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基于Agent的智能远程教学系统设计

时间：2023-11-22 23:03 所属分类：计算机论文 点击次数：

　　摘要：智能远程教学系统的参与对象为教师、学生及学校管理者，因此，在系统功能模块上需要分为教师教学模块、学生学习模块、教学管理模块。在系统性需求方面，数据存储需要超大存储空间和安全的信息防护措施，在数据调用中需要实时响应的服务器。

　　关键词：智能;远程教学;Agent

　　1.系统总体框架设计

　　本次系统设计采用B/A/S模式的三层架构，分为数据库层-中间代理层-表现层。

　　B/A/S模式下会让访问更加高效，通过三层架构分类，系统不需要为不同客户端服务设计客户程序，可以为提供统一的访问环境。同时客户端还可以借助javaApple来缓解服务器运行负担，增强系统性能。在系统运行中，中间代理层的Agent会实现表现层及数据库层的链接，如借助KQML语言通信来实现各层架构的协调，从而实现系统的有效运行。以中间代理层管理Agent为例，它会对学生信息数据进行提取，对学生的考勤情况、考试情况、学生成绩等生成评估报告，并上传至管理模块。教学管理人员根据评估报告来对学生进行综合评估和打分，从而确定学生阶段性学习表现。

　　(1)数据库层

　　数据库层作为智能远程教学系统的基础，包含教学资源、考试库、作业库、个人信息库等资源。本次系统考虑到高校数据库资源庞大，且专业技术、个人信息、教学资源等方面数据更新迭代较快，采用的是XML数据库，有利于提高管理员信息数据修改查询、删除的工作效率。

　　(2)中间代理层

　　中间代理层分为学生Agent、教师Agent、管理Agent，通过系统账号密码的权限设计，可以对用户进行有效的功能分类。以学生Agent为例，当学习者进行系统登录后，系统会根据学习者上阶段的学习任务和学习计划自动生成学生代理Agent，以此来帮助学习者与系统实现人机交互，高效进入到学习状态中。并且系统还会动态记录学习者的学习情况，从数据库层中挖掘相关信息数据对学生进行引导学习和指导教学，如学习者进行考试模拟时，大数据技术会动态分析学习者答题错误的知识点，从而形成对应的知识点分布图，并通过数据库层知识点资源提取。

　　(3)表现层

　　表现层主要包含智能远程教学系统功能模块，其中包括学生模块、教师模块、管理模块。

　　2.系统主要功能模块设计

　　智能远程教学系统设计旨在实现学习者智慧化学习、教学过程智能化、教学评估动态化，根据学习者的学习、教师教学、管理评估等多方面需求，本系统主要功能模块分为学生模块、教师模块、管理评估模块、人机交互模块。

　　(1)学生模块设计

　　学生模块顾名思义是为学习者提供的学习评语，学生模块需要精准分析出学生的基本学情和综合能力，从而提供个性化的学习服务，通过学习资源智慧化供给、作业习题精准推送、学习计划思维导图制定等方式来引导学习者进入到高效学习状态。学生模块会设计个性化分析Agent、学习辅助Agent等内容，让学生代理成为独立的人工智能个体，在智能远程教学系统中得到个性化、差异化、针对性的学习服务。

　　(2)教师模块

　　教师模块一方面需要考核学习者的学习需求，更是要符合高校的教学课程安排，教师模块主要是依托人工交互模块来进行功能实现。

　　在具体应用中，首先教师根据数据库层的学生学情，结合教学目标，借助系统智能化推理形成教学计划;其次借助人工交互界面来开展直播授课、答疑解惑、专业知识讲解等教学活动;最后借助动态的管理评估模型来优化教学行为和教学模式，为后续教学活动实施提供现实数据支撑。

　　(3)管理评估模块设计

　　管理评估模式是智能远程教学系统的“催化剂”，借助该模块生成的评估报告能够体现出本系统的应用价值和教学效果。在具体功能应用中，学习者能够借助动态的管理评估深度了解自身能力缺陷、专业知识掌握不足等问题，从而增强对学生功能模块的依从性和认同感，有利于提高学生模块的应用效率。教师也能根据智能化评估对自身的教学行为及教学质量做出合理判断，从而更加高效的利用教师模块来提升教学水平。如在教学过程中，管理评估模块会对教师的教学行为、教学过程、学生学习态度、学习进度等进行动态收集，并分析两者的关联性，从而得到教学评估报告。

　　(4)人机交互模块

　　人机交互模块是学生模块、教师模块、管理模块之间沟通的桥梁，借助人机交互模块可以让学习者充分利用系统功能优势完成高效学习。如学习者可通过人机交互模块随时随地链接教师模块，及时解决学习过程中存在的专业知识问题。教师模块会通过在线教师、专家系统等方式完成学习者问题解决，充分满足学习者个性化学习需求。

　　3.基于Agent的智能远程教学系统功能设计示例

　　智能远程教学系统功能包括远程教学数据采集、远程教学通信协议、AI智能课堂、智能教学评价等多方面内容，以下从智能教学评价中考试系统功能设计为示例，论述本次系统功能使用情况。

　　(1)基于Agent的考试模型

　　在考试系统设计中，首先分析考试系统中的重要影响因素，如题库、注册表、评分等因素，并将影响因素的需求进行Agent定义，从而实现考试系统的Agent化，主要有试卷生成Agent、考试Agent、注册检查Agent、评分Agent。如题库-试卷生成Agent，这样可以让整个模型可以高效的生成完成的考试过程。即知识范围题库选择-试卷自动化生成-

　　线上考试-自动化评估-个性化分析的全过程。

　　(2)考试流程及Agent之间相互通讯考试工作流程如下。

　　①考生首先必须要下载考试程序(考试Agent)，从网上下载程序本身可以作为考核的内容之一。下载完成后启动考试Agent,由考生在其界面上输入准考证号。考试Agent启动一个线程，将准考证号发送到注册检查Agent。同时，将准考证号发送给试卷生成Agent。后者收到后，发送一份试卷给考试Agent。考试Agent收到试卷后，开始计时，考生开始考试。

　　②注册检查Agent收到考生的准考证号后，启动一个线程，在注册表中注册，若是合法的考号，则返回考生的姓名和考试类别，显示在考生所在的客户机上。若不合法，则对考生提出警告。

　　③在考生考试期间，试卷生成Agent还负责把评分Agent发送到考生所在机器的指定目录。考试时间到，考试Agent停止与考生的交互，并启动评分Agent对考试结果进行评判。

　　④评分Agent完成评判后，将结果发送到注册检查Agent,由后者将各项结果登记到注册表中，考试结束。

　　在考试过程中，考试Agent需要与注册检查Agent和试卷生成Agent之间进行通讯和数据传输。在实际实现时,本系统采用的是Socket技术，用无连接的数据报通信协议(UDP)来传递信息。在考试Agent和注册检查Agent中均采用专门的线程来实现Agent的“感应器”的功能。考试Agent与试卷生成Agent之间需要传送试卷和评分Agent,传输数据量相对大一些。因此在实现的时候，为了保证数据传输的可靠性，利用Socket技术中面向连接的字节流通信协议(TCP)来传输。

　　结语

　　教育现代化作为教育领域发展趋势，本文通过基于Agent的智能远程教学系统设计，有效解决了当前线上教学平台功能单一、教学功能复杂等问题，通过人工智能技术的融入，可以让线上教学系统更加智慧化、智能化;借助智能远程教学系统提高了学习者的学习效率，充分发挥出教师的教学价值。