Educational Technology & Society 5(2) 2002
ISSN 1436-4522
pp. 187-197

Интеллектуальные агенты как средство автоматизации роли преподавателя

Щедрина А.А.
Международный научно-учебный центр ЮНЕСКО НАН и МО Украины Украины
shched@phys.semicond.kiev.ua

АННОТАЦИЯ
Данная статья посвящена проблеме автоматизации роли преподавателя в дистанционной системе обучения. Ее решениwе представлено с использованием технологии мультиагентов на основе использования системы взаимодействия клиент–сервер. Система позволяет вести учетные записи пользователей (контроль, прохождение материала и т.д.), проводить тестирование, общение и на их основе представлять направляющую информацию обучаемому. Особое внимание уделяется мультиагентным технологиям в дистанционном образовании.

Ключевые слова
интеллектуальный агент, мульти – агент, дистанционноый курс, системы обучения.

 

Повсеместное использование современных информационных и коммуникационных технологий радикально изменило подход к обучению. В классической системе заочного обучения существовал ряд неразрешимых проблем, которые приводили к постоянному поиску новых направлений. Основной из этих сложностей являлась невозможность постоянного интерактивного общения. Очевидно, что у любого студента могут возникнуть вопросы по мере прохождения обучения и он захочет их обсудить либо с преподавателем, либо с сокурсниками. Можно использовать почту (как во многих случаях и велось общение с обучаемыми), но сразу возникает вопрос времени, причем довольно сложно отвечать сразу на десятки писем. Можно связаться по телефону, но тут невозможно общение группы людей. Можно просто встретиться, но не каждый имеет личный самолет. В настоящее время с использованием всемирной сети Internet стало возможным общение людей в real–time, находящихся в разных точках планеты. После вышеупомянутой классификации проблем общения видны пути их решения в коммуникационном плане [Petropoulakis L., 1998] . В связи с каждой из них в компьютерном мире появились направления для исследований, многие из которых завершились создание стандартов интерактивного общения. Все они делятся на две категории:

В каждой из этих категорий может существовать один из видов: Программами–решениями стали всем известные chat, forum, e–mail, ICQ, MS Message.
Все вышеупомянутые решения дали толчок к возникновению нового направления в реализации систем дистанционного обучения, ориентированного на использование: Сразу становится очевидным отличие данных систем от ранее принятых. Средства интерактивного общения дают возможность постоянно иметь контроль над действиями обучаемого и направлять его в дальнейшей работе. При всех положительных сторонах появились и свои сложности. Нагрузка на каждого преподавателя стала несоизмеримо велика. В старой системе имелся «рубежный» контроль, при котором преподаватель должен был проверить определенное количество студентов по одной и той же системе оценок и мерок знаний — он не знал особенностей каждого обучаемого. Теперь же каждый обучаемый, находясь в центре процесса обучения, постоянно контролируется — степень усвоения каждой темы сразу видна, он задает свои вопросы —финальная оценка проводится по множеству факторов, которые необходимо помнить. Необходимость анализа действий каждого студента и предоставление ему необходимых консультаций по мере его обучения и возникновения вопросов очевидна. Теперь каждый обучаемый получил возможность обратиться с вопросом к преподавателю и получить необходимую информацию. А если обучаемых будет сотня или больше? Какова же при этом роль обучаемого: пассивен он или активен? При пассивной роли обучаемого:
  1. Преподаватель является главным действующим лицом образовательного процесса, который преподносит учебный материал с помощью определенных образов.
  2. Обучаемый, получив теоретическую основу, обрабатывает ее и использует для получения новых знаний.
  3. Преподаватель, пройдя весь материал, контролирует обучаемых для перехода в новую стадию.
При активной же роли: Но в какой мере нужна активность обучаемого? Может ли каждый студент оценить свои способности и возможности и в связи с их анализом выбрать необходимый подход к прохождению материала. В связи с такими проблемами появилась необходимость в специализированных обучающих системах, которые смогли бы взять часть нагрузки преподавателя на себя и реализовать активную модель обучаемого. Технология интеллектуальных агентов [Stoyanov S., Aroyo L., Kommers P.,1998] полностью реализует в себе все необходимые требования к системам такого класса. Перед тем как представить общие концепции системы интеллектуального агента остановимся на основных понятиях необходимых для дальнейшей работы.
Интеллектуальный агент представляет собой серверную программу для организации, управления, анализа, ведения учетных записей пользователей и предоставления соответствующей информации по ним плюс оболочку для навигации и представления знаний [Jorge E., Puricelli F., Bobeff J. 2000]. Агент может быть обучаемым, т.е. перестраивать и дополнять свое ядро по мере работы. В нем также должны быть заложены правила его поведения для всех возможных ситуаций и механизм межагентного взаимодействия.
Интеллектуальные агенты можно подразделить на две основные категории: статические и динамические во времени. Первая категория не изменяет своего поведения во временном аспекте, т.е. анализ ситуации происходит на основе только текущих данных. В такой системе если вы дважды проходите тесты и отвечаете неверно на одни и те же вопросы, вы получите одни и те же баллы в общем подсчете результатов. Данная система не очень эффективна, т.к. она не учитывает изменения в ваших знаниях с течением времени – повторения неудачно пройденной темы или тестов и степени вашей подготовленности по данной тематике. К примеру – в первый раз вы полностью провалили тестирование по теме 1, со второго же раза вы сдали тест – в ваших финальных результатах не будет учтено, что сдали вы со второй попытки и какие проблемы у вас были в данной теме, что может повлечь за собой неподготовленность к следующему материалу. К тому же в таких системах обычно хранится только последняя информация по поведению обучаемого, что также не предоставляет полноты картины успеваемости студента. Второй же тип систем – динамические во времени – проводит анализ текущего состояния обучаемого по полной статистике его предыдущего поведения. В них хранится каждый шаг обучаемого от регистрации до окончания его образовательного процесса. В финале ему выдается интегральная оценка его успехов с учетом всех ошибок, повторных прохождений тем и тестирования. В данной ситуации интересным вопросом для исследования является интеграция всех результатов по одному параметру – степени влияния неудач на общую оценку. При этом в таких ситемах необходимо вводить довольно сложную систему тестирования, которая будет изменять вопросы в зависимости от попытки сдачи. Это необходимо, потому что при прохождении несколько раз одних и тех же тестов нельзя получить адекватной оценки знаний. Существует несколько методик составления интеллектуальных тестов: После введения этих понятий можно остановиться на основных концепциях в реализации интеллектуального агента, позволяющих (рис. 1):

