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基于d a d e x 协作学习系统的研究与实现 摘要 计算机支持的协作学习( c s c l ) 是远程教育中一种有效的教学模 式，学生通过协作方式进行学习达到学习成果的最大化。目前对于协 作学习系统的研究已经取得了很大的进展，并且开发了一些基于实际 应用需求的协作学习平台。但这些系统在个性化和智能化方面还存在 着一定的缺陷，本文将a g e n t 技术引入到协作学习系统中，以有效地 实现系统协作学习过程的智能化。 本文在研究多a g e n t 技术及其应用开发平台的基础上，设计并实 现了一个基于j a d e x 的协作学习系统。该系统主要设计了学生a g e n t 、 教师a g e n t 和相应的任务a g e n t 模型，并通过实现系统中a g e m 之间 的通信、协作和协调，来构造多a g e m 协作学习系统。学生a g e m 和 教师h g e m 分别代理学生和教师在协作系统中的活动，任务a g e n t 实 现协作系统中的各种协作功能，如分组a g e n t 根据学生的意愿和学生 本身的学习特征实现自动分组，合同网a g e n t 可以实现协作任务过程 中的任务分配和协作者招标等。 文中采用f i p a 合同网协议实现系统中协作任务分配和协作者招 标过程。在合同网评估阶段，本文探讨了协作评估的指标并提出几种 基于不同的协作招标目的的协作评估计算方法。在协作任务完成情况 评估中引入模糊技术，使用模糊综合评判方法进行评估计算。 关键词计算机支持协作学习，j a d e x ，f i p a 合同网，协作，模糊综 合评判 r e s e a r c ha n di m p l e a 征沦j t a t i o no f c o l l a b o r a t i v el ear a n gs y s t e m b a s e do nj a d e x a b s t r a c t c o m p u t e rs u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v el e a r n i n g ( c s c l ) i sa l le f f e c t i v e t e a c h i n gm e c h a n i s mi ne - l e a r n i n gs y s t e m u n d e rt h ec o l l a b o r a t i v e l e a r n i n gs t y l e ，s t u d e n t sc o u l dw o r kt o g e t h e rt om a x i m i z et h e i rl e a m i n g g o a l s n o v a d a y s ，t h er e s e a r c ho nc o l l a b o r a t i v el e a r n i n gs y s t e m sh a s e v o l v e dg r e a t l y s o m e s y s t e m s h a v eb e e n d e v e l o p e d t om e e tt h e r e q u i r e m e n to fa c t u a la p p l i c a t i o n h o w e v e r , m a n yo ft h e s es y s t e m sl a c k o fi n t e l l i g e n c ea n di n d i v i d u a l i t y i nt h i sp a p e r ，a g e n tt e c h n o l o g yh a sb e e n a p p l i e dt oi m p l e m e n tc o l l a b o r a t i v el e a r n i n gi n t e l l i g e n t l y b a s e do nt h er e s e a r c ho nm u l t i - a g e n ts y s t e ma n di t sd e v e l o p m e n t a p p l i c a t i o n 行锄e ac o l l a b o r a t i v el e a r n i n gs y s t e mb a s e do nj a d e xs y s t e m h a sb e e na n a l y z e da n dd e s i g n e d t h es y s t e mi s c o m p o s e do fs t u d e n t a g e n t s ，t e a c h e ra g e n t s ，a n ds o m et a s ka g e n t s t h e s ea g e n t sc o u l d c o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e