网络答疑系统的研究、设计与实现_网络借贷系统的设计与实现

　　摘 要：为提高网络答疑的效率，对现有网络答疑方式进行比较分析，以C语言程序设计课程答疑系统为例，从系统用户、体系结构、功能模块方面阐述网络答疑系统的设计，从关键算法和技术路线方面介绍答疑系统的实现技术。答疑系统在提高效率、降低成本、调动学习积极性和培养信息素养方面成效明显。
　　关键词：网络教育；答疑系统；答疑方式
　　Research, design and implementation of network answering system
　　Zheng Weidong
　　Hanshan normal university, Chaozhou, 521041, China
　　Abstract: To improve the efficiency of the network answering system, comparative analysis of present network answering mode, then take C programming language course answering system for example, elaborate the design from system users, architecture, function modules, introduce the implementation technology from key algorithm, technical route. The answering system can improve efficiency, reduce costs, mobilize the enthusiasm of study and cultivate information quality.
　　Key words: network education; answering system; answering mode
　　
　　随着网络技术的发展和互联网资源的不断完善，网络教育逐渐普及。答疑、解惑作为教学活动中一个必不可少的环节，也是影响网络教学质量的一个重要方面。在对网络教学的效果调查中，64.9%的学生认为有问题不能及时向教师反馈是网络教学存在的最大问题，而有74%的学生在关于影响学习最大障碍的调查中也提出了同样的问题[1]。如何实现有效答疑，是目前网络教学面临的一个重要问题。
　　
　　1 网络教育中答疑的现状
　　
　　目前，网络答疑可分为人工答疑和自动答疑。人工答疑主要采用BBS，E-mail，在线值机答疑，视频会议，电子白板等方式。BBS是目前主要的一种答疑方式，师生、生生之间可围绕某个问题展开讨论，不仅有利于知识的理解和深化、培养学生的协作学习能力，而且通过教师的参与和激励，可达到激发学生学习兴趣和学习积极性的目的。E-mail私密性好，适合于个别化学习。在线值机答疑、视频会议、电子白板实时性好。以上人工答疑方式在帮助学生解答疑问时发挥着重要作用，而且教师直接参与答疑有利于师生情感交流。但人工答疑方式加重了教师的负担，特别是对基础性知识和常见问题的重复回答，使教师无法开展更深层次问题的讨论，影响网络教学的质量和效率。
　　为实现网络教学的高效率答疑，需要建立方便有效的自动答疑系统。基于常见问题库(Frequently Asked Questions，FAQ)的自动答疑系统是目前该领域研究的热点。现投入使用的答疑系统主要是采用关键词匹配技术搜索问题解，学生输入关键词后，返回大量与问题相关或不相关的材料，效率不高，且要求学生具备一定的关键词提取能力。基于自然语言理解的自动答疑系统，能够理解学生用自然语言提出的问题，自动给出答案。学生不需要了解搜索引擎工作原理与关键词抽取技术，减轻了学生负担，提高学习效率；同时，教师只需要定时更新和维护知识库，提高了教师的工作效率。上海交通大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、华南理工大学、江苏理工大学、清华大学、西安交通大学等高校都对自动答疑进行了相关研究。但由于自然语言理解存在分词切分歧义、未登录词处理、兼类词理解，以及缺乏相应语料库等困难，使依赖于自然语言理解技术的自动答疑系统无法完全满足网络教学中答疑的需要，所以应充分发挥人工答疑和自动答疑的优势，开发综合的答疑系统，以提高网络答疑的效率和质量。以C语言程序设计课程为例，阐述答疑系统的设计、实现和应用。
　　
　　2 答疑系统的设计
　　
　　2.1 系统用户
　　答疑系统有管理员、教师、学生和匿名4种用户，管理员用户拥有最高管理权限，可以管理系统用户，维护知识库及论坛等。教师用户和学生用户均属于注册用户，教师用户可进行在线答疑，维护知识库，统计学生共性问题，以掌握学生的学习情况；学生用户拥有提问、给其他用户发送消息、参与讨论的权利；匿名用户只能使用自动答疑功能，通过管理员验证成为注册用户后才能使用系统的值机答疑等其他功能。
　　2.2 体系结构
　　采用了B/S结构设计答疑系统。管理员、教师、学生等用户通过Internet或局域网与Web服务器连接，通过浏览器进行所有操作。体系结构如图1所示。
　　
　　图1 答疑系统的体系结构
　　2.3 功能模块