Рис. 1.

С появлением агентных технологий становится понятно качественное улучшение процесса обучения в системе дистанционного образования. Полностью изменились роли обучаемого и преподавателя. Агент берет на себя основную нагрузку по образовательному процессу. Он отслеживает каждое действие обучаемого и хранит его в своей базе данных. В функции агента входит также анализ данных студента. Это означает, что система–агент должна иметь в своем составе «мини модуль искусственного интеллекта» [Trang Dang, 2000]. Каждый студент индивидуален и к нему необходим индивидуальный подход. Система принятия решений должна быть обучаемой. Она должна хранить последствия каждого выданного совета и, анализируя их, составлять план действий на основе полученных результатов (рис 2).

Рис. 2.

После прохождения всех этапов агент предлагает точные рекомендации к дальнейшим действиям. На основе тестирования должны быть указаны слабые места и методики их исправления. Функцией преподавателя является слежение за студентом по его учетной записи и помощь ему в тех случаях, когда система не может ее предоставить, тестирование по индивидуальному плану, когда ответ не может быть проанализирован программой. Примером такой ситуации может быть написание сочинения или изложения. Агент является направляющей «личностью» в действиях обучаемого, его главным помощником и советчиком. Именно такая система разрабатывается в Международном Научном Учебном Центре ЮНЕСКО Информационных Технологий и Систем (Киев, Украина). В частности, разработана телекоммуникационная информационно–образовательная среда (ТИОС) для повышения квалификации преподавателей [Kudrjavtseva S., 2001]. Основой ТИОС являются три дистанционных курса: Все курсы состоят из тем, которые подразделяются на уроки. Каждая тема и урок представлены отдельной html страницей, доступ к которой можно получить с помощью уникального навигационного интерфейса пользователя [Brazier, F., Jonker, C., Treur J., and other 1998] В качестве сред общения используются «Дискуссионный холл» (форум) и «Синхронные встречи» (чат); реализована интерактивная система тестирования. Каждый курс обладает разветвленной системой информации, ориентация в которой иногда может сбить с толку. Контроль сразу всех обучаемых преподавателем был затруднен, из–за большого количества как тем и уроков, так и студентов. Поэтому возникла необходимость в реализации системы–агента, контролирующей образовательный процесс.
Данная система является мультиагентом [O’Riordan C., Griffith J., 2001] — т.е. состоит из нескольких автономных агентов, взаимодействующих по данным или связям [Sheremetov L., Nunes G,1999]. Автономными частями являются: Теперь я коротко остановлюсь на программной реализации вышеупомянутой системы. В качестве www сервера использовался Microsoft IIS 5.0, установленный на систему Microsoft Windows 2000 Server. Серверная реализация агента написана с использованием технологии ASP. Выбор был остановлен именно на ней по причине идеального взаимодействия с www сервером и оптимальных возможностей по взаимодействию с базами данных на основе Microsoft RDS 2.5. В качестве базы данных используется MySQL max 3.23.49. Клиентская часть взаимодействия реализована с помощью JScript. Систему можно увидеть на http://hill.dlab.kiev.ua/study/