r ，c o o p e r a t ea n dc o l l a b o r a t i v et o g e t h e rt o i m p l e m e n ti n t e l l i g e n tl e a r n i n g s t u d e n ta g e n t sa n dt e a c h e ra g e n t sh e l p s t u d e n t sa n dt e a c h e r st of u l f i l lt h e i ro w na c t i v i t i e so nt h el e a r n i n gs y s t e m t a s ka g e n tr e a l i z e df u n c t i o n so ft h el e a r n i n gs y s t e m f o re x a m p l e ，t h e i 拍 g r o u p i n ga g e n td i v i d es t u d e n t si n t og r o u p sb a s e do ns t u d e n t s w i l la n d s t u d e n t so w nc h a r a c t e r i s t i ca u t o m a t i c a l l y ；c o n t r a c t - n e ta g e n t s a s s i g nt a s k i nc o o p e r a t i o na n ds e e k i n gs u i t a b l ec o o p e r a t o rf o rs t u d e n t s i nt h i sp a p e r , w er e a l i z et h et a s ka s s i g n m e n ta n ds e e k i n gc o o p e r a t o r u n d e rf i p ac o n t r a c tn e tp r o t o c 0 1 w ed i s c u s ss o m ei n g r e d i e n t so f e v a l u a t i o na n dt h e n p r e s e n ts o m ee f f e c t i v ee v a l u a t i n gm e t h o d sf o r c o l l a b o r a t i v eb i d d i n gd u r i n gt h ec o n t r a c tn e te v a l u a t i o n f u z z ys y n t h e s i s j u d g m e n ti su s e d t oe v a l u a t et h ec o o p e r a t i o nt a s kp e r f o r m a n c e k e yw o r d sc o m p u t e rs u p p o r t e dc o ll a b o r a t i v el e a r n i n g ( c s c l ) ， j a d e x ，f i p ac o n t r a c tn e tp r o t o c o l ，c o o p e r a t e ，f u z z ys y n t h e s i sj u d g m e n t 浙江工业大学 学位论文原创性声明 y9 7 g i ；4 2 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江 工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的 法律责任。 作者签名：徐颍葡 日期：细厂年月f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：徐冠黾 导师签名： 孔i t 日期：肋辞彳月1 日 日期：五协绰占月j 日 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 计算机网络和通信技术的迅速发展使传统的教育模式发生了的变化，一种新 型的教育模式e l e a r n i n g ( 现代远程网络教育) 应运而生。它打破了传统教育模式 在时间、空间等方面的局限性，更大程度的共享和重复利用教学资源，扩大教育 规模，提高了教学的质量和效率。传统的教育模式因其陈旧的教育内容、呆板的 教学模式以及绝对的教师权威，严重的束缚了学生的学习积极性和创新能力。远 程网络教育模式，强调以学生为中心、教师为辅助指导，突出学生在学习过程中 的自主性、创造性和协作性，实现网络化、个性化学习。 协作学习是现代远程教育中比较重要的一种教学方式。协作学习通常以小组 形式组织学习者对一些任务和问题进行协作学习，协作小组中的各个成员在相互 帮助下取得各自的成果，它培养学生通过协作完成学习知识和解决问题的能力。 研究表明，协作学习与个别学习以及竞争学习相比在很多方面更有效。 