构建基于web服务器平台的智能答疑系统的研究与设计

德州职业技术学院计算机系 陈云萍

1.引言

随着远程教育的快速发展，网上学习不仅使自主学习成为现实，而且使自主学习成为时尚。基于Web的远程教育平台，为学习者提供了学科网络教学课件、学科教师答疑。答疑或讨论系统可以帮助用户解决他在某些知识点方面的疑问。智能答疑系统，使答疑突破了答疑行为的时间、空间局限，并广泛扩展了问题解答的资源内容、资源呈现形式和资源获取方式，提供了高效率、高质量的用户与教学环境的交互，不但支持了网络教学的顺利进行，而且成为传统课堂教学的有益补充。

2.系统设计目标

本智能答疑系统的设计目标是相对独立的、智能的、自适应的基于Web的网上通用答疑系统。

(1)开发一个基于Web的、应用级的、可扩展的、通用的、自适应的智能答疑系统、独立运行或同远程教育系统集成既可。

(2)在网上模拟和实现传统课堂的答疑功能，为教师答疑和学生学习提供更方便快捷的渠道。

(3)采用先进的自然语言处理技术及Java服务器编程技术，充分利用WWW的有力资源，保证系统的先进性。

(4)保证系统的高效实用、操作简单、容易维护和扩展、功能相对少等特点。

3.系统总体设计方案

3.1 系统运行模式

本系统是基于web系统的设计目的是用于远程智能答疑，所有功能都是通过应用服务器和用户浏览器之间的交互完成,如图1。与系统相关的数据由数据库服务器来组织和维护。通过internet网络连接的用户通过浏览器向应用服务器发出请求，应用服务器根据用户的请求做相应的响应，检索数据库服务器的数据，并把服务结果通过浏览器反馈给用户。最初的数据库中的问题及答案是事先放进去的，通过系统的运行，数据库会一直扩充，完善。满足用户的更多需求。

3.2 系统功能分析

系统功能包括系统的核心功能和辅助功能两大模块。核心功能主要是用户管理和自动答疑，辅助功能主要是讨论答疑、邮件答疑、BBS留言答疑等功能。

3.3 系统核心功能

(1)用户管理：管理系统用户的信息注册录入、入库，负责系统的用户验证登录、退出，识别户类型并分配相应的操作权限等。

(2)智能答疑处理：根据用户的科目选择定位数据库，对用户的自然语言提问文本进行自分词，提取出索引关键词或关键词组合，然后与问题库中的问题进行匹配或全文匹配定位到一个参考答案或几个参考答案，如不能匹配出合适的答案转到辅助答疑模块，把教师用户的邮件答案和BBS留言答案的确认结果自动存入数据库中。

3.4 系统辅助功能

(1)实时问题讨论：为每一个系统用户提供一个利用文字进行实时讨论的空间。如果用户所提问题未能得到系统的及时的自动回答，注册用户在可通过聊天方式提出问题，其它在线用户可以各抒己见，用户自己归纳总结较为合理的参考答案。

(2)BBS留言：如果提问用户没有得到系统的自动答疑且在讨论室中没有获得满意答复，可将所提问题贴到留言板上，等待教师或其它用户进行回答，教师的答疑结果提交给智能答疑模块进行后续处理。

(3)邮件答疑：如果提问用户没有得到系统的自动答疑且在聊天室中也没有获得满意答复也可将所提问题转发到相应学科的教师邮箱中，等待教师回复邮件答疑。教师回复的邮件除发往提问用户的邮箱外，转交给智能答疑模块，由其完成数据库的补充维护处理工作：提取邮件内容及关键词转换成符合要求的文档存贮在数据库中。系统自动定期地对用户数据，BBS留言数据，邮件答疑数据，数据库和系统状态与配置数据进行备份。

3.5 系统模块划分

作为一个通用型的远程答疑系统，其用户包括教师，一般用户和系统管理员，所以，基于用户角色划分，系统可划分为三个模块：教师模块，一般用户模块和管理模块。结合用户角色划分，系统在整体上是以系统功能划分为子系统，系统包括管理子系统和答疑子系统两个子系统，其功能描述为：

3.5.1 管理子系统

该子系统是网络系统的重要模块，有系统管理员负责，主要进行系统的日常维护工作，管理教师和用户的注册及用户信息，登录验证，管理和维护智能答疑资源，智能管理教师和一般用户的信息，接收教师用户和一般用户对系统使用方面的反馈意见，并进行相应的处理。对于系统管理员来说，系统应提供下述功能：

(1)注册管理：包括教师和用户注册管理。用于处理教师和用户的注册信息，生成相应的帐号和密码。教师和用户的帐号在系统是唯一的，在实现中可以考虑将用户输入的登录名作为用户的帐号。系统管理员还应该为忘记密码的教师或用户删除或修改密码。

(2)科目管理：智能答疑系统的数据库是分科目组织的。系统管理员应该可以对系统中的科目进行增加，删除，修改。在系统中，每个科目的教师都是预先指定的，每增加一个科目，管理员就要指定教师。

