時間：2023-09-15 17:14:36
導語：在人工智能教學策略的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
【關鍵詞】人工智能 計算機輔助教學 教學與控制
一、人工智能的定義
人工智能也稱機器智能，它是計算機科學、控制論、神經生理學、心理學、語言學等多種學科互相滲透而發展起來的一門綜合性學科。從計算機應用系統角度來看，人工智能是研究如何制造出智能機器或智能系統，實現模擬人類智能活動的能力，以延伸人們智能的科學。人工智能是一門交叉科學，逐漸形成一門涉及心理學、認知科學、思維可循、信息科學、系統科學和生物學科等多學科的綜合性技術學科。
二、計算輔助教學體系和現狀
計算救助教學是利用多媒體計算機的功能與特點，利用計算機輔助教師完成各個教學環節，并通過與計算機之間的交互活動，激發學生的學習積極性和主動性，幫助學生更有效地學習。實用計算機輔助教學，有利于認識主體作用的發揮，它所提供的圖像、聲音、動畫等信息由利于學生知識的獲得與保持，達到提高教學教學的目的。
目前為止，所實用的絕大多數傳統以及理論證明等均被應用于計算機輔助教學系統，以提高其智能性和實用性。早期絕大多數計算機輔助教學將全部教學信息以編程方式預置于課件中，這樣的以及理論證明等均被應用于計算機輔助教學系統，以提高其智能性和實用性。因此現有的以及理論證明等均被應用于計算機輔助教學系統，以提高其智能性和實用性。早期絕大多數計算機輔助教學系統面臨許多挑戰，它主要存在以下幾個方面的問題。
1.計算機輔助教學系統的閉塞性
不具有開放性是目前以及理論證明等均被應用于計算機輔助教學系統，以提高其智能性和實用性。其弊端在于固定內容的局限性使課件的適用面狹窄，而且設定的運行路線使授課缺乏自主性;授課的針對性不強;無法利用新出現的資源在較高起點上進行二次開發。
2.智能性的欠缺
現有的計算機智能輔助課件系統不能對不同何曾度的學生進行有針對性的教育，學生的學習是被動的，不能由系統自動提供助學信息而使學生有選擇地學習。。
3.人機交互能力較弱
現有計算機智能輔助大多以光盤作為信息的載體，將材料中的內容以多媒體的形式展現出來，教學信息是按預置的教學流程機械式地提供給學者，學習者使用計算機智能輔助課件學習是完全被動的。
4.教師與學生的互動在教學中的缺乏
現有計算機智能輔助課件在學生自學以及進行操作使用時，如何學習都是學生自己的事。教師不能全完了解學習者的情況，學生在蹦到問題時不能向教師求教，師生之間互相封閉，談不上師生互動，因此課件所起的效果大打折扣。
5.課程特點沒有突出
各門課程在教學上有不同的要求，但現有課件對于這些不同要求完全不予理會。例如很多課程都要涉及到大量的曲線或曲面，對有些課程來說，將這些曲線或曲面給出了一個簡單的展示就足夠了，而有些課程這樣的展示不能達到教學目的的要求。
6.教學計劃的欠缺
在課件的開發過程中實際上離不開教學策略的設計，但課件的制作者往往并未意識到這一點。例如:現有的絕大多數課件都是單一的展播式，這樣的可見制作“精美”，但它不可逆、不能互動。實際上運用課件教學只是手段而不是目的，應該在教學設計理論的指導下講求課件的實效性，著眼點在于學生學習新知識、掌握新技術、培養各種能力有幫助，而不是表面上的制作“精美”。
綜上所述，現有的計算機智能輔助存在許多問題，隨著新技術的不斷出現，這些問題將使計算機智能輔助越來越不能適應新的要求。因此以智能計算機智能輔助為代表的心的計算機輔助教學系統將成為教育技術上需要不斷探求、努力實現的發展方向。 轉貼于
三、智能計算機輔助教學系統
智能計算機輔助教學系統(Intelligent ComputerAided Instruction)，簡稱ICAI。教學過程是一個復雜的教與學的思維過程，它需要教師以專門知識和經驗為依據，經過吸取、講解、推理、示例、綜合等多個步驟才能較好地完成。計算機輔助教學實際上是一個由計算機系統輔助教師進行教學以及學生進行學習并得以實現的系統。在智能ICAI中，教學思想、方法、學習內容可用知識形式表示，如何解決知識的形式化表示以及知識的訪問與調用問題，是人工智能的核心技術之一，也是將ICAI引入教育技術領域中所要面臨的一個問題。知識庫是實現知識推理與專家系統的基礎，可以用知識庫作為智能ICAI的構建環境。在知識庫中，教學內容等的有關知識可以用事實與規則表示，并存儲于知識庫內，教學與學習過程既是對知識庫中知識進行推理，并最終得出所需結果的過程。ICAI系統的一般包括以下幾個模塊:
1.知識庫。知識庫是關于教學內容的模塊，解決“教什么”問題。知識庫中的教學內容有待于教學與控制模塊和學生模塊進行選取、調用。
2.學生模塊。學生模塊是用于記錄學生的學習情況，對學生學習的各個環節信息進行搜集，以便系統對學生的學習情況進行自動評估，提出具有針對性的學習建議和個別化的輔導。學生模塊描述學生對教學內容理解、掌握的程度，系統可以根據學生模塊的具體情況調整教學策略并提供適當的反饋。
3.用戶接口模塊。這是系統與用戶交流的界面。整個系統依靠用戶接口模塊把教學內容呈現給用戶、接受用戶輸入的信息、并向用戶提供反饋。
4.教學與控制模塊。這是教學過程與整個系統的控制模塊，涉及到“如何教”的問題。它具有領域知識、教學策略和人機對話等方面的知識。根據學生模型提供的學生學習情況，通過智能系統的搜索與推理，得出智能化的教學方法與教學策略，能夠較科學地評估學生的學習水平，可以通過分析學生以往的學習興趣和學習習慣，預測學生的知識需求和常犯錯誤，動態地將不同的學習內容、學習方法與不同的學生匹配，智能地分析學生錯誤的原因進而針對地提出合理的教學建議、學習建議以及改進方法。
新世紀的教學將是以智能化的ICAI為主線，是多學科、多方位發展的新技術的體現。隨著人工智能技術的發展、計算機輔助教學的成效將更加明顯。
參考文獻
關鍵詞：人工智能；圖形編程；創新實踐