现有的远程网络教学系统大多仅仅是对传统教学方法的简单翻版，将面对面 的教学网络化，未能充分体现远程教学的个性化、自主化和协作化，难以达到提 高教学质量、改善教学效果的目的。尤其在协作性方面，如果学生无法通过教学 系统进行协作交流和互动学习，将会在很大程度上抑制学生的学习积极性、创造 性，无法培养学生通过协作解决问题的能力和合作精神。协作学习作为一种比较 新的学习方式，对我国的素质教育的推行具有十分重要的意义，但我国对协作学 习的研究无论在理论上，还是实践上都远远不够。因此对协作学习进行进一步深 入地研究是十分必要的。 多a g e n t 技术的发展为解决目前远程教育系统存在的问题带来了契机。多 a g e n t 技术提供了一种新的计算和问题求解的思路，被认为是支持复杂的远程教 学系统的一个比较好的方法。将多a g e n t 技术引入到远程教育系统中，通过a g e n t 的智能性和社会性可以有效的实现教学系统的个性化和协作化学习的功能。因 此，可将多a g e n t 技术结合到远程教学系统中，以期解决现阶段远程教学系统中 存在的缺陷和不足，构造充满个性化的远程教学系统。 目前，国内外对多a g e n t 技术在现代远程教学中的研究与应用已有了一定的 成果，在一些系统中己能够实现局部、分散的交互式、个性化教学，但是较为系 统的应用多a g e n t 技术来实施远程教学、充分利用多a g e n t 间的通信与协作来完成 教学任务的系统还比较少，系统整体的个性化、协作化教学还不理想，并且存在 着不少的问题，从而影响了远程教学的教学效果和教学质量。由于多a g e n t 技术 自身所具备的特性，使其在现代远程教学领域具有较大的理论研究和应用价值， 基于多a g e n t 技术的研究己成为目前远程教学领域的一个重要趋势。 多a g e n t 技术作为近年来计算机应用研究领域中迅速发展的一项新技术己经 取得了相当丰富的研究成果，并在很多领域都得到了广泛应用。在构建协作学习 系统时引入多a g e n t 技术主要基于以下的考虑： ( 1 ) 多a g e n t 技术自身所具备的社会性、自主性、协作性、反应性等特征，适合 于协作学习系统的基本特征要求。 ( 2 ) 多a g e n t 技术在协作学习系统中采用的问题求解方式和计算模式与现实生活 中人们解决问题的方式自然吻合。 ( 3 ) 多a g e n t 系统提供了一种使分散的自治个体间有效的建立联系，并能通过协 调与协作共同完成一些复杂任务的机制。这样一种按需协作、松散耦合的分布式 动作方式对处于动态变化之中的教学系统具有重要意义，非常适合于建立远程教 学系统模型，这点是传统的集中控制模式所难以实现的。 1 2 协作学习研究现状 协作学习是2 0 世纪7 0 年代初兴起于美国，并在7 0 年代中期至8 0 年代中期取得 实质性进展的一种富有创意和实效的教学理论与策略。协作学习在加拿大、以色 列、德国、澳大利亚、荷兰、日本等国家得到广泛地应用，它对于改善课堂内的 社会心理气氛，大面积提高学生的学业成绩，促进学生良好的非认知品质的发展 起到了积极的作用，许多研究表明，协作学习是一种极其有效的教学理论。自2 0 世纪8 0 年代末、9 0 年代初开始，我国也出现了协作学习的研究与实验，并取得了 较好的效果。 1 2 1 国外研究现状 国外对协作学习的研究比较多，无论从理论上还是从实践上都取得了一定的 成果。在国外，教育专家一般把在远程教育中的协作学习称为基于计算机的协作 学( c o m p u t e r - s u p p o r t e dc o l i a b o r a t i v el e a r n i n g ，c s c l ) 或基于网络的协作学习 ( w e b b a s e dc o l l a b o r a t i v el e a r n i n g ，w b c l ) 。其实，w b c l 是c s c l 的一个子集， 但目前w b c l 成为c s c l 发展的主流，因此许多文献中的c s c l & i 指w b c l 。目前， 涉及对c s c l 的理论基础、学习心理、采用的相关技术都己经开展了广泛的研究。 如通过在线讨论的实验跟踪，来分析小组成员是如何分享经验，如何改变个人知 识的，概括在线讨论的价值、特征、相应规范；开发出多种用于支持网上协作学 习的管理系统，支持协作小组完成讨论、角色扮演等协作学习的功能。 美国西北大学的群体可视化学习系统是比较有特色的研究计划，此计划的目 标是建立一个对科学学习的电子化社区，社区聚集了教师、学生、科学家、博物 馆教育研究者等，通过参与者之间的交互学习和协作，以提出问题、解决问题的 2 方式，来进行大气科学和环境科学的学习活动，并建立一个双向的、共享的虚拟 学习环境，学生利用共享的可视化协作工具，共同存取分散各地的资料，达到科 学理论协作视觉学习( c o l l a b o r a t i v ev i s u a l i z a t i o n ) 。 加拿大萨斯喀彻温省大学计算机科学系的k u m a r 对本国的协作学习作了全面 的调查研究，对国外的协作学习作了全面介绍。