1、本體在網絡教學上的應用研究摘要現有網絡教學資源大多提供了對領域知識的靜態描繪，不利于對概念的語義檢索和有效導航。本體可以明確表示和組織領域知識，方便計算機處理。本文介紹了網絡教學的現狀，分析了課程本體構建、輔助教學系統的設計，對本體在輔助教學上的應用進展了探究。關鍵詞本體；E-learning；L網絡教育是一種通過技術的應用在教師和學生之間實現教學資源的轉化和教學活動開展的教育形式。這種技術就是基于計算機應用的多種媒體技術以及通訊技術等的綜合，在教與學之間通過互聯網和萬維網等完成教與學的交互，并輔之以多種教學媒體資源的綜合應用1。比照傳統的教學方式，E-learning學習者的學習時間和地點比

2、較自由，且具有資源共享和交互性的突出優勢。現有被廣泛使用的網絡課件是一種預先定義好的資源，只支持對內容的簡單檢索。假設需要對課程概念及其關系進展更好的定義，可以采用元數據對學習材料進展組織的方法。目前在E-learning領域采用的元數據標準有IEEEL等標準。這些標準可以把把學習資料的關系連接起來，但是它存在“僅僅建立在元數據之上，缺乏語義的缺點2。結果造成無法集成其他作者的材料，對語義檢索支持也不夠。本體作為一種知識表示和組織的手段，具備解決這些問題的才能。本體ntlgy是源自哲學的概念。在信息領域，Gruber關于本體的定義很好地表現出本體的本質屬性，即“本體是概念模型的明確的標準說明3

3、。本體提供了目的世界的公共詞匯，為信息的描繪和交換提供適當的數據構造，同時它也是元數據的根底，可以對元數據進展解釋和轉換，確保元數據之間的語義互操作。特別是本體所建模型通常是現實世界的抽象，本體提供模塊所需的概念和關系4。本體分類中的領域本體是根據領域來表述特定領域的靜態知識。利用本體所蘊涵的知識來進展推理，是以本體作為信息組織形式比傳統數據庫更智能化的優點。L(ebntlgyLanguage)是3組織于2022年2月正式推出的一個專門用來描繪本體的語言。L的語法也是基于XL，用來描繪文檔中術語的明確含義及其之間的關系。通過L語言表示的本體不僅可以充分利用語言內建的術語構造類、實例等抽象概念或

4、者概念間的繼承、相交等關系，還可以導入利用其它現有的本體。對教學系統而言，本體既可以用來對課程本身的概念體系進展定義，也可以對其它學習資源進展組織，從而實現一定程度的語義檢索和有效的學習導航。3.1構建輔助教學的知識庫本體是構建知識模型的有效方式。對于詳細的課程而言，涉及到的工作包括概念定義和資源組織兩個方面。每個概念的定義要包括它的含義、子概念、父概念、每個類的實例、概念間的各種關聯、概念與外部資源的關聯。對每門課程的各單元，可以按照傳統教學的編排，歸納出概念對應的各個類以及類的實例。例如數據構造學科排序概念里面的插入、冒泡、快速排序等實例。在設計本體知識模型時還可以定義學習目的和學習重點。

5、主題圖Tpiap是由IS提出并維護的一種知識表示方式。主題圖的缺點是它以間接方式表示其下層的本體，沒有清楚和形式化地對本體進展描繪；同時主題圖限制語言目前還處于早期的開發階段,相關標準還不完善。美國instnSale州立大學開發了用于E-learning的主題圖工具Tpiap4E-learning。可以借鑒該工具在課程設計和組織方面的思路，但目前它不提供對L本體文件的導出。目前最流行的L本體構造工具是斯坦福大學的Prtg，它提供了圖形化的編輯界面，也包括對本體所描繪的各種關系進展可視化顯示的插件。由于它支持中文，且目前一般課程內容的設計也不涉及太復雜的邏輯關系定義，因此可以手工編輯把現有的文字

6、資料轉化為L文件。3.2系統的構造對基于本體的輔助教學平臺，可以按照下面圖1的方式設計，分為效勞層、推理層、本體層、數據層四層:圖1系統層次構造圖各層的介紹如下：(1)數據層指現有各種資源，包括教學視頻，圖片，rd文件，ppt文件或其他多媒體教學資源；(2)本體層是對領域概念的定義，通過本體編輯工具構造，還應定義概念相應的外部資源的鏈接，添加的本體層就是該系統與其他類似教學系統的不同之處：通過本體層對資源和概念進展組織，并對用戶的懇求進展處理；(3)推理機可以對初始本體進展處理，通過自定義規那么或者內在規那么，能獲得原有本體隱含的知識；(4)效勞層把推理層的結果以更靈敏的方式展現給使用者，方便

7、學生的閱讀和檢索。L格式的本體文件可以用惠普公司的Jena工具或者開源的LAPI進展操作，兩種工具功能相似。就推理機的選擇而言，Jena包括內置的推理機，既可處理L的術語又能自定義規那么。已經成為商業軟件的Raer推理機功能強大，但需要付費才能長期使用。美國馬里蘭大學的LDL推理機Pellet也是一種專業推理機，它作為開源軟件不斷地由維護人員改進，值得研究使用。3.3課程本體及相關推理模型的說明在基于網絡的學習過程中，使用者按照章節學習內容，對于比較復雜的知識體系，容易混淆知識之間的聯絡。而目前提供的課件等資源無法讓使用者把握個體概念在整體中的地位，影響了學生對知識的理解與應用。因此采用本體對

