基于本体的教学知识构建及应用

论文摘要

随着信息科学、计算机科学在教育方面的发展,大学课堂教育方式发生了相应的变化。为了使学生更好、更有个性地学习,也为教育工作者提供一种教学领域的内容标准,建立一套教学领域内可重用、共享和具有互操作的教学领域概念模型具有重要意义,也是非常必要的。本文在详细分析研究本体的基本概念、本体分类、本体特点、本体描述语言OWL、本体在数据库中的应用和本体构建方法。从基于知识分类的认知结构和认知顺序两个方面,全面地描述了领域知识本身、认知结构以及知识之间的认知顺序,对教学领域的知识进行分类,着重研究计算机图形学领域的知识分类。本文仔细分析研究教学领域知识体系,并建立了教学领域知识体系模型。在构建教学领域知识体系模型时,本文把构建学科领域知识库本体看成一个复杂的语义网模型,并由三个部分组成:课程结构、学科知识点本体、学习资源本体。课程结构部分是一种树状结构,相当于词典的索引部分,学科知识点部分概念与关系组成的网状结构,相当于词典的正文。学习资源本体是对知识点所拥有的学习资源的规范化说明。通过元数据,一个学习资源实例映射到领域知识本体相应的概念或知识点。并采用骨架法来构建计算机图形学本体,同时本文采用W3C组织下开发的OWL语言对教学本体进行了详细描述。论文最后以所建的计算机图形学本体知识库为基础,开发语义检索原型系统,研究其构建原理、工作流程和开发方法,通过系统运行分析,基于语义检索实验系统比传统的基于关键字的查询方法具有更高的查全率和查准率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及问题提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 知识表示研究现状
• 1.2.2 学习资源建设研究现状
• 1.2.3 本体研究现状
• 1.3 研究工作
• 1.4 论文组织
• 第二章 本体的相关知识
• 2.1 本体的概念
• 2.2 本体的分类
• 2.3 本体的建模元语
• 2.4 本体描述语言
• 2.5 本体构造
• 2.5.1 本体的构造准则
• 2.5.2 本体的构建方法
• 2.5.3 本体的构造工具
• 2.5.4 本体建模的生命周期
• 2.6 本体在知识库系统中的应用
• 2.7 本章小结
• 第三章 OWL语言描述
• 3.1 OWL语言概述
• 3.2 OWL的子语言
• 3.3 OWL语法和语义表示
• 3.3.1 OWL语法表达分析
• 3.3.2 OWL Lite的语义表达成分
• 3.4 OWL语言作为知识表示语言的分析
• 3.4.1 表示能力的分析
• 3.4.2 语法简单
• 3.4.3 OWL可扩张性分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 教学领域知识本体库的构建
• 4.1 教学领域知识体系模型
• 4.2 课程结构
• 4.3 课程概念的表示
• 4.4 领域知识、认知结构与知识本体
• 4.4.1 知识分类研究
• 4.4.2 知识类型的认知结构
• 4.4.3 描述学科领域知识点的元数据
• 4.4.4 领域知识本体库与知识网结构
• 4.5 描述学习资源的元数据
• 4.6 领域知识库本体和学习资源之间的映射
• 4.7 本章小结
• 第五章 教学本体构建实例
• 5.1 计算机图形学知识库本体构建思路
• 5.2 知识本体构建步骤
• 5.3 知识体系结构
• 5.4 核心本体构建
• 5.5 本章小结
• 第六章 基于本体知识库的语义检索系统
• 6.1 系统分析
• 6.1.1 检索方法
• 6.1.2 系统功能需求
• 6.1.3 系统数据需求
• 6.2 系统设计
• 6.2.1 系统框架设计
• 6.2.2 检索流程
• 6.2.3 语义分析
• 6.2.4 界面查询接口设计
• 6.3 系统实现
• 6.3.1 开发平台
• 6.3.2 开发工具
• 6.3.3 运行结果
• 6.3.4 系统评价
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果