摘  要： 從Agent的基本概念、性質、結構等入手，討論了基于Agent計算機支持的協同教學環境、學習環境，旨在研究實現網上協同教學、學習的技術，并投入實際應用。
關鍵詞： Agent；計算機；CSCW；CSCT；CSCL

     目前國內對于智能代理、協同教學及協同學習的研究越來越關注，其間討論的內容大多是有關協同學習的一些基本方面，例如：Agent的定義、性質、結構,協同學習的定義、組成、基本模式等，而對于基于Agent或多Agent的計算機支持協同教學(CSCT)、計算機支持協同學習（CSCL）及其實現方式的探討較少。由于協同學習自身的優勢及網絡學習的蓬勃發展，在網絡學習中引入協同學習機制將是一種不可避免的大趨勢。因此研究實現網上協同教學、學習的技術并投入實際應用中，將是一項非常有意義的事情。
1  Agent的基本概念
1.1 Agent的定義
    在計算機和人工智能領域中，Agent可以看成是一個實體。它是通過傳感器感知環境，通過效應器作用于環境。Agent為了達到一定的目標，有著自成規律地執行任務的工作模式[1]。
　Agent是一個具有自主性、社會能力、反應性和能動性等性質的基干硬件或基于軟件的計算機系統（英國的Wooldridge博士和Jennings教授所下定義[2-3]），該定義允許在更寬范圍的環境中設計Agent，而且其中增加了通信要求。
1.2 Agent的性質
    (1) 代理性(Agent)
    ① 它是"代表用戶"工作的;
    ② 它可以把其他資源包裝起來，引導并代替用戶對這些資源進行訪問，成為便于通達這些資源的樞紐和中介。
   (2) 智能性(Intelligence)
   在這方面，智能Agent可以做很多有高技術含量的工作。例如，理解用戶用自然語言表達的對信息資源和計算資源的需求;幫助用戶在一定程度上克服信息內容的語言障礙;捕捉用戶的偏好和興趣;推測用戶的意圖并為其代勞等。
   (3) 自主性(Autonomy)
　一個智能Agent應該是一個程序、一個獨立自主的計算實體。它應能在無法事先建模的、動態變化的信息環境中， 按照用戶提供的參數,搜集用戶感興趣的信息，復雜規劃(獨立)的操作步驟，解決實際問題，在不需要人的即時干預情況下，獨立發現和索取符合用戶需求的可利用資源與服務。
   (4) 機動性(Mobility)
　在網絡計算環境下，一個Agent可以看成是代表用戶駐網絡的常設機構，它可以在網絡上靈活機動地訪問各種資源和服務，還可以就完成特定任務同其他智能Agent進行協商與合作，甚至把自己“遷移”到網絡中的其他主機上去執行任務。這是對網絡安全性、個人隱私性和管理方面的巨大挑戰。
1.3  構成Agent的基本要素
   構成代理的4個要素：感知、行為、目標和環境。它們之間的關系如圖1所示。

1.4 Agent的基本結構
   目標模塊、感知器、信息處理器、效應器和通信機制構成了Agent的基本結構，如圖2所示。

2 CSCW
2.1 系統概述
     近年來,隨著網絡技術的發展和分布式系統的普及應用，計算機技術的具體應用正從傳統的單用戶工作模式向多用戶工作模式的方向發展，計算機支持的協同工作CSCW(Computer-Supported Cooperative Work)就是順應這一發展的產物。CSCW一詞最早是由MIT的Irene Grief和DEC公司的Parl Cashman在1984年提出，用于描述他們正在開展的如何利用計算機支持交叉學科研究人員共同工作的課題，并于1986年在美國Texas召開的第一次國際CSCW會議上正式使用，它的含義是計算機支持的協同工作，是指這樣一個計算機系統，它為完成某一項任務為一組用戶提供一個分布式工作環境[4]。CSCW體現并符合當今信息時代人們工作的群體性、交互性、分布性和協同性等特點，同時，由于CSCW是一個跨學科的研究領域，它涉及到計算機科學、信息科學、社會學、心理學及人類學等多種學科，專門致力這方面的研究工作剛剛開始，目前尚沒有一個確切的定義，有人認為：CSCW是一個致力于研究協同工作的本質和特征，探討如何利用各種計算機技術設計出支持協同工作的信息系統[5]。
     CSCW系統本質上是一個分布式多媒體系統，所以要設計構造一個CSCW系統離不開現有的分布式技術。隨著分布式技術的不斷發展，如異構環境下的交互操作、多媒體技術等，都是CSCW系統的基本需求。所以要設計一個滿足一般性需求的CSCW系統，必須從分布式系統出發。目前的許多研究表明，為了充分利用現有的分布式系統所能提供的一些基本功能，人們提出在傳統的分布式計算機平臺上建立一個“CSCW支持層”，力圖彌補一般分布式系統處理問題的方式不完全適用于CSCW系統的不足。
2.2 通用CSCW系統的層次結構
     從整體上講，CSCW系統的體系結構可分為4個層次，如圖3所示。