他在作了大量文献综述的基础上， 提出了协作学习的六个维度，分别是：协作交互作用的控制、协作学习的任务、 协作学习环境的设计、协作学习环境的角色、协作的范围和支持协作的教学方法。 这六个维度对解释协作学习和开发协作学习系统具有一定的指导意义。 但国外这些研究和相应的支持系统大部分也只是在探索和发展之中，对协作 学习的支持并不是很全面，没有形成非常成熟的理论、规范和统一的标准。另外， 最为重要的是，对于如何吸引学生在远程、孤立的环境中进行协作学习以及学习 者的心理变化还没有策略性建议和有效的解决方案。 国际上优秀的网络教学学习支撑平台很多，其中有许多已经增加了支持协 作学习的模块，典型的有： ( 1 ) w e b c t 是由b r i t i s hc o l u m b i a 计算机科学系开发，包括会议系统，在线聊 天，学生学习过程跟踪，小组项目组织，学生自我评价，成绩管理与发布，访问 控制导航，课程内容搜索等功能。 ( 2 ) w i s h ( w e bi n s t r u c t i o n a ls e r v i c e sh e a d q u a r t e r s ) 是由美国p e n n s y l v a n i a 州 立大学开发，包括课堂管理、电子通信、课程公告牌、电子白板、实时音频系统、 邮件列表等系统模块。该系统的特点是提供教学资源管理服务，网络教学功能是 通过一些通用的工具来实现的。 ( 3 ) p r e p 是p r e p a r a t i o n 单词的首字母的缩写，它是一个在c a r n e g i em e l l o n 大学 开发的写作工具。p r e p 使用两维的文本表格，类似于展开的表单，在这里学习 者独立工作。文本被分割成水平的、每个学习者都可以处理的部分。学习者可能 会对它的各部分进行评论、重写或编辑。另外，允许他们浏览其他学习者处理的 部分。这样，通过使用p r e p ，学习者开发了他们自己的文本部分，也能了解其 他人的工作。经证明，p r e p 在处理诸如类型、句子分析和段落结构等小收益的 写作问题时很有用，而对于诸如全面组织和文档结构这样大型的问题上用处较 少。 1 2 2 国内研究现状 远程教育中的协作学习在国内的研究还是一个新兴领域。我国的教育工作者 已经注意到了协作学习这一教学策略的重要性，并开始了积极的研究工作。如北 京师范大学的黄荣怀教授及其学生，他们对协作学习做了较为系统的研究，主要 研究的内容有：协作学习的理论方法、协作学习的组态研究、协作学习的系统模 型、协作学习的动机因素和协作学习在现代教育技术培训中的应用等。由北京师 范大学网络教育实验室开发的w e b c l 嘲( w e b b a s e dc o o p e r a t i v el e a r n i n g ) 平 台是一个全面支持协作学习的网络教学支撑平台，它提供了学习风格测量、分组、 学习、交流合作、学习效果评估和协作绩效评估等功能；该系统以建构主义学习 理论和系统论为指导，充分发挥学习者的主观能动性和为学习者创设良好的学习 环境，便于学习者建构他们的知识体系。 此外，李克东教授在协作学习的教学设计方面也做了一些研究；其他人也 作了一些针对协作学习在各个领域的应用研究，而对协作学习理论本身的研究相 对较少。这些研究对我国协作学习的发展做出了一定的贡献。 总而言之，我国在协作方面的研究还处在初级发展阶段，研究力度远远不够， 研究的成果也相对比较少。目前很多教育技术工作者和研究人员，不断学习借鉴 国外相关的研究理论和先进经验，努力地探寻适合我国教育背景的协作学习方 法。 1 3 本文主要工作 随着计算机支持的协作学习系统的应用和需求的不断发展，针对现有协作学 习系统的局限和不足，本课题研究了多a g e n t 系统及其通信和协作技术，并在此 基础上研究设计了一个基于j a d e x 的智能协作学习系统，本文的主要研究内容和 工作包括以下几个方面： ( 1 ) 研究基于j a v a 的多a g e n t 系统开发框架j a d e 和j a d e x 。在了解这两个系 统的平台构造、通信机制、平台操作的基础上，学习运用该系统构建具体a g e n t 的方法，并掌握如何在平台上实现多个a g e n t 之间的通信和协作的编程方法 ( 2 ) 设计并实现了一个基于j a d e x 智能协作学习系统。包括整个系统的平台体 系构架、协作学习系统的结构模型、协作流程模型和协作过程模型等并为多 a g e n t 协作学习系统的主要用户a g e n t 和任务a g e n t 给出具体的模型定义。 ( 3 ) 研究了协作系统中多个a g e n t 之间的协作类型和方式，实现了用f i p a 合同 网进行任务协作分配和寻找协作者的过程。 ( 4 ) 在合同网标值评估过程中，基于不同的协作招标目的提出几种协作招标评 估计算方法，并引入模糊综合评判方法对协作任务完成情况进行评估。 1 4 论文的组织 本文总共由六个章节组成，每个章节的主要内容如下： 4 第一章绪论部分介绍了协作学习的研究背景和目前国内外的研究现状，并探 讨了将多a g e n t 技术引入协作学习系统的研究意义。最后简要介绍了本文的主要 研究内容和所做的工作。 