近年來，人工智能已成為一個高頻詞，各種與人工智能相關的智能家居、自動駕駛、智能語音、圖像識別等新技術，深刻影響著社會的方方面面，也逐步改變人們的工作及生活方式。許多國家已經開始積極嘗試，大力推進小學人工智能教學。2017年，國務院正式頒布《新一代人工智能發展規劃》，明確提出了“在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育”；如今，計算思維培養又成為熱點。在這樣的一個時代背景下，學校和教師有責任和義務組織、引導學生去接觸、了解、學習、應用人工智能技術，以適應未來學習和工作環境的變化。人工智能涉及的學科內容較為廣泛復雜，小學生相對年齡較小，儲備的相關知識較少，學校應如何在小學階段有效開展人工智能教學，推進人工智能教學真正落地？筆者結合自己的教學實踐，從“巧”借活動、“巧”設場景、“巧”編程序、“巧”創項目等方面，積極探索小學人工智能教學的推進路徑。
一、“巧”設場景體驗人工智能
人工智能的知識結構具有較強的邏輯性和抽象性，與之前信息技術課上所教的內容相比，難度及復雜性更高。在日常人工智能教學中，教師應根據學生的心理特點以及不同教學要求，改變教學方式，把體驗搬進課堂，讓學生通過具體的體驗活動逐步理解人工智能的相關知識，把重難點從對概念、原理、技術的學習轉換到了解相關概念、技術實現的過程、體驗人工智能技術的應用上。豐富有趣的教育實踐活動可以讓學生在愉悅的教學情境中，從不同的思維角度、用不同的思維方式來認識和理解與生活密切聯系的一些人工智能概念，如機器學習、大數據、神經網絡等，體驗人工智能在實際生活中的應用。例如在《人臉識別》一課教學中，需要讓學生了解人臉識別技術的應用、影響、實現過程和原理，其中人臉識別的原理和過程較為復雜，如果教學中只進行簡單說教，無法有效達成教學目標。本課設計了一個“人臉大比對”體驗活動，活動分兩個部分，第一部分就是通過百度AI開放平臺里的人臉檢測與屬性分析功能，體驗人臉檢測中具體檢測哪些屬性；第二部分就是通過人臉對比功能，完成教師提供的三組人像照片的對比分析。在第一部分的實例體驗中，學生通過自己上傳照片進行檢測，主要是通過對人臉的面部、膚色、毛發、眼睛、嘴、鼻和輪廓等150個特征的精準定位來準確地識別和計算出一張人臉的特征和屬性信息，包括年齡、性別、顏值、情緒、是否戴眼鏡等。這樣的體驗讓學生非常感興趣，也能很好地理解特征提取的過程。第二部分的體驗是人臉對比，教師提供給學生三組照片，第一組是一對相似度很高的雙胞胎；第二組是同一個人戴口罩和不戴口罩的照片；第三組是同一個人的兩種表情。學生先自己觀察，記錄三組照片的結果，再上傳照片到百度AI體驗人臉對比過程，并查看對比結果。經過體驗，學生認識到在現有的技術下，人臉識別的準確度還是非常高的，對人臉識別的過程也留下了非常深刻的印象。
二、“巧”編程序理解人工智能
從當前人工智能技術應用的實際情況分析來看，主要應用領域為大數據及機器學習，這些功能的實現得益于算法的不斷完善。可見，算法學習是實現人工智能的關鍵，而對算法的學習又是計算機編程教學中的一大難點。推進小學編程教學將有利于幫助學生理解人工智能的相關知識。小學生相對抽象思維偏弱，采用圖形化的編程教學，更加有利于他們接受，有助于提高學習的積極性。通過編程教學引導學生學會分析問題、抽象與建模、設計算法、編寫程序腳本，在驗證過程中不斷改進和完善，并最終實現問題的解決，能有效培養學生的計算思維，并過渡到對人工智能所需要的其他知識的學習上。例如在五年級的《創編游戲》教學中，情境任務是設計制作一個貓捉老鼠的小游戲，目標是讓學生認識“碰到顏色”“如果……那么……”等指令，能夠用它們的組合來編寫判斷角色是否碰到邊緣和老鼠的腳本。人工智能的概念主要體現在“碰到顏色”和“如果……那么……”語句的應用上，“碰到顏色”是偵測識別，“如果……那么……”則是邏輯判斷的處理。在教學中，首先通過問題引導學生思考完成游戲需要考慮哪幾個要素，從問題和答案中幫助學生提煉出“舞臺”“角色”“動作”三個要素，進而幫助學生厘清實現游戲功能的基本思路。在程序編寫中，讓學生具體體驗偵測模塊的編寫與判斷語句的應用。簡單的編程實踐，能讓學生逐步了解人工智能的基本概念及其實現流程。
三、“巧”創項目實現人工智能
知識的學習必須與學生的生活實際結合起來，如果學生在掌握人工智能知識和技能后能將所學知識應用于實踐，解決生活中的實際問題，那么這樣的學習就是真實有效的。學生通過設計創作具體作品，可以大大增強分析和處理問題、解決實際問題的意識和能力，培養邏輯思維和動手實踐能力，這也是人工智能教育的方向和目的。根據學生的實際生活經驗，教師將人工智能的具體應用案例巧妙引入課程中，引導他們科學地確定項目內容；通過對項目的梳理分析，建立邏輯關系和模型；用編程語言描述邏輯關系；采用硬件設備實現人工智能的具體功能，這種基于真實任務的學習活動，能有效促進學生的理解。例如四年級實踐小組的“智能垃圾桶”作品，便是以垃圾桶為課題進行探究，先讓學生對現有垃圾桶的優劣勢進行分析，思考怎樣改造垃圾桶才能真正實現智能化。通過教師的引領和自身觀察，學生很快認識到智能垃圾桶應該具有的功能：一是能檢測什么時候有人投放垃圾；二是垃圾桶蓋能自動開啟和關閉。確定了目標之后，就是思考達成上述目標需要哪些條件。學生根據已有知識，確定可以用超聲波檢測是否需要打開垃圾桶蓋子，打開和關閉動作可以通過舵機和連桿來實現。通過探究后，學生根據設計的方案自主完成了智能垃圾桶的作品搭建，接下來就是通過編寫程序和不斷調試驗證來實現預期的功能。作品完成后，學生可以根據實際情況進行功能的增加與修改，如增加桶內垃圾超過一定高度時能自動提醒的裝置等，讓智能垃圾桶更加智能。本次作品的創作過程，不僅鍛煉了學生分析實際問題、解決實際問題的能力，又鍛煉了他們的編程思維和計算思維，更重要的是體驗了自己創作人工智能作品的樂趣和成就感。在人工智能應用日益普及的今天，人工智能課程進入小學課堂是大勢所趨。在小學階段開展人工智能課程教學，主要是為了讓學生掌握人工智能知識，體驗和運用人工智能技術，培養學生的信息技術核心素養、創新意識、實踐應用能力，為學生適應未來社會打下扎實的基礎。但人工智能教學具有其特殊性，如何有效推進人工智能教學，還面臨著許多需要解決的問題。學校和教師應盡最大努力創設更好的人工智能教學環境，探索更有效的教學策略，促進學生對人工智能相關知識的學習。
參考文獻
[1]丁華.人工智能教學中對學生計算思維的培養[J].華夏教師,2020(13):42-43.
[2]徐欣彥.引入體驗活動創新小學人工智能教學模式[J].中小學信息技術教育,2019(9):62-64.
