領(lǐng)域本體學(xué)習(xí)資源分配模型設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1672-5913(2008)16-0072-02

摘要：領(lǐng)域本體是某領(lǐng)域中信息語(yǔ)義的基本單位，是對(duì)領(lǐng)域信息資源進(jìn)行分類與描述的概念化體系，通過(guò)領(lǐng)域本體所定義的嚴(yán)格語(yǔ)義內(nèi)涵和概念之間的相互關(guān)系，可以建立起信息資源在本體層的映射關(guān)系。本文介紹了通過(guò)引入領(lǐng)域本體，構(gòu)建智能授導(dǎo)系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)資源相關(guān)本體模型，同時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)資源進(jìn)行語(yǔ)義描述，主要針對(duì)資源的組成部分的顯示形式和操作進(jìn)行描述。

關(guān)鍵詞：領(lǐng)域本體；本體；學(xué)習(xí)資源；學(xué)習(xí)者；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

智能授導(dǎo)系統(tǒng)的個(gè)性化支持是指根據(jù)學(xué)習(xí)者不同學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)目的需要，提供不同形式的學(xué)習(xí)，包括學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇和學(xué)習(xí)內(nèi)容的組織、呈現(xiàn)、交互支持等。一方面大量的異步學(xué)習(xí)用戶需要按自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度、知識(shí)基礎(chǔ)獲得學(xué)習(xí)幫助；另一方面，為某一個(gè)特殊用戶設(shè)計(jì)的教學(xué)支持不一定適合所有用戶。

目前授導(dǎo)系統(tǒng)在學(xué)習(xí)資源的操作上主要存在以下問(wèn)題：

(1) 信息自動(dòng)提取。由于內(nèi)容的語(yǔ)義沒(méi)有很好的定義，當(dāng)前的學(xué)習(xí)環(huán)境不支持為學(xué)習(xí)者代理提取學(xué)習(xí)資源。

(2) 個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑的動(dòng)態(tài)生成。根據(jù)學(xué)習(xí)者特征動(dòng)態(tài)生成課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并在學(xué)習(xí)對(duì)象上定義豐富的語(yǔ)義，而當(dāng)前的學(xué)習(xí)環(huán)境并不支持這一點(diǎn)。

(3) 主觀信息描述。當(dāng)前的元數(shù)據(jù)只能描述學(xué)習(xí)資源的客觀信息，例如標(biāo)題、作者、標(biāo)識(shí)等，而不能描述主觀信息，也不能描述學(xué)習(xí)資源之間的聯(lián)系。

(4) 學(xué)習(xí)材料的搜索和索引。基于關(guān)鍵詞的搜索技術(shù)會(huì)檢索到大量無(wú)關(guān)的學(xué)習(xí)材料，只是因?yàn)樵谶@些學(xué)習(xí)材料中存在著相同的詞匯。另一方面，它也會(huì)因?yàn)椴牧现惺褂貌煌脑~匯而丟失相關(guān)的學(xué)習(xí)資料。

要解決以上這些實(shí)際問(wèn)題，必須引入本體知識(shí)。本體(Ontology)最早是哲學(xué)上的一個(gè)概念，指的是人們對(duì)世界的某種看法。后來(lái)本體被引入到了人工智能領(lǐng)域，因?yàn)锳I和知識(shí)工程需要開(kāi)發(fā)一個(gè)領(lǐng)域共享的、公共的概念，實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享和重用。本體是共享概念模型的明確形式化規(guī)范說(shuō)明，能夠以一種明確的、形式化的方式來(lái)表示領(lǐng)域知識(shí)，促進(jìn)知識(shí)共享。

利用本體描述學(xué)習(xí)者信息和學(xué)習(xí)資源信息，建立相關(guān)本體模型，并以圖的方式表達(dá)。其中學(xué)習(xí)資源本體描述了各種學(xué)習(xí)資源之間的內(nèi)在聯(lián)系，并形成一定的層次結(jié)構(gòu)，包括一般性的課程概念本體和具體的學(xué)習(xí)材料本體。我們采用領(lǐng)域知識(shí)來(lái)描述，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的定義，學(xué)習(xí)資源信息能被相關(guān)應(yīng)用程序理解。同時(shí)我們擴(kuò)展學(xué)習(xí)對(duì)象元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(LOM)，突出學(xué)習(xí)者主觀分類特征，并結(jié)合學(xué)習(xí)資源在內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)景方面的特征，利用領(lǐng)域知識(shí)描述學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)資源之間的關(guān)系。

2學(xué)習(xí)資源本體和學(xué)習(xí)者本體

本體是領(lǐng)域知識(shí)的一種表示方法，各個(gè)領(lǐng)域各不相同。在智能授導(dǎo)系統(tǒng)中需要的本體主要是學(xué)習(xí)資源關(guān)聯(lián)本體和學(xué)習(xí)者分類本體。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是把學(xué)習(xí)資源按照科目進(jìn)行分類，然后對(duì)不同屬性再分類，形成一種層次結(jié)構(gòu)。

2.1學(xué)習(xí)資源本體

將學(xué)習(xí)資源的本體模型分為數(shù)據(jù)模型和操作模型。數(shù)據(jù)模型基于CELT標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)對(duì)象元數(shù)據(jù)(LOM)進(jìn)行本體建模，通過(guò)對(duì)教學(xué)資源的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行本體描述，使其具有機(jī)器可以理解的語(yǔ)義信息，使得學(xué)習(xí)者更容易找到所需信息，實(shí)現(xiàn)信息資源的語(yǔ)義融合，并且使得不同的用戶可以根據(jù)自己的需求查找到自己所需要的信息。

