基于Internet的智能自适应答疑系统的设计与实现

【摘 要】由于传统远距离教育模式存在许多缺陷，所以适应性学习主流逐渐形成。本文针对适应性学习提出了智能自适应答疑系统这一教育方法，并对系统的设计、学生适应性学习功能、关键技术问题的解决作了明确的阐述。

【关键词】智能自适应；答疑系统；适应性的学习

1 问题的提出

随着Internet的发展，我们可以看到，传统远距离教育模式存在许多缺陷。它是一种以群体为基础的远距离教育和培训模式，它通过图书、音频、视频或卫星单向通信媒介把分散于不同地方的教师和学生联系到一个虚拟的网络教室中，进行集体授课。学生只能面对屏幕上的教师，学生与教师之间缺乏最基本的交互性联系，缺乏必要的课堂气氛，教师的形体语言及教室氛围的促进工作，几乎消失殆尽；面对众多的学生，教师只能在一个起点上进行教学，无法兼顾各个层次的学生，容易导致优秀的学生听得没味、后进学生听不懂的局面，并且教与学分离，收集教学反馈信息困难，无法进行教学诊断和教学评价。综上所述，传统远距离教育模式具有两大局限性：一是教学的单向性，二是教学不能满足个别学员的需求。因此适应性学习主流逐渐形成，可以用不同于传统的方法，使远距离学习更为简单，更为高效，更具有个性化。在这种适应性学习系统支持下的学习，就是适应性的学习。本文提出的自适应答疑系统是根据学生独立学习的情况，进行自我组织、制定施行学习计划，并能控制整个学习过程，对学习进行自我评估，通过Internet建立一个自动网络答疑系统Answer Web，对学生提出的问题进行分析和匹配，自动寻找可能的解答，组合常被链接参考的解答，同时还可以对问题和答案进行统计和分析，并把一些有价值的信息传递给教师，教师通过判断，删除一些不合理的问题以及附加一些正确的解答。所以研究和设计这种智能自适应答疑系统是很有必要的。它不仅改变了系统的教育方法，而且根据自己的需要独立地完成了信息的选取及水平的提高。

2 Internet环境下智能自适应答疑系统的设计

该系统针对某个专业领域，具有一定的智能性。能够解答学生的疑问，帮助学生快速、准确地找到他们真正需要的信息。它既可以作为远程教育的一部分，也可以独立运用问答的方式进行教学。

2.1 智能答疑模块的设计

智能答疑是一个智能适应性的知识库系统，它分自动答疑和人工答疑两大部分，在教学设计阶段，教师将本学科最常见的疑难问题按一定的组织方式存放到领域知识库中，当学生遇到疑难问题时，系统将根据学生提交的问题描述，对领域知识库进行智能搜集，按照检索内容相关程度的高低，将对该问题的解答呈现给学生。主要采用电子邮件或通过Internet征求解答，有人解答后，系统自动将解答发给学生。总之，智能答疑系统是一种支持同步和异步答疑以及讨论的系统。根据功能要求，智能自适应答疑系统主要由服务器端口操作即教师操作、服务器、题库及学生端口等组成。智能答疑系统模块主要包括学生管理模块和教师管理模块。其中学生管理模块主要是处理学生与系统之间的通信问题，学生登录时检查学生管理数据库，若合法，生成相应的学生认知模型，并添加学生列表。学生退出时，从学生列表中删除，并删除相应的学生认知模型。教师管理模块主要是处理教师与系统之间的通信问题。教师登录时，检查教师、管理数据库，若合法，添加教师列表。教师退出时，从教师列表中删除。邮件接口主要进行答疑系统与邮件系统的交互问题。而异步答疑系统的关键组成部分就是系统协调模块。主要完成的功能是学生将提出的问题纳入数据库，同时给教师发送信息；教师或别的同学回答问题后，将答案纳入数据库中，同时给提问的学生发送信息；给教师提供工具，用于对试题的分析。

2.2 适应性学习系统的构建

学生适应性学习主要针对每一个学生的特点选取，由系统自动微观调整。除了答疑系统是主要部分以外，自适应性也是实现功能的必要部分。用学生对学习目标所达到的程度来表示学生的知识水平，学生可以根据自己的需要选用不同档次的试题来检测自己的水平和能力，并检测出自己对所学内容的掌握情况。适应性学习系统的构建如图1所示。

适应性学习方法的核心特征是适合个别需求的学习内容与学习环境的支持，它客观打破了教育测量、智能辅助教学、学习环境支持、学习等方面的不连贯之外，使测验和课程区分不再那么清楚，学习与计算机及通信网络更加紧密结合。

目前的典型适应性学习系统主要有美国的TICCIT，即Time shared Interactive Computer-controlled Information Television，台湾的ITES，即智能学习与测试评估系统等。

3 学生适应性学习功能

在适应学习中，可以实施授业解惑式学习模型，它与传统学习模型相似。学生通过听教师对内容的讲解，或者阅读教师准备的材料来进行学习，当学习遇到疑难问题时，通过智能答疑系统进行交互，并且学习系统提供大量的、与问题相关的信息资源供学生在解决问题过程中查阅、智能答题系统是给学生的帮助并不是直接告诉他答案，而是给适当的启发和提示，这样就改变了学生完全依靠老师和答案的局面，并且可以先自己把问题多研究几遍，也许会产生某些灵感，然后再查找资料，去充实自己的解答，从而激发学生自身的学习兴趣和创造性。但是这样还要防止学生有过强的挫折感，因为每个学生的思维水平不一样，为此要有比较敏感的反馈系统，以便及时给予学生帮助。

智能答疑模块首先列出所有学生的问题，帮助教师查看和管理，当教师选定一个问题后，它可以完成如下安排：

修改问题：看专家和教师认为某个问题可以保留，但是学生提的该问题表达不确切可以修改其问题，使问题更清楚明确。

删除问题：教师可以删除不重要的、过时的或者没有意义的问题，以保持答疑区清洁、有效。

4 关键技术问题的解决

要完成上述的基于Internet智能答疑系统，需要解决几个关键技术问题。

4.1 管理模块中语义网络的匹配

为了支持电子邮件方式的提问查询，在系统的服务器端必须提供包含自动分析、转发邮件的服务程序，要使使用的网络与问题提出形式的先进性相匹配。

4.2 检查时关键词的索引

在用户提交问题时，如果采用的是自然语言方式且没有基于系统提供的模块，此时就需要系统对用户提交的问题进行关键词的提取，采用“长词优先”的原则，参考系统的领域关键词词库对用户提交的问题进行分解。

4.3 管理模块中的检查问题

要找到用户提交的问题的答案，必须对系统的领域知识进行全文检索，此时也要考虑策略问题，系统采用领域知识库中的知识来搜寻答案。

从上面的分析可以看出，要开发的基于Internet智能自适应答疑系统具有一定的智能性、主动性和方便性等特点，提高了学生的学习能力，挖掘了学生的潜力，提高了思维水平，因此具有较高的使用价值。