關鍵詞：高中；信息技術；理論課
高中信息技術本身具有很強的實踐性，但是很多學生在學習時只對實踐知識感興趣，而新課改的教學理念是培養學生的綜合素質。所以教師在教學過程中應該注意采用合理的教學方式激發學生的學習興趣，充分發揮學生的主觀能動性，從而實現培養學生綜合素質的教學目標，據此本文與讀者對高中信息技術理論課教學策略進行共同分析。
一、高中信息技術理論課的特點
1.抽象性
雖然高中信息技術具有很強的實踐性，但是實踐的基礎是理論知識，只有將理論和實踐有效結合起來才能真正培養學生的綜合素質。高中信息技術理論知識具有抽象性的特點，如算法與程序設計，其中的內容不僅涉及編程語言，還涉及語句結構，很多學生在學習這一節知識內容時，經常是不知所云。所以教師應該采用合理的教學模式幫助學生理解抽象的知識內容。
2.知識瑣碎
高中信息技術旨在培養學生的綜合實踐能力，所以課程內容涵蓋了很多的知識點，但是這些知識點之間的聯系又不太密切。如選修1算法與程序設計和選修2多媒體技術應用之間的關聯性就不太強，一個是偏重計算機語言，另一個是偏重計算機軟件應用。所以教師在教學過程中應該采取合適的教學策略幫助學生學習。
3.學生的水平參差不齊
高中信息教材是按照學生具有一定的信息基礎進行設計的，但是實際情況是有的學生對信息技術了解得比較多，可能在進入學校之前就已經了解了計算機的工作原理或者一些基本軟件的應用。而有的學生在學習之前可能很少接觸計算機，這種情況在農村學生中比較常見，很多學生因為家庭經濟條件的限制很少能接觸到計算機。所以總體表現出來的就是學生的學習水平參差不齊，這給教師的講授帶來一定的難度。
二、高中信息技術理論課教學策略
1.創建情境教學激發學生學習興趣
興趣是最好的老師，但是很多學生沒有積極學習信息技術理論知識。雖然有的學生在剛開始有學習興趣，但是隨著課程難度的增加，慢慢地失去了學習興趣。所以教師在教學過程中應該借助情境教學來激發學生的學習興趣。情境教學不僅能調動學生學習的積極性，還能加深對理論知識的理解。
比如，在講授獲取網上信息一節時，教師可以根據教材中的搜索技巧、關鍵詞、搜索引擎等為學生創設情境教學，在課堂的開始教師先點出本節課學習的重點是利用互聯網查找自己需要的信息。然后教師給學生設置一些問題讓學生搜索答案，如2004年的希臘雅典奧運會中國隊獲得的32塊金牌的運動員和項目、北京到廣州的火車車次，在這個過程中教師不要限制學生的搜索方法，之后再讓學生用電子表格的形式記錄下他們的學習經歷。教師根據這些學習記錄再給學生進行針對性講解。如果按照傳統的教學模式，教師會在課堂的開始就給學生講授獲取信息的途徑和方法等，當教師講授完之后，課堂時間也該結束了。由此可見，情境教學不僅能激發學生的興趣，還能提高學生的學習效率，所以教師在講授信息技術理論知識時應該重視情境教學的應用。
2.運用多媒體技術降低學習難度
多媒體技術能給學生提供生動的視頻、圖片，從而使抽象的信息技術知識變得更加生動、形象。很多教師在高中課堂上都會運用多媒體技術，它不僅能調動學生的學習興趣，還能使學生充分發揮自己的主觀能動性，所以在講授高中信息技術中的一些抽象知識時，教師可以充分利用多媒體的優勢設計教學活動。
比如，在講授人工智能時，教師可以給學生先展示一些有關機器人、智能家居的視頻，先讓學生對人工智能有一個直觀的感受，然后教師再通過智能機講名字從而撥出電話這一實驗讓學生切身感受到人工智能的用途。最后讓學生嘗試著玩五子棋對弈軟件，讓學生親身體驗人工智能。這樣做不僅能夠激發學生的學習興趣，還能激活信息技術課堂。又如，在講授算法與程序設計一節時，教師可以通過智力Flash游戲狼、羊、菜過河來激發學生的學習興趣，并讓學生體會算法的作用。這個游戲主要是用if等運算語句來體現這三個動物的過河順序，從而設計出c++語言代碼。綜上所述，在高中信息技術理論知識的教授中，教師應該注重采用靈活多變的教學模式來激發學生的學習興趣。
高中信息技術理論知識雖然具有一定的抽象性，但是教師可以采用靈活多變的教學模式來降低學生的學習難度。教師可以通過運用多媒體、創建情境教學等方式來激發學生的學習興趣，從而使學生能夠專注到高中信息理論知識的學習中。這不僅是新課改推行的必然結果，也是高中信息技術教學體系發展的客觀需求。
參考文獻：
[1]方麗.淺談如何上好高中信息技術理論課[J].甘肅科技，2014（4）：65-66.
摘要：“智能超媒體網絡教學系統”是使用快速自然語言處理系統、概念提取和排序、個性化信息歸檔、管理和標簽管理等新一代網絡和人工智能技術的教學系統。本文主要討論在向大學本科學生提供緊跟國際前沿技術發展的“智能超媒體網絡教學系統”(工程實訓和畢業設計平臺)的基礎上，創造一種全新的課程教學模式。該項目研究為西安交通大學城市學院第一輪科學研究課題，已取得階段性研究成果并開始實際應用。
關鍵詞：數字媒體；超媒體；網絡；教學系統
中圖分類號：G642
文獻標識碼：B
1項目目標
按照高等院校的學生實際學習狀況以及日益嚴酷的就業市場前景，試圖以計算機網絡課程教學中已初步進行的一些課程教學模式的改革為基礎，提出設立“智能超媒體網絡教學系統”，加強學生實踐能力和創新培養，以進行本科院校課程教學模式的改革和探索。
主要目標是在向學生提供緊跟國際前沿技術發展的“智能超媒體網絡教學系統”的基礎上，創造一種全新的課程教學模式。
為解決日益嚴重的信息超載問題，使用全新的 “Web-based教學”在線教學模式和高級人工智能軟件，向學生介紹和組織互聯網上感興趣的資料，讓學生更快地找到想要的信息，并且從大量的數據中，發現對個人來說重要的信息。
項目以培養大學生創新能力和實踐能力為重點，通過使用網絡教學和輔助教學系統，增強自主學習的興趣，學會工程化的設計方法。在實際工程設計練習的同時，也可使學生應聘時展現本人技術實力和工作經驗，為就業創造良好的機會。
課程改革增加專門的工程設計的實訓課程，將學生置入與實際工作環境類似的工程設計團隊，以模擬招投標項目環境為背景，自主選擇課題，進行職務角色分工，在教師指導下，參考預置的類約1000M實際項目資料以及人工智能設計工具和個性化智能數據庫查詢系統隨時收集的最新資料，按標準化，規范化的實際工作流程，進行項目調研，用戶系統分析，技術方案設計，最后形成可實際用于工程實施的完整技術解決方案，設備與工程預算，招投標文件，項目實施演示PPT文檔等。
2解決的主要問題
需要解決的主要是大學生創新能力、實踐能力和可持續發展能力的培養。
(1) 構造一種智能化、全球化的網絡教學平臺――“智能超媒體網絡教學系統”。
(2) 使用上述系統，學生可以在學院內完成高水平的項目實訓和畢業設計。
(3) 學生可了解和親手實踐了解國際最新的超媒體技術和產品知識。
(4) 學生可在建成的輔助教學系統平臺上完成全部系統設計，為考取國際認可的工程師認證打下堅實基礎，促進學生就業。
(5) 學生可完成完整的技術解決方案，招投標文件，在學生應聘時展現本人技術實力和工作經驗，為學生就業創造良好的機會。
3項目研究在國內外同一領域的現狀與趨勢分析
3.1現狀
在知識經濟的新形勢下，一種全新的教學模式“Web-based教學”已經在逐漸開始興起并不斷的發展壯大，然而目前國內的網絡教學和輔助教學系統只是使用了Web-based教學的形式，仍然算不上真正意義上的網絡教學，不能脫離傳統的教學模式自建一個完善的教學系統，只能算是傳統教育模式的一種補充。
基于這種情況，本課題組開始進行“超媒體網絡教學”課程教學模式的改革探索。通過近一學期的前期實驗，已經取得相應預期教學效果。
已參加實訓的三個班級200多名同學共組成28個團隊小組，分別模擬了28個公司，以西安交通大學城市學院北郊新校區為工程設計環境，參與了學院校園網，校園無線局域網，學院數據網絡中心，校園網通信平臺，行政樓網絡集成，辦公自動化系統，數字化圖書館管理系統，數字校園智能監控網絡，內網安全解決方案，大學視訊系統等項目的計算機網絡工程設計。
所有團隊均按預定教學計劃在規定時間內完成了項目立項報告、全套招標文件、全套投標文件(包括概要設計，草圖，設備清單，信息點統計表，技術方案詳細設計與技術方案圖紙，設備報價清單，投標技術方案，投標評審會演示PPT等文檔)，并最后參加模擬投標會議和方案優選匯報會。
3.2趨勢
目前，國內外教育界已開始研究真正意義上的網絡教學和輔助教學系統。主要趨向是向智能化、全球化的網絡教學方向發展。
國外較早就有人研究具有智能性的計算機輔助教學系統。近年來，有人提出了智能超媒體教學系統的要領，就是將人工智能技術與超媒體的信息組織、管理方式結合在一起而形成的智能型信息處理技術。
在智能超媒體教學系統中，可以利用超媒體提供的友好界面來激發學生的學習興趣和學習動機，同時還可以利用超媒體向學生提供圖文聲像并茂的解釋信息；而超媒體模塊則可利用知識推理技術實現教學內容和教學策略的適應性控制，對學生進行有針對性的指導。當前，智能超媒體教學系統的研制和開發已成為網絡教學應用領域中的一個重要的前沿課題。
4項目研究的重點
4.1課程教學模式的創新和發展
對在實訓中將學生作為模擬企業的員工，嚴格按企業化模式進行管理，通過課程實訓，完成貼近實際應用的工程化網絡系統設計，以取得實踐經驗的教學模式進行重點研究，并盡可能開發出更新的課程教學模式。
