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基于本體的教學(xué)知識庫系統分析
【論文關(guān)鍵詞】教學(xué)知識；本體；知識庫系統
【論文摘要】教學(xué)知識的共享和重用是影響教學(xué)效率的重要因素，文章將本體技術(shù)引入到教學(xué)知識管理中，通過(guò)使用現有的本體編輯工具、描述語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)方法，構建并實(shí)現基于本體的教學(xué)知識庫系統，為網(wǎng)絡(luò )教學(xué)系統以及其他用戶(hù)提供教學(xué)領(lǐng)域知識的共享模型，從而實(shí)現教學(xué)知識的共享和重用。
一、本體概述
本體是指對領(lǐng)域知識的共享概念模型和明確的形式化規范說(shuō)明，它涵蓋了領(lǐng)域中的基本術(shù)語(yǔ)與關(guān)系，并利用這些術(shù)語(yǔ)和關(guān)系構成知識的外延規則和復雜定義，是一種能夠提供對領(lǐng)域知識的共同理解和共享的知識表示模型。
本體的定義很多都具有高級的普遍性，但從數學(xué)的角度對本體進(jìn)行精確描述的形式化定義卻很少，因為形式化定義很難包括所有不同類(lèi)型的本體。本體的形式化定義是概念化術(shù)語(yǔ)映射到邏輯世界的橋梁，李文杰對三種應用較為普遍的本體形式化定義進(jìn)行了詳細介紹。
(一)本體的描述語(yǔ)言與開(kāi)發(fā)工具
目前構建本體的工具很多，以Protege使用最為廣泛。Protege是斯坦福大學(xué)醫學(xué)院醫學(xué)信息研究組( Stanford Medical Informatics , SMI)開(kāi)發(fā)的一個(gè)免費、開(kāi)源的本體工具，它為知識工作者提供了一個(gè)可以構建領(lǐng)域本體的環(huán)境，協(xié)助知識工程師和領(lǐng)域專(zhuān)家完成知識管理任務(wù)。
本體的實(shí)現依賴(lài)于本體標記語(yǔ)言的表示功能，OWL ( Ontology Web Language)是W3C推薦標準，能夠清晰表達概念以及這些概念之間的關(guān)系。本文使用Protege3.3.1做為開(kāi)發(fā)工具，從形式化表達能力和推理能力兩方面考慮采用OWL, DL本體描述語(yǔ)言。
(二)本體知識庫及其優(yōu)點(diǎn)
張立等對本體與傳統知識庫的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)進(jìn)行了闡述，使用本體建模的方法和相關(guān)知識表示的標準建立知識庫，便于廣大研究者間的交流和協(xié)作。對計算機而言，可以實(shí)現不同領(lǐng)域、不同模型之間的跨平臺的互操作、共享和重用。使用本體作為知識庫的基礎的優(yōu)點(diǎn)主要有:
1.可重用性。本體作為某個(gè)領(lǐng)域概念、關(guān)系以及概念間內在關(guān)系的形式化表達，這種表達可以被共享和重用。
2.智能檢索�；谥R的、語(yǔ)義上的匹配，在查準率和查全率上有更好的保證，克服了全文檢索查準率比較低和數據檢索對用戶(hù)要求較高的缺點(diǎn)。
3.可靠性好。領(lǐng)域知識和模型的形式化表達便于正確性檢測，一些已有的本體建模工具已經(jīng)提供了一些相應的功能模塊。
4.良好知識表達、解析能力。本體能良好地表達規范的任務(wù)和知識，有助于領(lǐng)域知識的分解和解析，利用本體對領(lǐng)域知識進(jìn)行建模，可以使相互獨立的層次有機地組成一個(gè)完整的系統，可以實(shí)現領(lǐng)域知識的共享和重用，領(lǐng)域知識條理清楚的形式化便于正確性的檢查，使知識庫的結構更加清晰，有利于知識庫系統的維護。
二、教學(xué)知識本體庫的構建
常用的本體構建方法體系有骨架法、評估法、Bernaras法和Sensus法等，馮志勇等對幾種本體構建方法優(yōu)勢與不足進(jìn)行了詳細的比較和說(shuō)明，本文在參考這幾種方法的基礎上，遵循Gruber提出的5條原則，提出保障知識本體的構建步驟。
(一)教學(xué)領(lǐng)域知識描述
本文以教學(xué)知識作為研究對象，該領(lǐng)域本體覆蓋范圍包括教學(xué)內容的知識點(diǎn)、課件、例題、實(shí)驗、習題練習、相關(guān)學(xué)習資源和常見(jiàn)問(wèn)題解答等，昊煌煌對教學(xué)領(lǐng)域知識的描述，形成了教學(xué)領(lǐng)域知識內概念的體系結構劃分。
根據課程進(jìn)行分類(lèi)，分成小學(xué)綜合課程、初中分科與綜合相結合課程、高中分科課程、本科課程等具體的學(xué)習階段，不同階段中包含具體的課程實(shí)例，如高中階段有語(yǔ)文、數學(xué)、政治、英語(yǔ)、地理等課程。知識點(diǎn)是教學(xué)知識組成的基本粒子。在課程標準的指導下，具體分析學(xué)生的學(xué)情，選擇合適的教學(xué)策略，包括教學(xué)活動(dòng)程序、教學(xué)方法、教學(xué)組織形式和教學(xué)媒體等。知識點(diǎn)與課程可以按照教學(xué)策略組合成為新的課程。
通過(guò)對教學(xué)領(lǐng)域的分析和描述，參考已有的三種本體形式化定義，我們提出了教學(xué)知識本體的形式化定義:
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