第二章主要介绍了协作学习以及计算机支持的协作学习( c s c l ) 的相关理论， 包括c s c l 的概念、基本要素和基本模式等。在本章中还对协作分组的分组原则 以及协作小组的构建方式作了相应介绍。 第三章主要介绍多a g e n t 系统的相关技术。在本章中对于协作学习系统所使 用的f i p a 通信规范、协作技术以及协作任务分配的合同网协议作了详细介绍。 本章后半部分阐述了协作学习系统所基于的多a g e n t 开发框架的基本原理。 第四章具体描述一个多a g e n t 协作学习系统的设计过程，包括系统平台模 型、系统的结构模型、协作流程模型和协作过程模型。在协作过程模型中分别对 三种协作类型的具体协作过程和协作系统中每个模块的功能做了详细的介绍。对 协作学习系统中的几个主要的a g e n t 模型，给出具体的功能描述和模型定义。 第五章介绍了协作学习系统的实现。文中运用f i p a 合同网协议进行协作任 务分配和协作招标的具体实现，并采用模糊综合评判的方法对协作任务完成情况 进行评估。最后通过一个具体的实例描述系统的启动和运行过程。 第六章对本文工作的总结和下一步工作的展望。 2 1 协作学习( c l ) 第二章协作学习相关理论 2 1 1c l 定义 目前，协作学习( c o i i a b o r a t i v el e a m i n g , c l ) 还没有一个统一的、标准的定 义。 国外对协作学习的定义有很多种，一般都是研究者个人本着对协作学习研究 的目的对协作学习的定义加以限定。j o h n s o n 给出的定义为：“协作学习是一种 采用小组学习的教育方式，使学生一起学习，以达到最大化地实现各自的学习目 标。”嘲协作学习还有以下的定义方式：“协作学习是鼓励学生积极参与有效学 习过程的一种教学策略，它包含了一系列的教育方法。”嘲 国内对协作学习的定义主要有三种： ( 1 ) “协作学习是学生以小组形式参与、为达到共同的学习目标、在一定的激 励机制下最大化个人和他人习得成果，而合作互助的一切相关行为。”“1 这是北 京师范大学信息技术学院黄荣怀教授给协作学习下的定义，也是目前我国被广泛 认可的对协作学习的定义。 ( 2 ) 北京大学计算机系欧阳臣教授对协作学习所作的定义如下：“协作学习是 一种学习方法。在这种方法中，学习者以多人为单位进行学习，以提高学习的效 率。在协作学习过程中，个人学习的成功与他人学习的成功是密不可分的，学习 者之间保持融洽的关系、相互合作的态度，共享信息和资源，共同担负学习责任， 完成学习任务。”嘲这个定义说得比较通俗易懂，相对于黄荣怀教授的定义来说， 定义内容比较细化，但概括的不够，作为定义来讲，不够精练。 ( 3 ) 华南师范大学李克东等给出的定义为“协作学习是一种通过小组或团队的 形式组织学生进行学习的一种策略。小组成员的协同工作是实现班级学习目标的 有机组成部分。”埘这个定义相对比较简化。 2 1 2c l 组成要素 协作学习通常由四个基本要素组成，即协作小组、成员、教师和协作学习环 境。 ( 1 ) 协作小组协作小组是协作学习模式的基本组成部分，网络虚拟课堂中的 学生组成协作小组之后，虚拟课堂就不再以每个学生为单位，而是以协作小组为 单位，教师面对的是每个小组的学习，不再是单个学生的学习。小组划分方法的 6 不同，将直接影响到协作学习的效果。协作小组的划分对于协作学习能否达到预 期效果，起着至关重要的作用。 ( 2 ) 成员成员即学习者，他们是按照一定的分组策略分派到各协作小组中去 的。人员的分派依据许多因素，如学习者的学习成绩、知识结构、认知能力、认 知风格、认知方式等，一般采用互补的形式有利于提高协作学习的效果。学生之 间存在着很大的差异性，将不同类型的学生组成协作小组，使得协作小组成员之 间进行协作、竞争学习。协作组成员在协助对方的同时，自己也得到相应的提高， 同时，在竞争过程中可以激发学习积极性，达到小组成员共同提高的目的。 ( 3 ) 教师教师在协作学习模式中并非可有可无，而是具有十分重要的地位。 这里的教师是协作过程的指导者、监督者，是学生协作学习的帮助者和促进者。 他促进学生间的互动、保证协作的进行，监督学生的行为，为学生提供帮助，解 答他们协作中出现的问题。此外，教师还对学生进行评估和总结，评估学生完成 任务的情况并反馈建议。 ( 4 ) 协作学习环境协作学习是在特定的环境中进行的，这个环境主要包括组 织环境、空间环境、硬件环境和资源环境。组织环境是指协作学习成员的组织结 构，包括小组的划分、小组成员功能的分配等；空间环境是指协作学习的场所， 即虚拟课堂和互联网环境等；硬件环境是指协作学习所使用的硬件条件，如计算 机支持的协作学习系统平台、基于互联网的协作学习系统等；资源环境是指协作 学习所利用的资源，如互联网、学习资源库、学生记录库、问题数据库等。 2 2 计算机支持的协作学习( c s c l ) 计算机支持的协作学习( c o m p 劬小s u p p o n e dc o l l a b o r a t i v el e a r n i n g ，c s c l ) m 就是由c s c w 和c l 的理论与教育方法结合而成的一种新的学习方法。这种学习 方法不仅让学生利用计算机环境解决问题、学习有关知识，而且以小组形式组织 分工合作。