4.2智能超媒體教學系統核心技術的理論研究
進行核心專利技術研究；算法研究及技術框架設計；軟件總體規劃及詳細設計。
4.3智能超媒體教學系統軟件開發和應用研究
進行驗證及軟件程序編碼；進一步進行超媒體課程應用研究；同時考慮研究將系統平臺應用于其它學科的教學模式改革。
5項目研究的創新點
(1) 在課程教學過程中結合實訓和畢業設計，使用模擬公司工作崗位和招投標場景對學生進行工程化訓練。
(2) 教學系統核心使用“主題聚類發現引擎”技術。按用戶提出的個性化需求進行主題發掘，人工智能知識排序，重要信息推薦并提供分析圖形顯示的主題內容發現與聚合的優化搜索引擎。
(3) 在系統內部數據庫提供1000M實際項目資料(包括招投標文件范本，工程實例，技術方案范本，設備產品，工程預算范本，PPT演示文檔范本，日報-周報范本等分類數據庫)以及相關人工智能設計工具和個性化智能數據庫查詢系統。網上搜索和用戶PC機上的信息搜索集成一體。
(4) 向全球化的網絡教學方向發展，使用語意分析，自主學習，及WEB 2.0環境中的信息挖掘和超前數據庫處理技術，將最適合每個用戶的需求的相關信息情報資料進行人工智能處理后即時推送給用戶，主要解決了用戶在網絡時代被超量信息所淹沒，無法在最短的時間內檢索查詢到自己所關心的相關信息的問題。
6項目研究的方案設計
6.1研究思路和技術方法
在項目研究上采取的研究思路和技術方法是：
(1) 使用WEB數據庫、中間件和網站設計工具等構造三層架構的網絡應用系統。
(2) 使用先進的搜索引擎和信息獲取技術取得大量實訓和畢業設計所需要的基礎資料。
(3) 使用人工智能海量信息分析及提取技術進行個性化搜索及計算機輔助設計。
(4) 在網絡化的基礎上提供人工智能實訓和畢業設計工具和個性化智能數據庫查詢。
6.2研究階段
第1階段：智能超媒體教學系統核心技術的理論研究；
第2階段：軟件總體規劃及詳細設計；程序編碼；
第3階段：課程教學模式的創新研究；教學系統驗證試驗；
第4階段：智能超媒體教學系統應用研究。
6.3技術方法和路線
(1) 技術目標
研究開發個性化RSS主題聚類發現搜索引擎產品，進而形成一種按用戶提出的個性化需求進行主題發掘，人工智能知識排序，重要信息推薦并提供分析圖形顯示的主題內容發現與聚合的優化搜索引擎產品。
(2) 技術內容
主題聚類發現引擎是一種按用戶提出的個性化需求進行主題發掘，人工智能知識排序，重要信息推薦并提供分析圖形顯示的主題內容發現與聚合的優化搜索引擎。
主要解決了用戶在網絡時代被超量信息所淹沒，無法在最短的時間內檢索查詢到自己所關心的相關信息的問題。大約可增加搜索查詢速度幾十到一百倍，并引導用戶找到最適合自己的信息。
主題聚類發現引擎的技術核心可以按不同技術層面裝入網站服務器，企業服務器，個人計算機形成以下不同用途的產品：
(1) 學校大型Web2.0環境網站RSS主題聚類發現搜索引擎
(2) 院系專用數據處理及信息挖掘優化搜索引擎
(3) 學生個人用戶個性化專用信息挖掘優化搜索引擎。
(4) 設備價格比價搜索網絡門戶(可應用于計算機，電信，電子等不同領域)
6.4技術方法和路線
使用語意分析，自主學習，及WEB 2.0環境中的信息挖掘和超前數據庫處理技術，將最適合每個用戶的需求的相關信息情報資料進行人工智能處理后即時推送給用戶。
部分技術方法摘要描述圖示如下：
圖1顯示了本項目高級檢索程序的實現。
圖2顯示文件組織系統的實現。
圖3顯示智能助理個體的實現和用知識庫來發現和確認聯想的例子。
智能檢索挖掘系統運行于最終用戶PC機上，包括Web server部分。系統采用類似B/S架構。利用IE插件開發技術，截取用戶發送的Web請求信息，并由插件發送到Web server，由Web server實現相應的功能，最后通過分析提取處理相關信息，返回IE插件進行顯示。Web server采用 + Apace進行開發。
7理論及實踐意義
本項目的實施主要是為了進行“計算機網絡”課程學科教育的教學改革研究與實踐；其目的是全面推進素質教育，重點培養大學生創新能力、實踐能力、創業能力、就業能力和可持續發展能力。
其主要意義是：
(1) 計算機網絡課程是計算機專業，信息管理專業，電信專業的骨干專業課程，建設實訓和畢業設計的智能超媒體輔助教學系統對促進教學和學科建設有重要意義。
(2) 實訓和畢業設計輔助教學系統可在學生進行課程實訓和畢業設計時提供人工智能設計工具和個性化智能數據庫查詢，以便學生完成高質量的畢業設計，同時通過課程實訓完成貼近實際應用的工程化網絡系統設計，取得實踐經驗，為就業作好充分準備。
(3) 技術先進的實訓和畢業設計智能超媒體輔助教學系統可提供學習現代計算機網絡技術的良好平臺，增進教師學識水平，同時促進了教學水平的提高。
8推廣價值
(1) 項目中涉及的學科教學模式改革研究成果可在有相似應用需求的本科院校，高職高專推廣應用。
(2) 智能超媒體教學系統軟件可以在相似的計算機專業，電信，信息管理，電力，能源，機械制造以及各類工科專業推廣應用。
(3) 教學系統核心使用的“主題聚類發現引擎”技術可以按不同技術層面裝入網絡服務器或個人計算機形成以下不同產品，如企業專用數據處理及信息挖掘優化系統，個人用戶個性化專用信息挖掘優化軟件。
參考文獻：
關鍵詞：Agent；網絡教學；XML
中圖分類號：TP18文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2007)18-31692-02
Intelligence Agent in the Network Instruction System
YE Yan
(School of Information Engineering of Hubei Institute of Nationalities,Enshi 445000,China)
Abstract: Agent is a new developing technology in the artificial intelligence and computer software field. This text probe into Agent technology and how apply it into network instruction system in order to improve intelligence of the network instruction system. And provide intellectual Agent application mode and implementation method in the network instruction system. Brief to analyse advantages that Agent brings to online education.
Key words: Agent;Network instruction;XML
1 引言
Internet的迅速發展，為傳統的遠程教學和學習提供了新的思路和方法，網絡教學應運而生，它必將在教育科研的各個方面發揮越來越重要的作用。那么如何提高網絡教學系統的智能化程度是目前教育技術領域的一個重大課題。人工智能領域中的Agent技術的出現為我們解決這個課題提供了強有力的支持。
2 Agent技術
隨著分布式人工智能（DAI）研究的深入而發展起來的Agent技術已經成為AI（人工智能）及其它計算機領域內的一個重要研究課題。由于所研究和關心的問題不同，Agent目前尚無被普遍接受的一般定義。但Wooldridge和Jennings在1995年提出了目前較權威的Agent定義，獲得了計算機領域專家的普遍認同。此定義包括了兩個子定義：
定義1（弱定義）：Agent用以最一般地說明一個軟硬件系統，它具有這樣的特性：①自治性（autonomy）, Agent可以在沒有人或其它Agent直接干預的情況下運作，而且對自己的行為和內部狀態有某種控制能力；②社會性（scalability）：Agent和其它Agent（也可能是人）通過某種語言進行信息交流；③反應性（reactivity）: Agent能夠理解周圍的環境，并對環境的變化作出實時的響應；④能動性（preciseness）：Agent不僅簡單地對其環境作出反應，也能夠通過接受某些啟動信息，表現出有目標的行為。
定義2（強定義）：Agent除了具備定義1中的所有特性外，還應具備一些人類才具有的特性，如知識、信念、義務、意圖等。
總之，Agent是一個具有自治能力的實體，這個實體是一個由軟件支持下的系統（一般以軟件居多，這也是當今研究的熱點），這種軟件能夠在目標的驅動下對環境的變化作出主動的反應，完成特定的任務。
按照Agent的應用可以分為單Agent系統和多Agent系統。
單Agent系統主要用于實現本地的任務，也可以用于在網上進行信息搜索。從結構上分析，一般把單Agent分為慎思型Agent（Deliberative Agent）、反應型Agent（Reactive Agent）和混合型Agent（Hybrid Agent）.