Выводы

С появлением интерактивных средств общения в дистанционном образовании начался новый web – ориентированный этап развития. С его приходом значительно изменились роли преподавателя и обучаемого. Преподаватель стал не в состоянии самостоятельно вести большие группы студентов, которые получив возможность общения и активности, полностью их использовали. Появилась необходимость в программных продуктах, берущих часть нагрузки преподавателя на себя, — интеллектуальных агентах. С их помощью реализуется тестирование, помощь и многие другие функции. В Международном Научном Учебном Центре ЮНЕСКО Информационных Технологий и Систем появилась необходимость в такой среде и она была успешно реализована. В ней студент сам строит свои знания, система направляет и тестирует, а преподаватель получает роль наблюдателя с правом вмешательства.
Вышеупомянутые мультиагентные системы качественно улучшат проведение дистанционного образовательного процесса. Особенно самообучаемые системы, которые будут адаптироваться к каждому студенту позволят максимально приблизиться к реальной модели образования. Описанные методики тестирования позволят адекватно оценить знания и эффективность образовательного курса, что поможет при дальнейших разработках. Использование таких систем максимально облегчит нагрузку преподавателя. Особенно эффективно их использование для объемных курсов, с большим количеством обучаемых.

Литература

[Kudrjavtseva S., 2001] Kudrjavtseva S. Supporting the lifelong learning in Ukrainian society through the development and dissemination of telematic-based curriculum for teacher’ training // Proceedings of the International Conference on Telematics and Web-based Education, Telematica-2001. International Volume, 18-21 June 2001, St.Petersburg
[Petropoulakis L., 1998] L.Petropoulakis, Agent-controlled Internet Tools for Computer-based Distant Training in Industry and Education // Dept. of Electronic and Electrical Engineering, Univercity of Strathclyde, Scotland UK
[Trang Dang, 2000] Trang Dang, Interface agent for computer-based tutoring systems, The Mutual Group Inc., Waterloo, Ontario, Canada
[Jorge E., Puricelli F., Bobeff J., 2000] Jorge E. Sagula, Martin F.Puricelli, Gustavo J.Bobeff, Multi-agent system as a support of a computer-based education and training, Univercidad Nacional de LUJAN, Argentina
[O’Riordan C., Griffith J., 2001] Colm O’Riordan and Josephine Griffith, A multi-agent system for intelligent on–line education // Information Technology Centre National University of Ireland, Galway, Ireland
[Stoyanov S., Aroyo L., Kommers P.,1998] Svetoslav Stoyanov, Lora Aroyo and Piet Kommers, Intelligent agent instructional design tool for hypermedia design course // Faculty of Educational Science and Technology, University of Twente, The Netherlands
[Sheremetov L., Nunes G,1999] Sheremetov L. & Nunes G, Multi–agent framework for virtual learning space // Journal of Interactive Learning Research, 1999, 10(3–4), 301–320
[Brazier, F., Jonker, C., Treur J., and other 1998] Brazier, F., Jonker, C. , Treur, J. and Wijngaards, N.J.E ,(). Compositional desing of a Generic Design Agent // G. Luger, L. Interrante (eds.), Proc. of the AAAI Workshop on Artificial Intelligence and Manufacturing: State of the Art and State of the Practice, AAAI Press