既有合作与相互帮助的一面，又有竞争与达到目标的一方面。 2 2 1c s c l 概念 计算机支持的协作学习是指利用计算机技术( 网络和多媒体) 来辅助和支持 的协作学习。借助多种类型的信息网络，一方面可以实现远程交互式授课、交互 式讨论和辅导等，使人们可以不受地域与时间的限制使用优秀的教学资源；另一 方面可以通过协同式工作，由一群体异地的共同完成某教学内容或学习任务。 计算机支持的协作学习( c s c l ) 与协作学习( c l ) 相比，有以下及各方面 的扩展：啪 ( 1 ) 学习空间的扩展在协作学习中，各种形式的交互都会产生在协作环境里， 而计算机网络令协作学习突破地域束缚，变成一种大环境下的学习，极大的促进 7 了学习的社会化。由于不同领域的学习者有不同的知识背景和认知方式，使得他 们从不同的角度分析和解决问题，能建构起新的或更深层次的理解。 ( 2 ) 协作规则的法制化传统的协作学习环境下，协作关系和协作规则容易受 到人为因素影响。计算机支持的协作学习环境中，协作的建立是由计算机相关技 术搭建的协作平台实现的，协作规则被客观的强化了，能保证了协作的稳定和控 制权的合理分配。 ( 3 ) 学习资源的极大丰富基于计算机网络的学习环境，能轻易的接入互联网， 这使计算机支持的协作学习环境拥有丰富的资源。 2 2 2c s c l 基本要素 计算机支持的协作学习克服了传统教育模式的许多缺点，然而要使协作学 习取得成功，使学生学习效果最大化，必须考虑以下几个要素： ( 1 ) 积极的相互依赖每个小组成员的努力对小组的成功都是必须和必不可少 的，同时每个成员对共同努力的成果都有各自的贡献，因为他们拥有各自不同的 学习资源。积极的相互依赖包括：目标相互依赖、资源相互依赖和角色相互依赖。 ( 2 ) 促进性的互动为了达n d 组的目标，成员之间应相互鼓励以完成共同的 任务。成员间应相互提供有效的帮助，相互交换所需的资源和信息并加以处理， 给其他成员提供反馈，以提高他们今后的绩效；对其他成员的工作提出意见和建 议。总之，通过相互协作和激励，促进相互的良性互动，为小组目标作出最大的 努力。 ( 3 ) 个体职责个体职责是指小组成员在整体任务中所扮演的角色以及该角色 所承担的职责，总体任务由教师设计。个体职责表现在对每个成员的行为进行评 估，把结果反馈给个人和小组，每个人都对小组作出应有的贡献。个体职责是确 保所有成员在协作学习中提高实际能力的关键。 ( 4 ) 社交技能它指的是小组成员之间的协作交流能力。为了协调彼此的努力 以达到共同的目标，成员之间必须彼此了解、信任；正确地、清晰地与其他成员 交流；互相接受与支持；建设性地解决冲突。 ( 5 ) 小组自加工小组自加工是小组在协作学习过程中自评估和改进的过程。 小组需要在一个确定的时间里来讨论他们的共同目标及如何维持成员间有效的 工作关系，最终目的是提高小组成员工作的有效性以达n d 组目标。 2 2 3c s c l 协作模式 一般的协作学习基本模式主要有七种：竞争、合作、伙伴、角色扮演、辩论、 问题解决和设计，其中应用比较多的是前四种。 竞争是指两个或更多的协作者参与学习过程，并可以有教师参加，教师根据 8 学习目标与学习内容，对学习任务进行分解，由不同的学习者“单独”完成，看 谁完成得最快最好。由于学习者的竞争关系，学习者在学习过程中，会很自然地 产生人类与生俱来的求胜本能，所以学习者在学习过程中会全神贯注，使学习效 果比较显著。 合作是多个协作者共同完成某个学习任务，在任务完成过程中，协作者之间 相互配合、相互帮助、相互促进，或者根据学习任务的性质进行分工协作。学习 者对学习内容的深刻理解和领悟就在这种和同伴紧密沟通与协调合作的过程中 逐渐形成。 伙伴指协作者之间为了完成某项学习任务而结成的伙伴关系，伙伴之间可以 对共同关心的问题展开讨论与协商，并从对方那里获得问题解决的思路与灵感。 学习伙伴之间的关系一般比较融洽，但也可能会为某个问题的解决产生争论，并 在争论中达成共识，进而促进问题解决。 角色扮演是让不同学生分别扮演指导者和学习者的角色，由学习者解答问 题，指导者对学习者的解答进行判别和分析，角色扮演的成功将会增加学习者的 成就感和责任感，并可以激发学习者掌握知识的兴趣与积极性。 辩论是协作者之间围绕给定主题，首先确定自己的观点，然后双方围绕主题 展开辩论，辩论模式特别有利于培养学生的批判性思维。 问题解决模式需要首先确定问题，问题解决过程中可以采取多种方式，如竞 争、合作、辩论等，问题解决是协作学习的一种综合性学习模式，它对于培养学 生的各种高级认知活动和问题解决与处理的能力具有明显的作用。 设计是基于学习者综合能力培养和面向过程的协作学习模式，由教师给定设 计主题，该主题强调学习者对相关知识的运用能力，如问题解决过程设计、科学 实验设计、基于知识的创新设计等。 2 3 协作学习分组 在计算机支持的协作学习中，协作小组的组成是一个比较重要的环节，分组 的过程使得学习者由个人状态转变为有机结合的协作组状态，合适的分组是协作 学习进行的前提。分组的好坏将对协作学习的效果有直接的影响，下面我们对协 作学习分组的策略进行分析。 