多Agent系統（MAS）是由一組獨立的但又協同工作的Agent構成，Agent是其基本的組成單元，又是獨立運行的實體。MAS通過信息使若干個Agent保持獨立完成某一問題求解的能力，多個Agent相互協助以完成更復雜的問題求解。
3 基于智能Agent的網絡教學系統
隨著網絡教育研究的不斷深入，認知理論、建構主義等新的教學理論不斷被引入到網絡教育中。建構主義提倡在教師指導下的以學習者為中心的學習，既強調學習者的主動性，又不忽視教師的主導作用。在這里，教師是學生學習的引導者、幫助者和促進者，而不是知識的提供者和灌輸者；學生是學習的主體，是意義的主動建構者，而不是知識的被動接受者和被灌輸的對象。目前的網絡教育課程很大程度上是把傳統的教育課程搬到網上，教學方式單一，教學內容沒有很好的針對性。
結合Agent技術，我們提出了一種新型的網絡教學系統模式。如圖1所示：
圖1 基于Agent的網絡教學系統模型
該系統可以采用B/A/S模式，即瀏覽器Browser/Agent/中心服務器Server。客戶端利用瀏覽器上網，這樣不需要為不同的客戶端安裝不同的客戶程序，為復雜的分布式應用提供了統一的環境。中間層是各種Agent，負責溝通客戶端和服務器。
3.1學生信息庫：用來記載每個學生的基本特征和學習特征，基本特征包括：姓名、登錄號、口令等；學習特征可以包括：學習的時間、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，為了節省存儲空間，學習特征可以記載最近幾次。
3.2知識庫：包含基本的學習資料和測試資料，是系統的基礎和核心。能對每一個學習者提供專業的最大的資源數據，并可以通過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和擴充，主動從網絡上獲取相關的信息，重組成為更有意義的知識。
3.3教師Agent：當教師登錄后，系統自動生成一教師Agent，這是教師與整個教學系統的接口。通過這個Agent，教師可以較好地實現與整個教學系統的交互，對教學的過程進行相關的指導和監控。
3.4學生Agent：當學生登錄后，系統自動生成一學生Agent，用來輔助學生與系統交互，引導學生的學習，并在學習過程中根據學生的實際情況，從教學策略庫中尋找合適的教學策略給學生以指導，在學習結束后將學生的學習結果返回學生信息庫。
3.5個性分析Agent：學生登錄后，系統也隨之生成個性分析Agent。個性分析Agent通過調用學生信息庫，查看學生以往的學習記錄，根據這些記錄為學生本次學習呈現最初的學習資料。個性分析Agent在學生的整個學習期間要不斷地分析學生學習狀態，為用戶的下一步學習做相應的準備。個性分析Agent還負責將本次學習的最終分析結果返還給學生信息庫。在學生的整個學習期間，學生Agent和個性分析Agent之間要不斷進行交互。
3.6問題求解Agent：對學生提出的某些問題進行解答。要求智能化的程度較高，應該在其他Agent的幫助下實時給出較為滿意的答案。如果有一些無法回答的問題則可以求助于教師。
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3.7評價Agent：可以自動生成針對不同學習者的測試題，來對學習者的學習水平進行評價，其根本目的在于為改進課程的模式和內容提供依據。
3.8管理Agent：負責從總體上協調各個Agent，對整個的教學情況作宏觀的調控。
以上列出來的這些Agent只是一些示范性的例子，并不表示覆蓋了Agent的全部。在網絡教學系統逐漸完善的過程中，將包含更多的Agent和資源。
基于智能Agent的網絡教學系統的實現，我們可以采用Java語言開發。因為Java的安全性和可移植性，簡化了Agent的開發，Java字節碼能夠在任何具有Java虛擬機的硬件環境和操作系統平臺上運行。
另外XML（Extensible Markup Language：可擴展標記語言）以其良好的數據存儲格式、可擴展性、高度結構化、便于網絡傳輸等特點，現已成為網絡發展趨勢的主流技術之一。XML提供了豐富的語法來存儲數據、攜帶數據和交換數據，能方便地在獨立的平臺之間交換數據和針對特定的應用定義自己的標記語言。Agent采用Java實現并且包含XML對象，稱為XML Agent。它具有以下特征：智能性，通用、簡單的數據交換等。XML Agent將邏輯和數據封裝在一起，在網絡間移動，能在具有Java運行環境的節點直接處理。
4 基于智能Agent的網絡教學系統的特點
Agent應用到網絡教學系統中，主要的優點有以下幾方面：
4.1實現了“個性化”教育
利用Agent的智能性可以針對每一個學生的學習情況，采取不同的教學方式，提供不同的教學資源，改變了傳統素質教育的“一視同仁”，實施了個性化教學。
4.2人性化的交互界面
Agent引入后，教學系統和學習者的交互方式將發生根本的變革。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，充分調動了學生學習的積極性和主動性。
4.3增強了系統的可維護性和可擴充性
系統中的多個Agent是相互獨立而又彼此聯系的實體，易于維護和擴充，從而提高了整個系統的可維護性和可擴充性。
5 結束語
現在發展網上教學的關鍵不是從物理意義上擴大網絡范圍，而應該改善現有網上教學系統的性能。Agent技術的引入，使遠程教育的智能化水平得到了質的提高。隨著網絡環境的不斷完善和智能Agent技術的逐漸成熟，基于智能Agent的網絡教學系統將是未來網絡教學的發展方向。
參考文獻：
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【關鍵詞】高中信息技術 理論課 教學建議
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2016）10B-0144-02
高中信息技術課的理論課是整個信息技術教學的基礎，在學生的學習中具有重要的地位，是學生需要掌握的基本的信息技術理論知識。學生只有掌握了理論知識，并將其與實踐操作結合起來，才能提高自身的信息技術素養，提高信息技術實踐技能。然而高中信息技術理論課枯燥乏味，學生對理論學習感覺單調，提不起興趣，教學效果不甚理想。對此，教師應分析高中信息技術理論課的特點，深度挖掘高中信息技術理論課的內容，采取多樣化的教學策略，讓課堂變得豐富多彩，讓學生能夠從中獲取更多有用的信息知識，提高教學效果。
一、信息技術理論課的特點
（一）理論知識點繁多
高中信息技術理論課涉及的知識面廣、點多，有基本的概念、原理，有網絡基礎知識，有程序設計，等等，信息技術理論課各個知識點相對獨立，模塊性較為突出。理論知識點看似簡單，實則抽象難懂。它雖然不像別的學科那樣聯系緊密，但各個知識點之間也存在一定的關聯性。學生學習完某一個知識點之后，也能夠在原有知識的基礎上學習新的知識。因此，教師要讓學生掌握這些知識，在教學時就要講究方式方法。只有這樣，學生才能掌握知識并應用知識。
（二）理論知識內容抽象
在信息技術教學中，常常會遇到一些抽象的信息技術知識和概念，教師較難用言語表述出來，學生理解起來十分困難，如計算機病毒、網絡協議、開放式系統互聯等。學生在學習過程中，對這些概念的含義不甚理解，也不知道它們之間有什么聯系與區別。這些概念、定義較為抽象，因此學生更愿意選擇學習操作技術，并對此感興趣，而不去理會相應的理論知識。
（三）學生基礎不同，教學存在困難
