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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳惠茹
研究生(外文):Huei-Ru Chen
論文名稱:設計對話型代理人語言協助引導認知學習
論文名稱(外文):Designing a Conversational Agent Language for Navigating Cognitive-Learning Process
指導教授:賀嘉生賀嘉生引用關係
指導教授(外文):Jia-Sheng Heh
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:資訊工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:會話知識結構轉換生成語法智慧型代理人認知層次
外文關鍵詞:Knowledge StructureIntelligent AgentTransformational-Generative GrammarCognitive LevelConversation
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代理人間可以彼此透過代理人通訊語言(ACL)溝通,如利用KQML語言來傳遞訊息。但是這些語言都是程式語言,而非自然語言,因此本研究設計一套代理人語言,讓代理人透過該語言產生自然語言的語句,使代理人與代理人或使用者之間可使用自然語言進行對話。
  概念圖(Concept Map)與基模(Schema)為認知心理學中常被使用的知識表示法,知識地圖以這兩種概念為基礎設計了概念階層(Concept Hierarchy)與概念基模(Concept Schema)做為兩個主要的元素。認知層次(Cognitive Level)可以分為兩類:低認知層次和高認知層次。低認知層次中包含知識、理解,高認知層次中則包含應用、分析、綜合、評鑑層次。
  本研究以知識地圖作為代理人的知識儲存架構,並以知識地圖和認知層次為基礎,利用知識地圖中的知識元素之間所具有的各種關係,搭配上認知層次中的知識、理解、應用層次,為這三種認知層次設計其所屬的知識指令,並根據Chomsky的轉換生成語法(TG)設計各種知識指令所搭配之文法。
  「前置組體」是建立在:知識依抽象程度高低按層次結構組織、知識是相互作用與聯繫的,這兩個基礎之上的教學策略。而知識地圖正符合了這兩個條件,因此本論文依據前置組體(Advance Organizer)的三個教學活動階段:講解前置組體、提出學習任務或學習材料、強化認知系統,來設計教學模組作為代理人的對話模組。
  代理人根據對話模組自知識地圖中取得知識元素、產生知識指令。再透過知識指令的文法推導出語句基本結構。並利用二元樹結構的中序式,將語句基本結構轉換成自然語言的語句。最後,將此語句依據所需轉換成疑問句、否定句或祈使句,來進行認知教學的引導。
Agents could transmit messages with each other using Agent Communication Language (ACL). ACL is program language, but it isn’t natural language. Agents may be not communicated with users through program language. In this paper, a conversational agent language, which be used to transmit messages between agents and users through natural language, is proposed to navigate cognitive-learning process.
The knowledge structure used in this paper is Knowledge <a href="http://www.ntsearch.com/search.php?q=Map&v=56">Map</a>. Knowledge <a href="http://www.ntsearch.com/search.php?q=Map&v=56">Map</a> comes from the idea of “concept map” and “schema”. Two major elements existing in Knowledge <a href="http://www.ntsearch.com/search.php?q=Map&v=56">Map</a> are Concept Hierarchy and Concept Schema. Cognitive Level is classified to knowledge, understanding, application, analysis, synthesis and evaluation. Knowledge Instructions, which is based on Knowledge <a href="http://www.ntsearch.com/search.php?q=Map&v=56">Map</a> and Cognitive Level, was defined in our research.
And some grammars, which refer to Transformational-Generative Grammar, are designed individually for Knowledge Instructions. A Knowledge Instruction is transferred to the basic structure of sentence through the Knowledge Instruction grammar. An affirmative sentence is constructed from the basic structure of sentence through inorder of the binary tree. Interrogative sentences, negative sentences and imperative sentences are also analyzed in this paper.
An affirmative sentence could be transferred to an interrogative sentence, a negative sentence, or an imperative sentence. Agents could use four sentence patterns to navigation cognitive-learning process. The model of teaching, which is used in this paper, is Advance Organizer that was used to produce the Knowledge Instruction.