2 3 1 协作学习分组原则 协作小组的组成方式可以有很多种，具有不同学习目标的协作小组的分组方 法应该是不同的，然而协作小组的分组一般都遵循以下几个原则嘲： ( 1 ) 协作性原则 计算机支持的协作学习的目的是为了高质量、高效率的完成学习者的学习目 9 标，而协作正是这种学习方式的一个核心内容，我们进行分组，也必须要保证协 作组的成员之间能进行良好的协作。怎样才能达到良好的效果呢? 这就需要在分 组时充分考虑到每个学生的学习风格、学习态度、学习类型和学生之间的关系。 各成员之间有了电好的协作，才能高效完成协作目标。如果学生之间不能协同配 合，就不能保证学习效果的最优化。 ( 2 ) 目标性原则 计算机支持的协作学习分组时要根据小组实现的最终的目标来考虑如何进行 分组，根据学习目标的不同，要进行不同的分组。我们要根据学习目标的不同， 对学生进行有效、合理地分组，遵循目标性原则正是为了保证分组的最优化，使 学习效果达到最佳，如果不遵循目标性原则，学生学习就缺少方向性的指导。 ( 3 ) 互补性原则 计算机支持的协作学习在分组时，要考虑学生之间的差异性和互补性，只有 充分了解学生之间的互补，保证小组内部的异质，才能有助于小组成员之间的交 互和协作，使学生可以从不同角度与层面来建构知识意义，为实现最终目标做好 准备。这样，当小组成员协作完成某个任务时，根据学生之间的互补性进行任务 分配，可以更好的完成协作目标。 ( 4 ) 公平性原则 这一原则是指计算机支持的协作学习在分组时，不仅要求每个协作组内成员 之间能力和知识水平不能相差悬殊，而且协作组之间也要进行同质分布，在互补 性原则的基础上，进行公平分组，才能保证组内成员之间以及各小组之间的公平 竞争，最终形成在竞争中合作，在合作中竞争的良性循环。 2 3 2 协作小组构建方式 通过对国内外协作学习小组构建模式的研究，发觉有多种协作小组构建方 式，其中应用较多的主要的有伙伴式、任务式和兴趣式三种。协作小组一般由 4 - 6 人组成，在创建协作组时，应尽量将具有相近学习内容或学习目标的学生组 织安排在同一个协作组。 ( 1 ) 伙伴式小组 在学习过程中形成的比较固定的长期协作小组，这种协作小组可以贯穿于整 个学习过程中，直至小组成员主动退出学习小组。伙伴学习小组中成员一般比较 固定，小组成员间相互比较熟悉。伙伴式小组成员一般具有相同或相近的学习目 标，成员之间存在一定的相互依赖性，他们在学习过程中互相交流、协作和竞争。 伙伴式协作学习可使小组成员在学习过程中互相督促和帮助，最终达到共同进 步。 ( 2 ) 项目式小组 1 0 因完成某个项目的需要而形成的短期协作学习小组。它主要是教师根据学习 内容的需要，提出一些具有研究价值的项目或课题，教师将项目作为整个任务进 行任务分解，然后将子任务分配给协作组中的成员。项目式协作组中，小组成员 之间是一种有机的相互独立性，每个成员通过查资料、做实验独立的完成项目的 一部分。而且分配给每个成员的任务要求分工明确，便于评估；另一方面，成员 之间也要进行交流、讨论，互相沟通，互相帮助，共同完成整个项目。 ( 3 ) 兴趣式小组 兴趣式协作小组，是一种临时性协作关系，时间可长可短，可以由学生自发 形成，内容可以是学习中遇到的问题或大家共同感兴趣的话题。这种协作组在组 织上相对比较松散，小组中的成员可以有完全不同的学习目标，他们只要有共同 的兴趣和话题就可以组成协作小组。在兴趣式小组中，协作组成员就某一问题展 开讨论，给出答案或解决问题的建议。这种协作学习方式扩大了参加协作学习的 人数，集思广义，非常有易于扩展学生的知识面，问题的及时解决也会增加学生 学习积极性。 2 4 本章小结 本章首先简要的介绍了协作学习的基本概念，随后主要阐述了计算机支持的 协作学习( c s c l ) 的相关理论，包括c s c l 概念、c s c l 的基本要素以及c s c l 协 作的基本模式。最后介绍协作小组的分组原则和构建方式等内容。 第三章多a g e n t 技术及系统开发平台 3 1 多a g e n t 系统( m a s ) 多a g e n t 系统( m u l t i - a g e n t s y s t e m ，m a s ) 是由多个a g e n t 个体构成的系统， 一般这些a g e n t 通过网络基础设施交换信息，实现交互和协调，形成一定的社会 群体和组织机构，并表现出个体a g e n t 不具有的社会性。由于a g e n t 个体的相对 独立性，因此m a s 是一个松散耦合的a g e n t 群体。通过a g e n t 交互协调形成的 m a s 整体，其总体的问题求解能力大于各个a g e n t 个体所具有的问题求解能力 的简单相加。m a s 具有如下特征： 对于整个系统来说，处于其中的每个a g e n t 都只具有不完全的信息和有限的 信息处理能力。 没有全局性控制，每个a g e n t 能独立自主、自治处理问题。 e 数据是分散的，数据不是集中式处理，而是分布式的。 信息处理过程( 如计算或推理) 是异步的。 3 2f l p aa g e n t 通信 在m a s 中，a g e n t 之间的协作与协调是实现问题求解的关键，而a g e n t 之 间的协作与协调都离不开a g e n t 之间的通信。