有的教師認為，高中生已經具備了一定的信息技術基礎，但實際上由于學生的基礎不同，因此存在差異，如操作技能的差異、學習經歷的差異、學習態度的差異等。教學時，信息技術基礎較差的學生需要掌握的內容較多，一時之間難以完全接受，由此教師感到任務繁重。基礎較好的學生會覺得所學內容過于淺顯，有的甚至是熟悉的知識，因而學習興趣不大。種種因素導致教師在設計教學內容、制訂教學進度、確定教學重難點方面出現困難，從而影響教學效率。
二、信息技術理論課的教學原則
（一）以課標理念為指導，以考試大綱為參考
首先，課標是教師實施信息技術教學的基礎，它對高中信息技術教學的性質、教學目標、教學內容做了規定，并且給出了相應的教學建議，對教師的教學活動具有一定的指向和引導作用。因此，教學信息技術理論課時，教師要依據課標的要求設計教學、實施教學、開展評價，掌握教學要求和教學目標，并有針對性地實施教學。其次，高中信息技術課程會考或等級考試的內容既有理論知識，又有實踐操作，教師要以考試大綱為參考，在備課時重點把握學生考試時需要掌握的理論內容，同時結合信息技術會考或等級考試的內容、試題特點、試卷結構等，設計教學內容，進行教學評價，使學生通過考試達到畢業要求。
（二）以學生為主體，促進學生的發展
學生是教學的對象，也是學習活動的主體，因此，教學活動要體現學生的主體地位，促進學生的發展。首先，教師要依據學生的學習水平、學習特點、個性需求等，設計符合學生需求的教學內容，并對教學內容進行適當的調整，對重點內容進行精講，多進行師生互動，引發學生學習的興趣，培養學生的信息技術素養。其次，教學抽象難懂的知識時，可以先讓學生接觸與學習相關的具體形象的事物，調動學生的已有知識和經驗，使新知與舊知建立起聯系，從而抽象出相應的知識概念。另外，教師還要選取學生喜聞樂見的教學方式，促進學生的個性化發展。
（三）以教材為依據，拓展課程資源
教材是教學的依據，高中信息技術理論課程不僅有教材，而且還是相應的輔助教材，如教參、視聽材料等。教學前，教師要熟讀教材，全面掌握教材內容、結構，確定教學目標、教學重點和教學難點；教學時，要充分利用教材，必要時可對教材里的內容順序進行調整，對教學內容進行取舍，還可以進行相應的拓展、延伸，豐富教學內容。由于信息技術教材版本多樣，教師在教學中可多參考其他版本的教材、視聽資料或教學網站，整合教學資源，取其精華為我所用。
三、信息技術理論課的教學建議
教學高中信息技術理論課，教師純粹地講解理論知識，要求學生認真傾聽，未必能夠收到良好的教學效果。教學時，教師必須學會分析學生的學情及信息技術理論課的特點，通過整合教學資源，以課標和考綱為依據，采取多樣化的教學方法開展教學，引發學生學習的興趣，從而提高教學效率。
關鍵詞 多Agent;個性化;智能教學系統;知識樹
中圖分類號 G424 文獻標識碼 A文章編號 1674-6708(2010)17-0048-02
0 引言
隨著計算機和網絡技術的發展,網絡教學得到了越來越廣泛的應用,它克服了傳統教學受時空制約的缺點,使得廣大師生可以異地異步完成交互式自主性教學活動。但目前大多數實際運作中的系統都是非智能化的,簡單的將完全相同的課件呈現給參與學習的所有學生,無法實現“因人施教”和“因人施測”,因此將人工智能領域的Agent技術與網絡教學結合起來,對在網上進行的自適應學習,自適應測試進行研究,為遠程教學技術拓展了新的發展空間。
1 Agent技術
Agent技術是近幾年人工智能(DAI)等領域研究的熱點之一,并且已經在計算機應用領域得到了廣泛的應用。Agent是指在分布式系統或協作系統中能持續自主發揮作用的計算實體, 它能作用于自身和環境,并能對環境做出適應性的反應。他具有這樣的特性:
1)交互性:Agent和其他Agent(也可能是人)通過某種Agent語言進行交互;
2)自主性:能在無外界直接操縱的情況下,根據其內部狀態和感知到的(外部)環境信息,決定和控制自身的行為;
3)反應性: Agent能夠感知外部環境并做出適當的反應; 適應性是指Agent根據目標、環境等的要求和制約作出行動計劃,并根據環境的變化,修改自己的目標和計劃;
4)協作性:多個Agent可以通過規劃和合作共同完成一個任務,在合作過程中,遇到沖突時能夠相互通信和協商。
2 基于多Agent的智能化網絡教學模型
在解決實際問題的過程中,單Agent受其知識、計算資源及其與其他Agent相互關系的限制常常不能解決一些大型、復雜的現實問題,因此多Agent的出現并成為研究的主流是必然的。在多Agent系統中,各Agent相互協商和協調以完成某一共同任務,其中每個Agent可以根據負載變化和其它Agent的情況,來協調自身的行為,對實現目標和資源的使用作合理的安排和調整,以避免沖突。在本系統中設計了多個Agent,用來實現網絡教學系統的智能化、個性化。
本系統采用3層結構:
第1層是基于瀏覽器的表示層,主要指用戶瀏覽器,是用戶直接面對、交互的部分。登錄教學系統的用戶有3種身份:系統管理員、教師、和學生,不同身份的人對教學系統具有不同的權限。
第2層是中間層,主要包括了一個針對教學各個環節的多Agent系統。這些可以分為3類:
1)管理Agent:包括登錄/注冊Agent,協調Agent;
2)用戶Agent:包括學生Agent,教師Agent,管理員Agent;
3)任務Agent:包括學習Agent,作業Agent,答疑Agent,考試Agent和個性分析Agent。
第3層是數據層,數據層用來存放所有的數據,通過服務器對數據進行查詢、管理、維護、備份等常規操作。包括用戶信息庫、知識庫、學習策略庫、問題答疑庫和試題庫等數據。
3系統關鍵技術
3.1 基于知識樹的教學策略的選擇
本系統采用知識樹來表示學生知識和領域知識,樹中的每個葉子結點表示這課程的一個元知識點,學生在學習的過程中,創建一棵學習知識樹,學生通過的知識點被添加到這棵學習知識樹中。只有當學生知識樹與專業知識樹完全一致的時候,學生才算是完成了這門課程的學習。但對不同的學生,要求不一樣,對這門課知識點的掌握程度也不相同。針對這一點,可以將專業知識樹按照學習難度的不同生成相應的教學目標子樹,簡稱教學知識樹,不同的學生只要掌握了相應教學知識樹中的所有知識點就算是完成了這門課程的學習。專業知識樹根據確定的學習難度適當增加或減少教學知識樹對應于具體知識內容的葉子結點,從而形成初始教學知識樹。教學知識樹展示了當前系統要求學生學習的內容,其葉子結點的增減是對教學策略調整的響應,也是對學生學習內容的動態規劃。
本文分別采用學生知識樹和教學知識樹來記錄學生知識和教學目標,為了記錄學生對知識的掌握情況,為學生知識樹中每個葉子節點設置一個屬性MD反映該元知識點的掌握程度,取值分別為0、1、2。當MD=0時,表示沒有掌握該知識點;當MD=1時,表示已經基本掌握該知識點;當MD=2時,表示對該知識點掌握得很好。
當學生主動向系統提出要學習某一個知識點,根據學生提出的目標知識點,在教學知識樹中找出此知識點的預備知識點的集合,再在學生知識樹中檢查這些預備知識點的學習狀況,若預備知識點集合中的知識點已基本掌握,則學生可以開始學習該知識點。
3.2個性化選題策略分析
系統的根本目的是要呈現給學生一個個性化的學習空間。接下來分析如何根據學生的能力選擇合適的練習題目。
l)用戶登錄并驗證身份;
2)若用戶身份是學生,則選擇本次將學習的知識點和難度;若不選擇,系統將根據上次的學習進程為本次學習分配X個相應難度的知識點;
3)從學生個人資料庫中讀取用戶以往的學習記錄,如欠缺的知識點、對某一知識點的認知層次(用難度來標記)、應該達到的認知層次等;