目次
摘要                         I
Abstract                         II
誌謝                         III
目次                         IV
圖次                         VII
表次                         IX
第1章 緒論                         1
1.1 研究背景                        1
1.2 研究動機                        2
1.3 論文架構                        3
第2章 教學會話中的知識結構及語句              4
2.1 知識地圖                        4
2.1.1 概念圖                        4
2.1.2 知識物件                       6
2.1.3 知識地圖                       7
2.2 認知層次                        9
2.2.1 知識                        10
2.2.2 理解                        11
2.2.3 應用                        11
2.2.4 認知層次的定義                   11
2.3 教學模組                       12
2.3.1 認知取向的教學設計模式               12
2.3.2 前置組體                      13
2.3.3 前置組體實施步驟                  14
2.4 轉換生成語法                     15
2.4.1 生成語法                      16
2.4.2 句法結構                      17
2.5 問句邏輯                       18
2.5.1 問句的結構                     19
2.5.2 問句的種類                     21
2.5.3 問句的預設                     22
2.6 本論文所要處理的問題                 24
第3章 知識指令及語句的分析                25
3.1 知識指令與知識地圖                  26
3.1.1 知識指令的結構                   26
3.1.2 知識指令的格式                   26
3.2 知識指令的認知層次                  27
3.2.1 知識指令Search                   27
3.2.2 知識指令List                    28
3.2.3 知識指令Connect                   29
3.3 知識指令的文法                    29
3.3.1 知識指令Search的文法                29
3.3.2 知識指令List的文法                 31
3.3.3 知識指令Connect的文法                33
3.4 句子基本結構的二元樹呈現方式             34
3.5 問句分析與知識地圖                  36
3.5.1 知識地圖的是否類問句                37
3.5.2 知識地圖的選擇類問句                38
3.5.3 知識地圖的X–類問句                 40
3.6 否定句的形成                     41
3.7 祈使句的形成                     43
第4章 代理人的教學會話設計                44
4.1 物理與情境知識地圖                  44
4.1.1 物理領域知識物件                  44
4.1.2 情境領域知識物件                  46
4.2 教學模組設計                     48
4.2.1 第一階段                      48
4.2.2 第二階段                      52
4.2.3 第三階段                      53
4.3 知識指令轉換成句子基本結構              55
4.4 句子基本結構轉換成語句                57
4.5 語句轉換                       58
第5章 代理人的會話系統                  60
5.1 語句產生之流程                    60
5.2 對話過程展示                     62
5.2.1 前置組體第一階段                  62
5.2.2 前置組體第二階段                  64
5.2.3 前置組體第三階段                  66
5.2.4 問答策略                      68
5.3 範例:自由落體的認知教學引導             70
第6章 結論                        75
6.1 總結                         75
6.2 未來工作                       76
參考資料                         78

圖目次
圖 2 1  物理的知識物件關係圖               6
圖 2 2  階層架構                     7
圖 2 3  知識地圖                     9
圖 2 4  情境的知識物件關係圖               9
圖 2 5  教育目標的三大領域               10
圖 2 6  六個認知層次的關係               10
圖 2 7  『瑪莉翻開我的書』的結構樹狀圖         17
圖 2 8  『他打球』的結構樹狀圖             17
圖 2 9  具有觸發元素的結構樹狀圖            18
圖 3 1  知識地圖中的知識元素關係圖           25
圖 3 2  (3.19)的結構樹狀圖               30
圖 3 3  (3.20)的結構樹狀圖               31
圖 3 4  (3.21)的結構樹狀圖               31
圖 3 5  (3.28)的結構樹狀圖               32
圖 3 6  (3.35)的結構樹狀圖               33
圖 3 7  基本結構樹狀圖                 34
圖 3 8  S'1的二元樹狀圖                 35
圖 3 9  S'2的二元樹狀圖                 35
圖 3 10 S'3的二元樹狀圖                 35
圖 3 11 S'4的二元樹狀圖                 36
圖 4 1  知識地圖的知識物件               44
圖 4 2  物理現象的階層架構               44
圖 4 3  物理量的階層架構                45
圖 4 4  物理定律的階層架構               45
圖 4 5  情節的階層架構                 46
圖 4 6  事件的階層架構                 46
圖 4 7  角色的階層架構                 47
圖 4 8  場景的階層架構                 47
圖 5 1  系統基本架構                  60
圖 5 2  對話精靈的語句產生流程             61
圖 5 3  老師對話精靈的第一階段教學介面         64
圖 5 4  老師對話精靈的第二階段教學介面         65
圖 5 5  老師對話精靈的第三階段教學介面         67
圖 5 6  學生對話精靈的系統介面             68
圖 5 7  精靈的問答策略I 學生精靈不知道答案       68
圖 5 8  精靈的問答策略II 學生精靈回答正確       69
圖 5 9  精靈的問答策略III 學生精靈回答錯誤       69
圖 5 10 知識地圖結構中物理現象的階層架構與基模     70
圖 5 11 加入『自由落體』概念節點            71
圖 5 12 加入『自由落體』概念節點的基模         71

表目次
表 1 1  KQML語言的基本架構                2
表 2 1  前置組體模式的系統                14
表 2 2  中文問詞與其符號定義               19
表 2 3  問句的問式與題設                 20
表 2 4  問式與所構成的基本問句              20
表 2 5  基本問句的符號定義                20
表 2 6  問句的一般分類                  21
表 2 7  問詞與相對之對應詞                23
表 3 1  Inorder(S'y)可形成之問句             43
表 5 1  前置組體第一階段的知識指令及句型        62
表 5 2  前置組體第一階段的句子基本結構         63
表 5 3  前置組體第一階段的中序式及輸出的語句      63
表 5 4  前置組體第二階段的知識指令、句型及句子基本結構 65
表 5 5  前置組體第二階段的中序式及輸出的語句      65
表 5 6  前置組體第三階段的知識指令及句型        66
表 5 7  前置組體第三階段的句子基本結構         66
表 5 8  前置組體第三階段的中序式及輸出的語句      67
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