     (1)分布環境與服務：是體系結構的最底層，是整個結構的基礎，主要是現有的一些分布功能和服務。
     (2)SPCSCW：該平臺有兩方面的功能，一方面完成一些特定的CSCW的功能，提供協作意識機制，基于角色的信息共享等面向CSCW服務；另一方面還具有管理功能，它不僅能夠管理系統的狀態，而且還維護群體間的動態協作關系，以及基于其上的各種CSCW應用程序之間的關系。
     (3)CSCW應用程序：系統中對各種特殊問題的處理，對各種協作形式的支持都是通過不同的應用程序完成的，這些應用程序位于SPCSCW之上，它們利用平臺提供的各種服務在平臺的統一管理下為群體間的各種協同工作提供全面的支持。
     (4)用戶界面：為確保用戶界面的友好性、管理的靈活性，體系結構中在凡需要與用戶直接交互的地方都提供了一個獨立于語義處理部分的用戶界面，這樣，協同工作中的群體成員就能很方便地通過用戶界面訪問系統，并與其他成員之間進行通信，共享信息，以便共同完成協作任務。
2.3  CSCT
    計算機支持的協同教學CSCT(Computer Support for Collaborative Teaching)是由計算機支持的協同工作CSCW（Computer-Supported Collaborative Work）與協同教學CT(Collaborative Teaching)的理論和方法相結合的產物[4,6]。
    協同的本質是指多個用戶為完成某一項任務而進行的合作。教學活動本身就是一個協同的過程，教師需要了解學生知識掌握的情況，從而及時調整自己的教學方法和教學內容；而學生需要與老師配合，才能學習掌握各類知識和基本技能，從而完成教學計劃，達到教學目的。
2.3.1 CSCT的特點
    計算機支持的協同教學(CSCT)是指分布在不同地理位置的教師和學生在計算機技術的支持下通過共享環境進行協作以實現教學活動的過程。它具有以下幾個特點：
    (1)信息共享和通信　信息共享是協同教學的核心，而通信是實現信息共享的基礎。以備教學使用的各種課件安放在教師站點，而要實現課件的共享，系統還需提供各種通信方式。針對教學活動的特點，可以有點對點方式(包括教師與某個學生間的交互、學生與學生間的交互）和廣播方式(教師與全體學生間的交互)。同時系統還支持多種媒體的傳送，包括文本、圖形、音頻、視頻等，這也是現代化教學必不可少的一些方面。
    (2)分布性　協同教學支持地理位置分布和功能分布。地理位置分布是指教師和學生使用的計算機可以分散在不同的地理位置；功能分布是指教師站點和學生站點各自具備自己的功能，完成相應的操作。
　 (3)人—人交互　傳統的單用戶分布式系統是用戶通過一個接口與系統進行交互活動，分布式系統提供多種透明支持，使用戶感覺到似乎只有他一人在使用系統，即單一的人—機交互。而協同教學實現的是教師與學生間的交互，即人—人交互。在這種交互方式下，教師與學生能互相感知對方的存在、行為及狀態，這是與傳統的非協同系統的主要區別。人—人交互方式通過人—機、機—機、人—機3個步驟實現。
　 (4) 協同與自治　協同教學環境下，教師與學生相互依賴、相互協作以共同完成教學任務，同時教師和學生又扮演不同的角色，擔負不同的職能。
2.3.2  CSCT環境及工作過程
    (1)環境與模型
    在教學活動中，教師是主導，負責設計教學活動、實施和調整教學內容及方法，學生是主體，學生的學習圍繞著教師進行。所以，在具體教學過程中采用協同式教學模式，并將人工智能等領域中有關Agent系統、多Agent系統的技術引入協同式教學。其基本模式如圖4所示。