4)將這些信息放入一維數組中,數組中元素是結構體類型,包含三部分:知識點、目前的認知層次、要達到的認知層次。如下所示:
StudyRecord{Knowledge:char[100];
L1:int;
L2:int:}
其中Knowledge表示欠缺的知識點或本次選擇的要學習的新知識點,L1表示學生在欠缺知識點方面的認知層次,新知識點在這一項為空;L2表示這個知識點應達到的認知層次。
5)若數組中元素未讀完,則按下標順序讀取數組的一個元素,否則轉(10);
6)根據5)的讀取結果從題庫中選取一道合適的題目呈現給用戶;
7)分析用戶的做題結果;
8)如果己經達到一定的認知層次,則轉5),練習下一個知識點;
9)如果未達到一定的認知層次,根據分析結果再從題庫中選取一道合適的題目呈現給用戶,直至達到某一認知層次為止,轉5);
10)開始新知識點的學習,新的學習將不斷重復7)、9)兩步;
11)結束。
4 系統的特點
1)控制不再集中本系統中所提供的學習過程以及學習的規則雖然也由系統設計者預先制定,但教學過程相比上一代更有彈性。整個過程由師生雙方其至是更多方共同完成,學生可以通過Agent表達自己的意見。通過把控制權力從教師手上分流到學生以及所有參與者手上使系統更具協同性。
2)系統具有一定的智能性比如系統能夠根據對學習過程的評估,對不同能力的學生或者不同級別的學生采取不同的學習策略,對應的教學資源也就相應改變。
3)強調因材施教利用Agent的智能性,記錄分析學生的學習情況,根據他們的認知水平,調整課程難度。水平高者,課程難度適當增加或者加快課程進度;水平低者,則適當降低難度或減慢進度。這樣能最大限度地挖掘每個學生的潛力,改變傳統教育的“一視同仁”,實現個性化教育。
4)系統的可維護性和可擴充性好系統中的多個Agent是相互獨立而又彼此聯系的實體,易于維護和擴充,從而提高了整個系統的可維護性和可擴充性。而且,系統是在J2EE技術基礎上完成的,J2EE本身與平臺無關,具有可移植性,所以本系統適用于不同的平臺。
5 結論
與傳統的網絡教學系統相比,基于多Agent的網絡教學平臺為個性化學習提供了一個良好的學習環境,它可以充分調動學生的學習興趣,提高學生的創新能力,改善教學效果,真正實現網絡教學的個性化、智能化。智能性的多Agent技術的應用,為學習過程提供人性化指導和導航,大大提高了學生的學習效率。
參考文獻
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關鍵詞:智能Agent;網絡課程；Zeus
一、前言
隨著網絡多媒體的廣泛使用，教學用的知識和學習材料將可以進行不同的組合，以更多的方式呈現給學生，以適應學習者不同的知識背景和需求。因此，網絡上的教學過程可以突破傳統教育資源和教育方法的限制，學生可以根據自己的知識水平和時間情況安排學習計劃和學習進度，實現傳統教育無法做到的“個性化教育”。同時，人工智能技術的引入，使得網絡教學系統可以記憶、分析學生的學習狀況及興趣，進而更為有效地指導學生更好地學習，做到“智能化教育”。
我們認為，優秀的教學過程必須能夠根據教學目標、教學內容和學生的具體情況，智能性地選擇教學策略，并動態地調整教學的微策略。基于這種思想，在教學過程中，我們運用策略Agent根據學生學習進度等信息，智能地選擇教學策略；運用策略協調Agent進行學生偏好的微策略動態調整；用教學Agent和教學協調Agent進行教學內容的個性化呈現，以達到智能化教學的目的。
針對不同的專業領域，多Agent系統的軟件實現一般有如下幾種方法：第一種，采用通用多Agent系統支撐平臺――即通用多Agent支撐平臺，可減少開發的工作量，但是由于底層已經被屏蔽，因此，針對某個專業領域的通用支撐平臺，其適應性和可擴充性較弱；第二種，自主開發底層接口――按照專業領域的需求，從底層開發Agent系統可得到支撐專用系統的最大的靈活性，但是相應的增加了開發的工作量；第三種，采用已有的底層接口――代碼的回收利用和重復使用是開發人員必須考慮的問題，參考已有的支撐平臺，并在此基礎上開發專用系統，不僅可以大大減少工作量，而且也可獲得相當的靈活性。
根據Agent系統的特點，本系統選用流行的Java語言作為開發語言，在比較了多種Agent開發平臺之后，基于平臺綜合評價和代碼的公開性，選擇Zeus系統作為底層開發的工具，并在底層的基礎上，開發專用的基于多Agent的網絡課程教學系統，最后將其應用在《家畜繁殖學》（新世紀網絡課程建設工程項目）網絡課程上。
Zeus設計開發平臺（The Zeus Agent Building Toolkit）是英國電信實驗室智能Agent研究小組綜合了現有的Agent技術規范，用于快速開發協作式多Agent系統的設計開發平臺。它希望通過定義一套標準的單個Agent功能結構以及多Agent通訊協調的體系，使用戶能夠擺脫復雜而繁瑣的對Agent底層結構的定義工作，從而關注于對應用問題的設計與實施，使用戶能夠快捷的開發出協作式多Agent的應用系統。Zeus系統嚴格遵循FIPA97規范，系統的Java源程序全部公開，以方便用戶研究與擴展。
二、 Zeus的安裝
（一）安裝Zeus所需的JDK環境
Zeus是免費的，它的安裝程序的獲取非常簡單，在英國電信實驗室提供的鏈接處（more.省略/projects/agents.htm）可以自由下載。因為Zeus平臺是基于Java的，需要在jdk支持的環境下才能運行，這里我們使用的是jdk1.5.0。當我們安裝了jdk1.5.0，在 Ms-Dos狀態下輸入javaversion命令，屏幕上會顯示當前安裝的jdk1.5.0的版本。否則，編輯Autoexec.bat文件，在最后加上一行Set path=C:\\ jdk1.5.0\\BIN（假設jdk1.5.0安裝在c盤）。
重新啟動計算機，此時jdk1.5.0已正確地安裝好了。
（二）安裝Zeus系統
在Ms-Dos狀態下，輸入java zeusinstall命令,Zeus的安裝類文件開始進行自解壓并開始自動安裝。安裝完畢后，Zeus軟件中就包含了設計Agent所需的所有工具。在利用這些工具前，還需要編輯Autoexec.bat文件，在文件尾部正確地設置類路徑，即加入以下幾行：
set class=C:\\jdk1.5.0\\lib\\tools.jar;C:\\kdj1.5.0\\lib\\dt.jar;
set classpath=C:\\Zeus\\lib\\zeus.jar;C:\\Zeus\\lib\\gnu-regexp;
這里假設Zeus安裝在c盤。此時，Zeus軟件才算完全地安裝完畢，可以用java zeus.generator.AgentGenerator命令，啟動Zeus Agent Generator進行 Agent應用開發。圖1為Zeus Agent Generator編輯器界面，可以用來對本體論，智能體、任務等進行合法定義，并產生多Agent系統的框架代碼，從而進行Agent系統的創建。
三、Zeus開發多Agent網絡課程
在對多Agent的網絡課程軟件系統進行分析、設計以后，就可以開始系統的創建過程。Zeus有一套完整的面向Agent的方法學,除了提供支持多Agent系統運行的類庫以外，還提供了界面友好的多Agent編輯工具，幫助開發者對本體論、Agent、任務等進行合法定義，并產生多Agent系統的基礎框架代碼，在此基礎上，再由開發者去具體實現自己需求的功能。
（一）創建本體