學(xué)習(xí)資源主要包含以下內(nèi)容類：

課程(Curriculum)。課程是所有學(xué)習(xí)材料的總和，它提供給學(xué)習(xí)者某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的知識(shí)，是學(xué)習(xí)者某個(gè)時(shí)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

文檔(Document)。文檔包括一些具體的學(xué)習(xí)材料，每個(gè)文檔屬于某種學(xué)習(xí)材料類型，學(xué)習(xí)課程由學(xué)習(xí)材料文檔組成。

概念(Concept)。課程中的概念是知識(shí)領(lǐng)域中信息項(xiàng)目的抽象表達(dá)，在學(xué)習(xí)材料文檔中得到體現(xiàn)，概念包括概念名、概念類型、概念描述等。

教學(xué)材料(Educational Material)。教學(xué)材料是各種學(xué)習(xí)材料實(shí)體的總稱，表述了課程中的一個(gè)概念或多個(gè)概念。教學(xué)材料是授導(dǎo)系統(tǒng)中用戶學(xué)習(xí)和管理的基本單位。

課程的本體模型：包含課程(Curriculum)、文檔(Document)、概念(Concept)和教學(xué)材料(Educational Material)。

文檔的本體模型：文檔包括具體的教學(xué)材料，在各種教學(xué)材料的屬性中包含了各種概念。

教學(xué)材料的本體模型：教學(xué)材料類型多種多樣，有教學(xué)大綱、課件、案例、測(cè)試、疑問(wèn)解答等。每個(gè)教學(xué)材料中體現(xiàn)了若干個(gè)概念。

2.2學(xué)習(xí)者本體

通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)資源的操作模型進(jìn)行本體描述，使得對(duì)于相同的教學(xué)資源，不同的用戶得到不同的顯示形式，看到不同的界面；而且不同的用戶根據(jù)自己的需求看到與其相關(guān)的不同的部分，而不是看到所有的部分。同時(shí)對(duì)于教學(xué)資源的不同組成部分，根據(jù)用戶類別定義不同的操作權(quán)限。

學(xué)習(xí)者本體的中心是Learner，每個(gè)Learner都有明確的目標(biāo)Curriculum，即他所期望學(xué)習(xí)的課程。隨著學(xué)習(xí)過(guò)程的進(jìn)展，Learner獲得了一定的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)成績(jī)(hasPerformance)，反映在他的Performance里面，Performance包括Learner所學(xué)習(xí)過(guò)的學(xué)習(xí)材料文檔(Document)所掌握的概念(Concept)，以及可能得到的測(cè)試證明(Certificate)。不同的Learner通常會(huì)有不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格類型，這可以在他的Preference里得到體現(xiàn)。見(jiàn)圖1。

3數(shù)據(jù)描述

將基于XML的元數(shù)據(jù)描述文檔進(jìn)行可視化轉(zhuǎn)換，以直觀的形式展現(xiàn)，方便用戶對(duì)學(xué)習(xí)資源組織結(jié)構(gòu)及選定的元數(shù)據(jù)描述文檔內(nèi)容進(jìn)行查看。

3.1學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)描述

根據(jù)學(xué)習(xí)者本體模型，學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)描述文件片斷如下。

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…＞

＜general＞

＜identifier＞

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＜/ basGoal ＞

＜/general＞

…

＜hasPerformence＞

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＜/Document＞

＜Document＞

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＜/Document＞

….

＜ Document ＞

＜catalog＞charn＜/catalog＞

＜ /Document ＞

＜ Concept ＞

＜ keyword ＞ ADO.NET ＜/ keyword ＞

＜/ Concept ＞

＜/ hasPerformence ＞

3.2學(xué)習(xí)資源數(shù)據(jù)描述

為了使學(xué)習(xí)資源能在平臺(tái)上運(yùn)行，并能夠通過(guò)有效的方式以學(xué)習(xí)資源單元為單位被檢索和重用，必須對(duì)學(xué)習(xí)資源單元按照元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行描述，生成元數(shù)據(jù)描述文件。平臺(tái)將讀取符合標(biāo)準(zhǔn)的元數(shù)據(jù)XML文件的內(nèi)容，放入數(shù)據(jù)庫(kù)，以方便學(xué)習(xí)資源的管理和查詢。元數(shù)據(jù)描述文件片斷如下。

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…＞

＜general＞

＜identifier＞

＜catalog＞ ADO.NET ＜/catalog＞

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＜langstring＞chap06.htm＜/ langstring ＞

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4結(jié)論

本文結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)特點(diǎn)，根據(jù)學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)者的內(nèi)容和組成進(jìn)行分析，引入領(lǐng)域本體知識(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)者和教育資源建立本體模型，根據(jù)本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行OWL語(yǔ)言描述，以便于智能授導(dǎo)系統(tǒng)調(diào)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張德政，莊洪波. 基于領(lǐng)域本體網(wǎng)絡(luò)模型的知識(shí)獲取技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)工程，2007.

[2] 艾丹祥. 基于本體論的知識(shí)檢索研究[D]. 武漢大學(xué)，2004.

[3] 黃克斌. 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為及其分析系統(tǒng)研究[D]. 華中師范大學(xué)，2006.