情感效果評價，該評價反映教師與學生之間的情感交流程度。

對整個教學系統的評價。主要有以下幾個方面：系統功能評價，該評價主要反映系統實現功能的情況；系統整體性能評價，如系統能否穩定工作、是否有足夠有效地控制、是否提供足夠的工具軟件等問題；資源情況評價，反映系統資源建設情況，如對資源的管理情況、資源上載功能、資源分類及其相應的檢索功能等。

四、基于教學活動過程的多Agent網絡教學系統的特點

1、系統安全性強。該教學系統系統模型中增加了安全Agent，用來負責整個教學系統的安全。安全Agent能夠排除教學系統中隱藏的不安全因素，能夠解決教學過程中遇到的安全問題，系統的完全性有了很大的提高。

2、注重教學評價。與其他已有模型相比，該教學系統模型增加了教學評價Agent，它主要采用形成性評價方式來對整個教學活動過程進行評價。這種評價方式使學生“從被動接受評價轉變成為評價的主體和積極參與者”，激勵學生學習，幫助學生有效調控自己的學習過程，使學生獲得成就感，增強自信心，培養合作精神。

3、智能性較高，能夠真正實現因材施教。該系統能夠提供智能性、自主性的Agent服務，能夠針對每位學生的學習興趣、學習水平及學習狀況等，合理規劃和調整學習內容和進度，采取不同的教學方式，提供不同的教學資源，智能地對學生的學習進行指導，從而最大限度挖掘每個人的潛力，真正實現了因材施教。

4、人性化教學方式。教師在多個Agent幫助下，能夠了解到學生原有知識水平、興趣愛好及學習情況等，它能夠根據不同的學生給出不同的學習計劃并且隨時根據學生的當前狀態調整教學方式，這樣更加注重了每個學生的個性。這種教學方式，改變了傳統網絡教學中單純呈現教學材料，對學生千篇一律的教學方式，更加注重學生的個性化。

五、結束語

多Agent技術能夠有效地解決傳統網絡教學中存在的一些問題，使得網絡教學在交互式、智能化方面邁上了新臺階，大大提高了網絡教學的效率。本文結合Agent技術，提出了一個教學活動過程的多Agent網絡教學系統模型，詳細地介紹了系統中的各功能模塊在教學活動是如何發揮作用及各模塊之間是如協同工作的。該網絡教學系統模型重視學生的學習活動過程，能夠更好地適應目前所倡導的教學理念，對培養學生的綜合素質起著重要的作用。當然，本系統還存在一些不足之處，如本文中沒有涉及該系統的技術實現等問題。相信經過以后的不斷完善，本系統將會更加符合網絡教學的需要。

第四篇：基于WEB技術的科研項目驗收管理系統的設計與實現

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基于WEB技術的科研項目驗收管理系統的設計與實現

作者：趙麗葉 李志敏

來源：《科技創新導報》2012年第24期

摘要：目前大多數科研課題管理系統都實現了課題的申報、評審、立項等工作，而后期的過程管理、驗收管理過程還缺少科學的信息化流程。本文提出了基于J2EE的SSM框架的科研項目驗收的網上個人申請、管理員審核以及專家評審的整個過程的解決方案，真正簡化了科研項目驗收過程，實現了科研項目驗收管理過程的科學化、高效性和公平性。

關鍵詞：項目驗收管理 信息化流程 SSM

第五篇：網絡教學系統設計與實現

智能化網絡教學系統設計與實現

石河子大學信息科學與技術學院 高攀 郭理* 鄭鴻英

摘 要：基于Web的智能教學系統綜合傳統的ITS系統優勢，同時又結合Web的特點，系統具有智能性，能夠智能地引導學生學習。本文提出了一種基于Web的智能教學系統模型，探討了智能教學系統的知識庫的設計、教學策略的設計及個性化教學的實現，最后給出系統實現的具體思路和解決方案。1 引言

智能教學系統(Intelligent Tutoring System，ITS)作為人工智能學科的重要研究應用領域，是21世紀人類社會數字化教育的必然發展方向。其研究涉及人工智能(Artificial Intelligence，AI)、計算機科學、認知科學、教育學、心理學和行為科學等多個學科，研究的最終目的是由計算機系統負擔起人類教育的主要責任，即使計算機系統具有智能，并在一定程度上代替人類教師實現最佳教學。由于ITS涉及到多門學科，所用到的相關學科的技術即使在本學科也不夠成熟以及人類對其自身的學習過程還認識不夠，所以對ITS 的研究仍存在相當大的難度，存在知識的表示、對學生的評估、對學生錯誤的診斷、教學規劃、人機自然語言對話處理等技術難題。2 基于Web的ITS的系統模型 2.1 傳統的ITS模型

傳統上，智能教學系統由四大部分組成：專家知識庫(有關領域的知識描述)、學生模型(學生的知識水平和學習能力)、教師模型(知識的傳授方法)和人機交互界面。模型如圖1所示。其中人機交互界面部分是在智能教學系統和學生之間建立友好的通信交流方式，有時也被看成是教學方法的補充而作為教師模型的一部分。

傳統的智能教學系統多數是單機或單獨運行的(stand．alone)，系統費用昂貴，維護代價高，難以大范圍推廣應用。隨著Web技術的發展和不斷成熟，基于Web的智能教學系統研究越來越受到重視。在Web上構建智能教學系統，這種方式利用網絡實現了分布式教學，可以同時接受多個用戶的并發訪問，資源利用率大大提高，又不受時間和空間的限制，可以在最大程度上滿足“因材施教”的需要。