為了便于寫出合法的本體論，Zeus提供了一個本體論的編輯和分析工具（Ontology Editor）來輔助建立領域本體論，啟動Zeus Ontology Editor（圖1中第二行圖標）中的New、Save和Edit圖標則可分別新建、存盤并編輯系統本體論，圖2為系統編輯的全部Ontology。
（二）創建Agent
本系統抽象出教學、管理、界面、策略及協調5大Agent。啟動Zeus Agent Editor（圖1中第三行圖標）中New圖標開始創建并編輯Agent。我們以協調Agent的微策略協調為例，簡單介紹創建Agent的過程。
A.定義Agent規則參數：首先設定Agent并發執行任務數和規則提前期。任務數越多，規劃提前期越長，消耗的系統資源就越多，我們將其分別設置為3個并發任務和25個時間粒（Time Grain）。
B.定義Agent任務：我們假定策略協調Agent只有一個任務：制定輸出教學微策略。這一階段需要為任務指定前提、結果、約束、成本、持續時間等元素。
C.定義Agent組織結構：策略協調Agent在整個系統中和教學Agent、策略Agent同屬于普通成員，屬于伙伴關系。它上邊有盟主管理Agent，下邊有底層成員界面Agent。
D.定義Agent協作方式：策略協調Agent服從管理Agent的指令，與策略Agent等對等實體協作的是基于合同競標的協作方式。
圖3顯示了策略協調Agent從規則參數、任務、組織結構到協作方式的定義。
（三）代碼生成及執行
根據每個階段的任務，利用Zeus可視化開發工具將建模分析中設計的主體、智能體以及智能體之間的協作、組織關系、任務等一一進行描述后，需要生成實現代碼。單擊圖1中Generate Agent Code按鈕，選擇正確的保存路徑操作系統，單擊左上角的Generate,則自動生成了Agent的Java代碼。Zeus自帶瀏覽器可觀察代碼的執行（圖4）。
四、課程整合
系統集成環境：系統以Windows 2000 Server為服務器端系統平臺，以Tomcat4.0為Web服務器，數據服務器采用SQL Server 2000，以JBuilder IDE為Java、JSP、XML等的編程工具。另外還用到DreamWeaver網頁制作工具，Photoshop、Flash等圖像、動畫處理工具，流媒體制作加工工具等。
系統采用B/A/S三層邏輯結構，我們在課程開發的時候，表示層和數據層較多地使用了XML技術，將數據和用戶界面盡量做到標準和個性化。Agent層使用上述Zeus系統開發的多Agent程序代碼。
整個系統整合過程采用了基于Java的web開發技術，主要有Applets（可以被瀏覽器下載并在瀏覽器上運 行的Java小應用程序）、Servlets（可以處理客戶請求的運行在服務器端的Java應用程序）Java Server Pages（一種擴展的servlet技術）、JDBC(一組API，定義了訪問數據源的標準java類庫)、JavaBean(基于Java的軟件組件)、Java RMI(遠程方法調用，是Java環境下實現分布式對象處理的常用技術)等。（圖5）
五、結論
總之，網上教學系統的復雜性、多用戶和并發訪問等特點以及教學的個性化和智能化的特性都很適合于用Agent技術來解決，用智能Agent理論來構建網絡課程應完全可以實現適應性學習和智能化教學。本研究借助Zeus多Agent開發平臺，簡單地模擬了多Agent教學系統，系統還不是很完善,還需要進一步深入研究。
參考文獻：
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一、激發興趣是首要策略
關鍵是要實現學生學習機器人從“身向往之”到“神向往之”的改變，也就是，學生從一開始的興趣點是機器人的外在性、神秘性到后來喜歡機器人的內涵特點。在教學中，依據教學內容，借助幻燈、錄音、錄像等現代化教學手段，給學生看一些國際國內的比賽視頻、圖片等資料，創造一個寬松、和諧、活躍的課堂氣氛。不僅可以豐富、映證和深化教學內容，而且可以調動學生的情緒，引發學生積極主動探求知識的興趣。
在教具的運用上，用新穎的機器人產品來吸引學生、啟發學生。如：一次我特地向某機器人公司借樣新產品“機器狗”。在一節課上我給學生展示了這只狗，讓它在講臺上走了一圈，并且邊走邊搖頭搖尾巴。學生們看到很奇怪，覺得很有意思。我就說：“你們上來看，但是要告訴我它的工作原理。”“啊，原來和木偶一樣啊”，很多同學有這樣的感觸。最后，我告訴大家“很多簡單的東西的原理或者通過幾樣東西的組合就可能得到意想不到的結果，這也是創新。”當然還可以利用另外的方法來吸引、激發學生的興趣，創設情景、組織討論、巧妙設疑、運用競賽等。
二、整合課程是重要策略
（1）與信息技術相整合。信息技術包括計算機技術和通信技術，現在中小學的《信息技術》教材中技術內容一般是信息的來源和獲取、信息加工、信息管理、信息傳遞和信息交流，而通信技術在教材中沒有體現。而機器人涉及編程、傳感器、機械結構、人工智能等多門學科，幾乎涵蓋了信息技術的各個方面。教育機器人能夠極大地豐富信息技術教育的教學內容。教師可以向學生介紹機器人的發展和應用狀況，使學生理解智能機器人的概念和工作原理。這些都可以為學生進一步學習相關知識打下基礎。另外，程序設計也正是中小學校信息技術學科教育的重要內容之一。外形可愛的機器人，友好的人機交互界面，豐富多彩的虛擬環境，能使以往枯燥的程序設計變得妙趣橫生。
（2）與傳統課程相融合。在傳統的課程教學中，可以引入機器人，給傳統課程注入新鮮血液， 增加新活力，如數學、物理、音樂等。在音樂課上，我們可以通過對機器人進行一定的編程，安裝發聲器，機器人就會跟著音樂唱歌，還可以對機械結構進行調整，一邊唱歌，一邊跳舞。
（3）與課外活動相結合。教育機器人還可以作為學生課外活動的好朋友。教師可以組織有興趣的同學組成機器人小組， 利用課余時間開展各種機器人活動， 參加各類機器人比賽， 使他們在娛樂的過程中學到先進的機器人知識， 提高綜合能力， 培養團隊精神。
三、優化器材是必不可少的策略
在器材方面要有合適的選購，有嚴謹的管理，還要有器材的創新。
（1）選器材。教育機器人要為教學服務。因此，教育機器人首先應該具備良好的教學適用性，應當“易教益學”，教育機器人的零部件要盡量堅實耐用。為了培養學生的動手能力和創新精神，教育機器人要有一定的可擴展性，要“可拆可裝”， 但并不是拆得越散越好，零件越多越好，也要考慮學生的時間，所以教育機器人各零部件的集成度要適中。此外，還要考慮機器人具有較好的性價比。
（2）管器材。機器人課堂教學中除使用核心模塊外，一般還要用到各種各樣的零配件。學生在裝配機器人、調整修改、欣賞學習、搬運等過程中容易出現零配件缺損，為此，要制訂好《學校智能機器人操作手冊》和《學校智能機器人活動手冊》，可以以小組的方式發放，要求學生嚴格按照手冊條例使用和管理器材。
（3）器材的創新。有時為了節約成本，教師和學生也可以自己動手制作零件、場地。例如機器人走迷宮，當時是浙江省紹興市上虞區城南中學（以下簡稱“我校”）第一次參加智能機器人比賽，沒有場地，學生就模仿比賽場地用紙板搭建，還有的學生用自己的凳子隨意在地面上組合成一個迷宮。這不僅解決了場地問題，而且學生在組合迷宮的過程中，既要設計機器人行進的路線，分析自己搭建的場地是否合理，又要反思自己的編程設計能否解決問題，這對學生提高分析能力，鞏固知識很有幫助。總之，在機器人活動場地問題上，我校的經驗是“根據學校實際，逐步到位;老師和學生共同設計制作;因地制宜，靈活實施”，從而以較低的代價取得了滿意的課堂效果。