MAS在高校教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用-2019年精選文檔

1、MAS在高校教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用基金項(xiàng)目：本文系遼寧省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)開發(fā)研究與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：978）、遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革項(xiàng)目“基于ABET認(rèn)證的工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式國(guó)際化研究”（項(xiàng)目編號(hào)：259）的研究成果。國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）指岀“建立以提高教育質(zhì)量為導(dǎo)向的管理制度和工作機(jī)制，把教育資源 配置和學(xué)校工作重點(diǎn)集中到強(qiáng)化教學(xué)環(huán)節(jié)、提高教育質(zhì)量 上來(lái)?！痹跀?shù) 字信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及人工智能技術(shù)對(duì)高等院 校教育教學(xué)過程質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，能夠提高管理者的工作效率，也能夠使 高等學(xué)校

2、教育教學(xué)過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)和步驟得以完善， 及時(shí)有效的質(zhì)量 監(jiān)控措施可以有效避免出現(xiàn)教 學(xué)質(zhì)量危機(jī)。1陳艷艷等人利用ASP和ADONE設(shè)計(jì)技術(shù)構(gòu)建基于Web數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)交互式教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控作用，并提出今 后需要進(jìn)一步應(yīng)用人工智能技術(shù)對(duì)測(cè)評(píng)結(jié)果進(jìn)行分析。楊振興等人運(yùn)用多Agent技術(shù)設(shè)計(jì)了軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，明顯提 領(lǐng)域 的運(yùn)用提供了參考。2 , 3目前運(yùn)用人工智能技術(shù)對(duì)高等院校教育教 學(xué)過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的研究比較有限。同時(shí)，在招生生 源開始下降的今 天，整體提高教學(xué)質(zhì)量和技能水平，培育自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，必然對(duì) 教育教學(xué)過程的質(zhì)量監(jiān)控與評(píng)價(jià)提岀了更高的要求。因此，運(yùn)用新的技術(shù)

3、與理論，建立基于多智能體技術(shù)的教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)是有必要的。高了團(tuán)鍵質(zhì)量評(píng)價(jià)的異地同步性和效率， 為多Agent技術(shù)在其他針對(duì)目前高等院校教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控的目的，擬運(yùn)用計(jì)算機(jī)科 學(xué)與人工智能領(lǐng)域的研究成果，即多智能體技術(shù)，設(shè)計(jì)基于多智能體的 高等院校教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有自治性、反應(yīng)性等特、高等院校教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控的目的高等院校教育教學(xué)過程需體現(xiàn)人才培養(yǎng)與科學(xué)研究相結(jié)合，因此具 有動(dòng)態(tài)性、互動(dòng)性、復(fù)雜性、傳播性、特殊性等特點(diǎn)。這 些特點(diǎn)決定了對(duì) 高等院校教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控的目的。第一，對(duì)教育教學(xué)過程中的各種質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行即時(shí)采集，量數(shù)據(jù)綜 合后能夠體現(xiàn)連續(xù)的教育教學(xué)過程

4、事件，保證對(duì)教育教學(xué)過程基本運(yùn)行 情況的觀察及動(dòng)態(tài)分析。第二，對(duì)教育教學(xué)過程中復(fù)雜的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行篩選與分層，具有教 學(xué)事故診斷能力，為制定改善教育教學(xué)過程的具體措施提供可信的依 據(jù)。第三，各級(jí)教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控部門共同參與過程質(zhì)量評(píng)價(jià)活 動(dòng)，并對(duì)評(píng)價(jià)過程中的評(píng)價(jià)目標(biāo)、權(quán)重等因子進(jìn)行信息交互與協(xié)商。4并評(píng)價(jià)，最終實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)過程的優(yōu)化。為實(shí)現(xiàn)上述目的，引入多智能體技術(shù)，建立了基于多智能體的高 等院校教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。5二、基于多智能體的高等院校教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)智能體（Agent）是計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能領(lǐng)域的研究成果，是 具有感知能力、問題求解能力和外界通信能力的一種實(shí)體。

5、1995年,Agent理論專家Wooldridge和Jennings對(duì)Agent進(jìn) 它具有以下主要特征：一是自治性。自治性是Agent最重要的特性之一，可以在沒有 直接的外部調(diào)用或干預(yù)的情況下運(yùn)行，任何其他程序單元無(wú)法訪問其操 作，具有良好的封裝性，因而也具有更高的安全性。第四, 通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)整體數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合行了權(quán)威定義:Agent是一個(gè)基于軟件或硬件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),6二是反應(yīng)性。Agent可以在一定程度上對(duì)其他Agent或環(huán)境進(jìn) 行響應(yīng)，通過觸發(fā)規(guī)則或執(zhí)行定義的計(jì)劃來(lái)更新Agent的知識(shí)庫(kù)，同時(shí)發(fā)送消息給其他的Agento三是協(xié)同性。 在Multi-agent系統(tǒng)中， 不同的

6、Agent具有不 同的能力，協(xié)同工作可以通過Agent之間交換知識(shí)及計(jì)劃的機(jī)制來(lái)實(shí) 現(xiàn)，交互可以在多個(gè)Agent或Agent與人之間完成，用戶與Agent之間可以實(shí)現(xiàn)雙向交談，即用戶對(duì)其期望的操作進(jìn)行定義，Agent對(duì)能力進(jìn)行說明并給出結(jié)果，交互雙方處于對(duì)等地位。四是智能性。處于智能狀態(tài)的Agent要由知識(shí)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述，身知識(shí)庫(kù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行推理，并作出決策。三、基于多在此基礎(chǔ)上，通過使用符號(hào)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)與其他Agent的交互。一般 來(lái)說，一個(gè)Agent很少同時(shí)具有上述所有特性，往往結(jié)合實(shí)際情 況來(lái)開發(fā)包含所需特性的Agent及Agent系統(tǒng)。近年來(lái)，多智能體(Multi-agent)技術(shù)成為分布式人