(3)数据资源管理：系统中数据资源包括教师信息，用户信息，各科的常见问题库。系统管理员可以直接访问创建，删除和修改这些数据。

(3)信息反馈处理：系统管理员要对教师用户和一般用户的反馈信息进行分类处理，根据用户对系统功能，性能，使用等方面的意见和建议对系统进行进一步的改进，以提高答疑质量。

3.5.2 答疑子系统

在答疑子系统中，可分为智能答疑子系统和辅助传统子系统两个子模块。

智能答疑子系统：完成模拟现实的智能答疑，这是系统的主要模块，系统中需要提供以下基本功能：

(1)操作提示：智能答疑系统应具有一个操作提示和操作信息反馈栏，提供友好的用户界面这样可以方便用户使用。

(2)身份认证：用户在浏览智能答疑系统主页时，需要用户登录后才能进行提问或维护常见问题库。这就要提交用户ID和密码，并做相应的权限检查。

(3)自动答疑：分为自然语言查询方式；按关键字提问方式；按课本章节知识点提问方式；辅助传统答疑子系统。

2011年中央1号文件明确提出把严格水资源管理作为转变经济发展方式的战略举措，2012年 《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发〔2012〕3 号）对实行最严格水资源管理制度进行了全面部署。水利部把落实最严格水资源管理制度作为水利工作的重中之重，举全部和全系统之力，推进最严格水资源管理制度的落实。为了以点带面，实践最严格水资源管理制度，水利部开展了加快实施最严格水资源管理制度试点工作，希望通过试点地区先行先试，探索不同类型地区实行最严格水资源管理制度的模式、经验和做法，推广试点经验，全面推进最严格水资源管理制度的实施。

4.系统功能模型

在系统功能模型(如图2)中，系统具有以下四层结构：

第一层(OS)：支持网络功能的操作系统是智能答疑系统的运行平台。

第二层(TCP/IP)：TCP/IP协议作为现在网络的通用标准，是智能答疑系统通信的支撑协议。

第三层(Application)：应用层利用HTTP实现客户端对WEB服务器的访问，建立C/S之间的连接。通过系统通信通道发送，接收或者转发系统状态消息，成员消息。BBS消息，答疑情况等。

第四层：提供面向用户的人机交互接口。

5.系统工作流程

(1)注册：系统使用者首先通过系统注册页面进行注册，经过管理员确认批准(主要是针对教师用户)，即可成为智能答疑系统的合法成员。

图1 智能答疑模式

图2 智能答疑系统模型示意图

图3 系统工作流程图

(2)登录：已注册的成员，需通过智能答疑系统的登录页面进行登录，登录成功后即可进入答疑系统。

(3)科目选择：已经进入智能答疑系统的成员需要选择所需答疑的科目，以便进入相应的答疑网页.

(5)答疑或维护结束：用户推出，保存相应的重要答疑过程记录。

智能答疑系统的教师用户和一般用户的工作流程示意如图3所示.

6.智能答疑系统的实现方案

系统设计环境：

(1)协议的选择：智能答疑系统的设计目标是建立一个用于Internet的网上系统，所以采用TCP/IP协议。

(2)跨平台的选择：系统设计是面向WWW的，系统采用Java技术，保证了系统的跨平台性。

(3)支持中文信息处理：采用Apache Tomcat 5.5.26处理JSP、Java Servlet、JavaBean；JDK包使用J2sdk1.6；数据库服务器采用Microsoft SQL Server 2000。

7.智能答疑系统的相关技术

7.1 自动分词技术

自动分词是自然语言处理最基本的、无法回避的一个技术环节，同时也是人们研究的一个热点问题。检索的目的在于跟踪、获取与用户的检索需求相关的信息线索或信息全文，并以友好的交互界面呈现给检索者。

7.2 java语言

自从java正式问世以来，java的快速发展已经让整个Web世界发生了翻天覆地的变化，随着java Servlet和JSP技术的推出，让java成为基于Web的应用程序的首选开发工具。

8.结束语

本文研究设计了基于WEB和自然语言理解的智能答疑系统(IQAS_bowanlu)的体系结构、准确率较高的中文自然语言的自动分词技术、HTML、JSP、Java Servlet、Java Beans的有机整合技术、基于JAVA的WEB服务器环境的配置方案和智能答疑能力的加强方法，并详细阐述了IQAS_bowanlu的实现方案。

IQAS_bowanlu采用JSP和Java Servlet技术相结合开发系统，充分利用了Java的跨平台、多线程、结构中立、安全性等优势性能，比目前流行的运用ASP或PHP等开发的WEB应用系统更易于使用和改进，同时也提高了系统的通用性。

[1]赵成龙,薛欣.基于Web的智能答疑系统的设计与实现[J].计算机工程与科学,2005,27(8):31-34.

[2]邱建波.基于网络的答疑系统的设计与实现[C].陕西师范大学硕士论文,2004.

[3]张银.答疑系统学习机制的分析与思考[J].中国远程教育,2006,f21:36-38.