8、領域知識建模時，必須以構建合理的知識體系為目的。通過對學習過程和教學內容的分析，可以得到詳細學科中互相關聯的概念組成的網狀構造，這個構造應該由本體來表現。國外的文獻中，提到本體可以分為內容本體(ntentntlgy)、上下文本體(ntextntlgy)和構造本體(Struturentlgy)5。在這種劃分下的3種本體里，內容本體定義了領域概念及其在特定環境下的關系。最常用的關系就是sublassf屬性，由于這種屬性具有傳遞性，所以可用來進展概念斷定和檢索。例如定義某種新發現未知屬種的生物時，假設是知道它擁有兩棲類動物的基因時，就可通過推理機斷定這種生物具備在水中生存的才能。因為在定義兩棲類動物

9、的時就可以聲明該類具備anSiing的屬性，只要繼承該類的新類別應該也獲得了同樣的屬性。對同義詞和近義詞的處理也屬于內容本體的定義。課程上下文本體可包括學習的目的、重點，該章節的必修前提知識點等內容。對于某個查找到的概念，應該提供與其關聯的外部資源的鏈接。外部資源可以是本地的文件或者網絡資源，兩者都可以通過通用資源標志符URIUnifrResureIdentifier來標識。學習上下文本體可以給學習者推薦相關資源，在一定程度上解決了系統的封閉性問題，擴展了學生的思維。構造本體主要用來給學習者提供導航。通過定義概念間的前序知識、后繼概念的等內容，可以明確地表達教師的學習策略，掌握學習進度。構造本

10、體構造的關系可以影響學生的閱讀次序，幫助學生獲得對整個知識構造的認識。推理機運用規那么文件中的定義對原文件進展推理，從而得到本來體中沒有直接定義的知識。推理機不僅能對L內在的各種本體關系進展計算，比方subPrpertyf，type等，而且支持自定義規那么的推理。自定義規那么定義更加豐富，可以包括反映現實世界的某種的傳遞或者逆反關系等，實現了對知識模型更靈敏的操作，具有一定程度的智能。其中專業推理機Pelelt提供了KnledgeBase類，能以統一的方式獲得本體各種特性的統計數據，例如聲明的數量、分類關系等，方便開發人員的使用。推理機可以層疊使用，可以把Pellet作為底層的推理機對原數據進

11、展處理，上層再使用帶有自定義規那么的Jena推理機。層疊的方法一方面發揮了Pellet專業高效的優勢，另一方面也充分利用了自定義規那么靈敏特點。這種層疊是目前使用開源軟件可以實現的一種功能較強，結果較完備的語義推理機解決方案。在對推理結果要求不特別嚴格的情況下，用Jena工具自帶的推理機就可以完成一般的推理任務。使用Jsp+JavaBean，結合Jena提供的操作本體的API，就可以方便地構建一個輔助教學系統。教師需要做的工作主要是標識概念，最根本的就是對學科資源的概念含義、父概念、子概念進展定義。為實現一定的智能化，教師還可以對前向概念、后繼概念、學習目的、學習重點、關聯資源進展定義。這個過

12、程是對原有資源的再次整理，利用prtege工具標注生成一個詳細學科的L文件后，就可以提交系統使用。在實驗中構建了一個數據構造學科本體的檢索系統。該系統使用Tat作為eb效勞器，把構造的L本體文件保存在ntlgy目錄下。目前主要用Java語言編寫了對本體進展查詢的ntSearh類和進展顯示ntSh類。ntSearh類對初始本體文件進展處理后得到一個推理模型，ntSh類可以抽取本體文件中的ent特性給出詳細概念的含義。系統可以動態地讀取本體文件，直接生本錢體文件的Jsp樹形導航構造。同時提供了對概念的含義、實例等檢索。檢索時可以按照主、謂、賓的方式輸入查詢條件，提出類似“樹性構造包括子概念的檢索懇

13、求。在檢索到概念的同時，系統也給出了與查詢目的相關的上下位概念等關聯知識。它還通過JavaApplet，把檢索的結果在閱讀器里面顯示成由點線組成的圖形構造，有利于學生對概念關系的理解。借助于本體，這個系統能給學生提供了一個動態關聯的知識構造，方便學生理解概念間的關系以及找到要進一步研究的相關資源。本體作為不斷開展的語義網中的重要組成，具有以構造化的形式對課程信息進展組織和處理的優點，為改善網絡教學提供了新思路。本文研究利用本體論對教學資源進展改造，在實現語義檢索和有效導航的根底上，探究本體在輔助教學中的作用。下一步的工作將集中研究在用戶檢索詞與本體概念的匹配算法，利用用戶本體實現更好的學習導航。1黎軍.網絡教育學的理論與理論.北京:中國人民大學出版社,20222劉衛紅,吳江.本體在E-learning系統中的應用研究J.計算機應用研究.2022,23(4)：63-64，673GruberTR.