圖1傳統的ITS模型

2.2 基于Web的ITS系統模型

基于Web的ITS的系統模型如圖2所示。其中，知識點庫存放課程知識點，知識點可分為不同的類型和難度級別、重點度級別等；教學課件庫存放各種形式的課件；教學方法庫存放各種教學模板。學生學習能力是教師實施因材施教的依據，模型突出了其重要性。模型綜合了傳統ITS系統的優勢，同時又結合了Web的特點，客戶端結構簡單，適用范圍廣，人機交互界面簡潔明了。系統具有智能性，結合學生的特點進行教學，可以通過多種多樣的交流工具進行有效的交互和即時的通信反饋，能夠智能地引導學生學習，提供了豐富的信息來源和良好的導航結構，可以進行有效的信息過濾等等，實踐證明，基于Web的ITS是ITS系統的發展方向。

圖2基于Web的ITS系統模型

2.3 系統用戶及其主要功能

系統的用戶可分為管理員、教師和學生三類。管理員負責添加和刪除一門課程，確認教師的身份和權限等。教師是領域專家，具有課程的領域知識，組織和管理教學資源，負責確定某門課程的教學策略和方法，制定教學方案，設計教學模板。學生在系統指導下學習，完成系統規定的測試。3 關鍵技術

3.1 學科知識庫的設計

學科知識庫由學科知識體系庫和教學內容庫構成。知識體系就是知識點的集合，并且包括知識點之間的相互關系結構[3]。知識體系庫包含知識點屬性和知識點鏈接兩個數據庫。知識點屬性數據庫是知識表示的基礎，它反映知識點的集合；知識點鏈接數據庫反映知識點之間的關系和層次結構，主要用于知識推理。

而教學內容庫是根據知識點來安排的。知識點的屬性包括以下幾個內容：

(1)知識點的編號應該具有唯一性，根據知識點結構圖進行編號，它能夠反映知識點層次，可作檢索和查找用；

(2)知識點內容的類型有：事實、概念、技能、原理、問題求解等5種類型；

(3)知識點的難度有：容易、一般、難、很難；

(4)知識點的重要程度有：選學、一般、重要；

(5)知識點的教學目標有：識記、理解、應用、分析、綜合、評價。3.2 教學策略的設計

教學策略(instructional strategy)是對完成特定教學目標而采取的教學活動程序、方法、形式和媒體等因素的總體考慮。在ITS系統中，教學策略起著核心作用。在課件設計時，則要把這些總體考慮體現的教學內容的組織、教學任務的安排和教學交互活動的設計中。

教學元素是實現教學過程的基本元素。常見的教學元素有:呈現教學目標、呈現正例、呈現反例、呈現知識點、呈現輔助說明、呈現例題、呈現習題、呈現評價、呈現提示、測試和提問等等。

教學元素分為兩類，一類是陳述性的，一類是操作性的。陳述性教學元素用于陳述教學材料以及評價信息等，學習者不能對其進行操作，只能讀不能寫。而操作性元素要求學生主動參與，同時根據學生的操作結果決定下一教學元素。

教學元素的結構可以描述如下:

Struct TeachElem en t {

Int teID;

Char teName [2 0];

Char tePath [2 0];

}

教學策略模板提供了一系列標準化的教學序列框架，用于對某一類知識點進行教學。它是由教學元素以一定的方式組織起來形成教學策略模塊。

一般的知識點本文系統采用如圖3所示模板:

圖3一般知識點模板

對于重要的知識點，本文系統采用如圖4所示模板:

圖4 重要知識點模板

所有的教學策略模板構成教學策略模板庫，教學策略模板的具體教學內容和控制流程都存放在該庫中。對于系統中每一個知識點，它都根據學生的學習水平和目標，組合成不同的教學行為。3.3 個性化教學的實現

基于Web智能教學系統可以比較好的實現個性化教學。在教與學的過程中，它根據不同的學生模型和學習請求，經過推理，智能的選擇最佳教學策略和教學素材來進行個性化教學。結合系統的教學需求和教學環境，本文系統采用如圖5所示的方案來實現個性化教學。

圖5個性化學習的實現

在教學過程中，個性分析模塊依據學生的認知能力值選擇適合該生的教學策略和教學素材。教學策略的選擇在此過程中是最為關鍵的。如圖6:

圖6教學策略的具體實現過程 系統實現

由于網絡教學應用的需要，以及考慮系統的可維護性和可擴充性，系統采用Browser／Web／DataBase的三層體系結構。

Web服務器接受請求，通過應用程序服務器執行一個Java服務器端小程序Servlet并返回其輸出，從而實現與客戶機進行信息資源的交互。其中，客戶PC機為瀏覽器運行平臺；提供教學內容的個性化展示的由HTML和JSP實現；Web服務器生成頁面由JSP和Servlet實現；處理學生模型提取、動態規劃，習題測試、學生模型的更新維護以及教學控制等則由Servlet及JavaBean實現；數據庫服務器提供學生模型庫、教學內容庫、教學策略庫、試題庫等。5 結論

基于Web的智能教學系統的研究可以說仍然處于研究階段，其主要的研究方法就是將遠程教學技術與傳統的智能教學系統相結合，運用人工智能技術來更加有效地實現教學的個性化和智能化。基金項目：石河子大學自然科學研究項目基金（ZRKX2006-Y15）作者簡介：

高攀（1981—）新疆石河子大學信息科學與技術學院

郭理（1968—）新疆石河子大學信息科學與技術學院 通訊作者 鄭鴻英（1981—）新疆石河子大學信息科學與技術學院