　 基于Agent的協同式教學是利用Agent來管理和實現整個教學過程。這里的Agent是指軟件Agent，即具有自主性、協作性，并能幫助人類完成一些特定任務的計算機程序。Agent的這些特性恰好與協同教學的特點相吻合，因此有效地將兩者結合起來，有利于實現協同式教學過程。
    (2) 協同教學的工作過程
    一般地，CSCT的工作過程大致可分為登記（注冊）、（實施）教學、退出（注銷）3個步驟。
    登記（注冊）：教師在教師站點登記（注冊），相應的教師Agent根據教師清單進行核實、驗證，若無此教師的歷史記錄，則教師Agent在教師清單中添加有關該教師的信息。學生在學生站點登記（注冊），學生Agent驗證用戶身份，若合法，則學生Agent將該學生的有關信息提交給教師Agent，教師Agent負責查詢學生學習記錄清單，若為新注冊學生，則在清單中為該用戶添加一項，并對其進行初始化。
   （實施）教學：CSCT是對現實教學的一種模擬，但在許多方面又優于傳統的教學模式。由于計算機技術、網絡技術、協同技術及Agent技術的引入使得協同教學具有更大的靈活性,而且充分體現了因材施教的特點。CSCT的具體教學活動主要有：授課、提問、討論、測試等。
    在CSCT環境中，加入教師Agent與學生Agent，不僅能方便地為教師和學生提供反饋信息，而且能發現學生的能力、特點及潛力，并能引導學生進行主動、積極、創造性的學習。
　 退出（或注銷）：學生在學習完或注銷本次學習時，由學生Agent負責通知教師Agent，并將本次的學習記錄提交教師Agent。教師Agent負責在學生學習記錄庫中填寫或更新相關信息。
2.4 CSCL
2.4.1 含義
    計算機支持的協同學習CSCL(Computer Support for Collaborative Learning)是由計算機支持的協同工作CSCW(Computer-Supported Collaborative Work)與協同學習CL(Collaborative Learning)的理論和方法相結合的產物。
　最近幾年，CSCL技術興起，它有各種教學理論模型的支持。進入20世紀90年代以來，CSCL獲得了廣泛的關注，第一次CSCL國際會議1995年在美國召開，至今已有5次。許多學者分別從不同角度對CSCL進行了探討，包括協同學習的理論、協同學習的交互方式、支持協同學習的工具軟件、協同學習團體的組織、虛擬教室的構建等等[7，8]。一些項目已實現了相應的系統，如WEBCT等。
   CSCL是集計算機技術、信息技術、教育學、心理學、社會學等為一體，在CSCL平臺的支持下,學生們可突破地域和時間上的限制，進行同伴互教、小組討論、小組練習、小組課題等合作性學習活動，從而使學生們獲得的知識緊密地結合起來，使處于不同年齡、時間、地點的人們開展協作學習成為可能。
　CSCL的最終目的是學生對新知識的獲取。當前，由于科學技術飛速發展，交叉學科不斷涌現，CSCL的支持平臺正好為跨學科、跨領域的學習提供了條件。
2.4.2  CSCL基礎
   CSCL主要用來支持協作學習,因此它的研究必須在一定的協作學習理論的指導下進行。有許多學習理論可以被CSCL借鑒，包括行為主義學習理論、認知主義學習理論、人本主義學習理論、社會文化理論， 建構主義學習理論、自規范學習、導向認知、認知學習、面向問題的學習、認知靈活性理論、分布式認知。所有這些理論都是基于一個假設：個體是活躍的因素，他們在一個有意義的上下文環境中主動地尋找和構建知識。計算機支持的系統是認知的工具，通過相關的技術將個體組合成以形成智慧的聯合，共享學習成果，解決人類活動記憶容量的限制，CSCL可以作為一個構件工具提供資源并且提高個體的認知能力。
2.5 基于Agent的 CSCL網絡環境
2.5.1 特點
   利用Agent來構建網上協作環境，就是在協作學習的環境中嵌入Agent模塊來更好地實現各部分功能。基于Agent的網上協作學習環境如圖5所示。

   通過基于Agent技術的網上協作學習環境的運作方式可以看出：整個過程中信息的交流、傳遞都是基于Agent來實現的，由于Agent能夠通過與學習者的交流了解學習者自身的特點，并做出反應，得出并紀錄和修改學習者的學習特征、學習風格及判斷學習者的知識水平等，從而使整個學習環境具有個性化、智能化的特點。
    (1)個性化
    通過使用學習者Agent,記錄學習者的學習個性特征，如學習能力、學習方式、學習的水平等，此后根據這些參數組織學習內容和生成學習界面提供給相應的學習者，使得學習者的學習內容和學習界面均具有個性化的特征。
    (2) 智能化
       在引入Agent之后,可以在沒有教師角色的情況下實現動態的智能分組、動態的組織學習內容和動態的生成學習界面等，所有這些都是智能化的特性。
2.5.2  運作方式
    整個基于Agent 的網上協作學習實施過程如下：當總任務提交給基于Agent的協作學習區后，基于Agent的協作學習區或參與協作學習的教師,將任務劃分成相應個數的子任務，然后分配給各個協作學習小組Agent；協作學習小組Agent相互合作完成子任務后，將結果提交給協作區，由協作學習區將所有結果有機匯總、綜合，形成最終成果，并提交給總任務結果接受器，之后由教師組織全體協作學習者對結果進行分析、評價以及各小組解決問題思路方式的評判、學習等。當然，如果有多個協作學習區,各協作區之間還可以進行交互、合作、交流等活動。
    基于Agent的網上協作學習的具體實施過程主要有：學習者登錄注冊、小組劃分、任務分配、協作學習的實施、成果匯總、評價幾個階段。
    本文從Agent概念入手，構建了CSCT、CSCL環境，為網上協作學習者提供了一個具有個性化、智能化的網上協作學習環境，以期得到更好的協作學習效果。
參考文獻
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