7、工智 能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并被成功應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。多智能體系統(tǒng)Multi-agent system)是由多個(gè)Agent組成的群體，每個(gè)Agent有組織的、有序的在特定環(huán)境中完成各自承擔(dān)的工作任務(wù)，也可以通過相關(guān)Aagent的通信來(lái)共同協(xié)調(diào)完成特定的任務(wù)。本文根據(jù)Agent的特點(diǎn)，結(jié)合Multi-agent的發(fā)展system趨勢(shì)，針對(duì)高等院校教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控過程的目的及要求，提岀 了基于多智能體的高等院校教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如 圖1所示。該模型采用FDDI模式來(lái)保證高效可靠的通信。在該模型中， 在教育教學(xué)過程的重點(diǎn)環(huán)節(jié)配置一個(gè)質(zhì)量Agent ,如教學(xué)過程Agent、教學(xué)進(jìn)程Agent等，

8、各質(zhì)量Agent能夠完成獨(dú)立的質(zhì)量 檢測(cè)任務(wù)。同時(shí)，各Agent之間能夠進(jìn)行即時(shí)通信，使整個(gè)過程 的控制效果達(dá)到最優(yōu)。過程分析Agent通過與其他Agent通信， 將發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)或命令裝入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后進(jìn)行相關(guān)性分析、 方差分析等，得出教學(xué)質(zhì)量的演變態(tài)勢(shì)，然后將以上結(jié)果存入數(shù) 據(jù)庫(kù)并提供給質(zhì)量評(píng)價(jià)Agent使用。質(zhì)量評(píng)價(jià)Agent從過程分析Agent中得到分析結(jié)果，或從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后在自智能體的高等院校教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的過程分析及質(zhì)量評(píng)價(jià)過程Agent一般分為認(rèn)知Agent和反應(yīng)式Agent。兩者的主要區(qū)別 在于認(rèn)知Agent具有推理能力，可以根據(jù)本體的動(dòng)作和其他Agen

9、t的動(dòng)作進(jìn)行推理。 在本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中， 過程分析量評(píng)Agent和質(zhì) 價(jià)Agent均采用認(rèn)知Agent ,其他Agent采用反應(yīng)式Agent o過程分析及質(zhì)量評(píng)價(jià)如圖2所示。首先，過程分析Agent的接口從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得所需數(shù)據(jù)，通過 控制器進(jìn)入推理機(jī)，推理機(jī)按照知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則，選擇模型 和算法進(jìn)行分析，分析結(jié)果輸入數(shù)據(jù)庫(kù)。入推理機(jī)后，對(duì)數(shù)據(jù)是否處于控制范圍進(jìn)行判斷。例如：對(duì)教學(xué)設(shè)施進(jìn)行維修；按照實(shí)習(xí)廠的實(shí)際情況微調(diào)教學(xué)進(jìn)程；計(jì) 劃運(yùn)行過快或過慢的教師；對(duì)課后輔導(dǎo)、答疑及作業(yè)批改 監(jiān)督授課 進(jìn)行檢查與考核；對(duì)學(xué)生的日常及期末考核成績(jī)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，使 教與學(xué)的過程實(shí)現(xiàn)更好地配合等等。再次，也可以對(duì)

10、數(shù)據(jù)整體的分布情況進(jìn)行分析，在判斷數(shù)據(jù) 是否 符合質(zhì)量要求的同時(shí)，判斷現(xiàn)行的質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)是否符合客 觀實(shí)際。 假如某學(xué)年或某學(xué)期內(nèi)異常數(shù)據(jù)明顯偏高，則考慮調(diào)整質(zhì)量考核標(biāo) 準(zhǔn)，或者對(duì)教師進(jìn)行教育教學(xué)過程培訓(xùn)，這些可以通過給教育教學(xué)過 程的重點(diǎn)環(huán)節(jié)Agent下指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。情況，每月的教室使用情況，教師授課進(jìn)度的跟進(jìn)情況，通過比較使教 育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)管部門對(duì)一段時(shí)期的教育教學(xué)過程質(zhì)量情 況有一個(gè)比較全 面的了解。四、基于多智能體的高等院校教育教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的功能第一，每個(gè)重要環(huán)節(jié)Agent都能對(duì)教育教學(xué)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， 控制器在雙環(huán)上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，所以當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，例如 教學(xué)設(shè)施突 然故障，教其次，分析結(jié)果通過接口從數(shù)據(jù)庫(kù)讀入質(zhì)量評(píng)價(jià)Agent ,輸最后，質(zhì)量評(píng)價(jià)Agent具有查詢功能,例如每月的教師調(diào)課學(xué)設(shè)施Agent可以進(jìn)行快速響應(yīng)，并與相 關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通 信，以降低整個(gè)系統(tǒng)的損失成本。第二，該系統(tǒng)可以通過Agent之間的通信，實(shí)現(xiàn)高度的信息 共 享。例如教務(wù)處在完成過程分析任務(wù)后，可以將結(jié)果發(fā)送至數(shù) 據(jù)庫(kù)共 享，其他部門可以結(jié)合現(xiàn)有的信息資源調(diào)整自