　　答疑系统的功能模块主要包括自动答疑、消息管理、论坛、值机答疑、统计共性问题、问题库管理、词库管理和用户管理等模块。系统的主要功能模块如图2所示。
　　
　　图2 答疑系统的主要功能模块图
　　(1)自动答疑。自动答疑模块允许学生用自然语言提问，自动对问句进行分析和处理，在问题库中检索与问句语义最相近的3个问句及答案返回。
　　(2)论坛和值机答疑。学生在自动答疑模块找不到答案或对结果不满意，可通过论坛和值机答疑方式寻求帮助。教师也可根据课程的重难点、易错点和易混淆知识点设计论题，组织讨论。
　　(3)消息。消息是一种异步的答疑方式，包括发送、接收、查看和删除4个功能。
　　(4)统计共性问题。教师可以通过统计共性问题功能，统计学生在自动答疑模块及论坛中所提问题，找出共性问题，调整教学内容。
　　(5)问题库管理。在自动答疑模块是基于常见问题库的答疑，教师和管理员均有管理问题库的权限。问题库管理包括问题的添加、删除、修改功能。
　　(6)词库管理。在自动答疑模块中对学生问题理解需要用到专业词典、同义词典、通用词典等词库，词库管理包括词汇的添加、删除和修改。
　　(7)用户管理。用户管理模块主要负责系统用户的添加、删除及信息维护。
　　
　　3 答疑系统的实现
　　
　　3.1 关键算法
　　值机答疑、论坛、消息等模块实现技术比较成熟，仅介绍自动答疑的算法流程。自动答疑对用户问题理解，包括分词、去停用词、问句分类、关键词标准化、语句相似度计算几个环节。
　　
　　图3 分词流程图
　　(1)分词。因为问句一般包含专业词汇，所以采用“专业词汇优先+双向最大匹配[2]”分词法。用搜狗实验室的《互联网词库》(15万词)构建通用词典，由专业教师创建专业词典。算法为：①利用双向最大匹配法先在专业词典中查找出专业词汇，将问句切分成专业词汇和其他一些子串。②采用双向最大匹配法，对除专业词汇及标点符号外的子串，利用通用词典进行进一步的分词及词性标注。③合并数字及英文单词。④词典中的词条由三部分信息构成：词、词性、词频(即该词在以往问句中出现的次数)。在分词时，若出现歧义，可利用词典中该词的词频来帮助分词。具体算法流程如图3所示。
　　(2)去停用词。停用词是指出现频率太高、没有太大检索意义的词[3]。本系统停用词指标点符号及部分虚词(助词、拟声词、连词和副词)。去停用词后，问句为关键词序列。
　　(3)问句分类。采用疑问词及疑问词短语分类法和知识点(专业词汇)分类法，根据分类结果构建候选问题集，有利于缩小检索范围，提高检索效率。
　　(4)关键词标准化处理(同义词标准化)。创建同义词典，判断问句的关键词序列中是否存在同义词，并用标准词代替，以提高检索准确率。
　　(5)问句相似度计算。系统采用语句相似度技术计算学生问题与问题库中问题的相似度，包括词形相似度，句长相似度，词序相似性，距离相似性[4]，再将4种相似度进行加权求和，得到句子相似度，按相似度进行降序排列，取相似度最高的3个问题及答案返回。从而实现对问句的初步理解和自动解答。
　　3.2 技术路线
　　系统使用Visual Prolog7.1开发用户问题理解模块，使用Visual Studio 2008开发基于ASP.NET2.0的在线自动答疑、值机答疑、消息、问题库管理等其他模块，使用SQLServer2005存储数据，采用IIS6.0作为Web服务器。答疑系统部分界面如图4所示。
　　
　　图4 自动答疑界面
　　
　　4 答疑系统的应用成效
　　
　　答疑系统界面友好，使用方便，运行稳定，答疑效果好。投入使用两年，得到师生的肯定，应用成效明显。
　　4.1 提高效率，降低成本
　　(1)答疑系统综合设置了自动答疑、值机答疑、消息及论坛，师生无须登录多个系统，便可开展多样化的答疑活动，使用方便，效率提高。
　　(2)自动答疑方式的使用，教师无须重复回答相似问题及一些基础性问题，可将更多精力用于组织深层次讨论和开展学术研究，工作效率提高。
　　(3)学生不需要了解太多的搜索引擎工作原理与关键词抽取技术，负担减小，且自动答疑方式满足了学生全天候的答疑需求，学生获得反馈的时间缩短，学习效率提高，成本降低。
　　(4)统计共性问题模块的引入，使教师在了解学生学习情况的基础上组织教学内容，教学效果好。
　　4.2 调动学习积极性
　　自动答疑的引入，学生解决问题更及时，有利于保护学生学习积极性。另外系统还综合了论坛、消息及值机答疑方式，学生可与教师进行深层次的讨论和交流，有利于加深学生对知识的理解，培养学习兴趣。
　　4.3 培养信息素养
　　网络答疑系统的使用，学生逐渐养成网络学习和答疑的习惯，培养了学生的信息素养。
　　在研究现有答疑方式的基础上，从系统用户、体系结构、功能模块几个方面阐述答疑系统的设计，从关键算法、技术路线及关键代码方面阐述答疑系统的实现，并以C语言程序设计课程答疑系统的应用为例，介绍答疑系统的应用成效。实践证明，答疑系统的使用，大大提高了教师的工作效率和学生的学习效率，且在调动学生学习积极性和培养学生信息素养方面有促进作用。随着网络教学的发展，答疑系统作为一个重要的组成部分，将在未来的教育中发挥重要作用。
　　
　　
　　参考文献
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　　[4] 周法国,杨炳儒.句子相似度计算新方法及在问答系统中的应用[J].计算机工程与应用,2008,44(1):165-178.