f i p aa g e n t 通信的基本单元是f i p a a c l 消息，f i p a 提供了一组标准的高层交互协议来规范a g e n t 通信，平台必须 为a g e n t 的通信提供一种消息传输机制，确保通信的进行。 3 2 1f i p aa g e n t 通信语言( f i p aa c l ) 在a g e n t 通信语言中最著名的也是目前应用最广泛的是k q m l ( k n o w l e d g e q u e r ya n d m a n i p u l a t i o n l a n g u a g e ) 和由欧洲的智能物理a g e n t 基金会( f i p a ) “” 于1 9 9 7 年提出的a c l ( a g e mc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e ) 1 1 a 这两种语言具有一 定的相似性：均基于s p e e c h a c t 理论；都与传输协议及内容定义语言无关；有相 同的消息结构和相似的消息属性域等。而它们最重要的区别在于各自所提供的述 行语( p e r f o 瑚a t i v e ) 集合不同。 f i p aa c l 是消息的外部语言，包含一套消息类型，每种消息类型都有其形 式化的语义描述。一般来说，一条f i p a a c l 消息由述行语、通信的参与者、消 息内容、会话控制几个要素组成。其中述行语是消息必须包含的要素，其他要素 是否被包含要视情况而定。 f i p a a c l 消息参数见下表3 - 1 ： 1 2 表3 - 1f i p a a c l 消息参数表 参数类型 p e r f o r m a t i v e ( 述行语)通信原语类型 s e n d e r ( 发送者)通信参与者 r e c e i v e r ( 接收者)通信参与者 r e p l y - t o ( 回复者)通信参与者 c o n t e n t ( 内容)消息内容 l a n g u a g e ( 语言)内容描述 e n c o d i n g ( 编码方式)内容描述 o n t o l o g y ( 本体)内容描述 p r o t o c o l ( 协议)会话控制 c o n v e r s a t i o n - i d ( 会话i d ) 会话控制 r e p l y - w i t h ( 以回答)会话控制 i n r e p l y t o ( 对回答) 会话控制 r e p l y b y ( 回答不迟于) 会话控制 a c l 的消息结构如下所示： ( i n f o r m ：s e n d e r a g e n t l ：r e c e i v e ra l n s ：c o n t e n t ( r e g i s t e ra g e n t l ) ：l a n g u a g es l o ：o n t o l o g ym a s a p p l i c a t i o n ) 。 其中i n f o r m 表示消息动作类型，s e n d e r 和r e c e i v e r 分别是消息发送者与接收 者，c o n t e n t 表示了消息承载的内容，l a n g u a g e 是该消息所采用的语言，o n t o l o g y 用来说明c o n t e n t 所属的本体论。 述行语指定消息的通信原语类型，f i p aa c l 定义了2 0 多种述行语以规定对 消息的预期解释。主要包括通知( i n f o r m ) 、请求( r e q u e s t ) 、同意( a g r e e ) 、 失败( f a i l u r e ) 、确认( c o n f i r m ) 等。 通信的参与者包括消息的发送者( s e n d e r ) 、消息的接收者( r e c e i v e r ) 及 消息要回复的对象( r e p l y - t o ) 。大多数a c l 消息的参数有s e n d e r 参数，但一些 情况如发送a c l 消息的a g e n t 希望匿名时，可以省略s e n d e r 参数。r e v e i v e r 参 数可以是单个a g e n t 名称或a g e n t 名称的非空集合，后者对应消息多点传送的情 况。r e p l y - t o 表示在此会话线程( c o n v e r s a t i o nt h r e a d ) 中，接下来的消息将指 向r e p l y - t o 参数所命名的a g e n t ，而不是s e n d e r 参数所命名的a g e n t 。 消息内容的表示涉及到内容语言、编码和术语定义集( o n t o l o g y ) 。内容语 言是用形式化的语义描述表达消息内容的语言，f i p a 提供了可选的内容语言s l ( s e m a n t i cl a n g u a g e ) 。s l 是一种量化的带有模式操作符的多态逻辑，用来表示 信念、愿望和意图。它的子集有s l 0 、s l l 、s l 2 ，都是与f i p a 兼容的内容语言， 如果通