教学领域本体构建研究 ——以“C++程序设计”课程为例

论文摘要

当前,互联网为学习者提供了丰富的教学资源,在降低教育成本、扩大教育规模和实现终身教育方面起了不可替代的作用。由于不同资源开发者使用不同的方式标记资源,使得不同系统的信息难以共享和重用,造成了资源的重复性建设,很容易导致信息孤岛、网络迷航等问题。如何建设可重用性高、支持语义的网络教学资源,成为近年来教育技术领域的研究热点。作为新一代网络——语义网的主要技术基础,本体是目前最流行的可用来解决信息的语义标注的新技术。本文首先分析了教学资源建设中存在的难题和解决策略,概述了领域本体的发展现状,并对领域本体构建的基本理论做了详细介绍,包括本体的基本理论、本体构建工具、构建方法、与语义网之间的关系,以及其他与教学领域本体构建相关的理论等。现有的本体构建方法通常适用于某一具体领域,并在方法论、评价和共享等方面存在着缺陷,对于教学领域并不适合。为弥补这些不足,本文尝试将教学系统化设计思想和学科教学的基本规律等,融合于本体构建方法中。主要研究内容和成果如下：（1）论述了构建本体的必要性和可行性。针对网络教学资源的共享性差、重用率低、缺乏语义等缺点,以及我国对教学领域本体的研究刚刚起步、缺少适用于教学领域的构建方法的现状,本文首次对教学领域本体的构建进行了研究。（2）提出了一种适用于教学领域的本体构建方法——基于ISD的本体构建方法。该方法融合了学科教学的基本规律以及知识概念间的基本关系,遵循教学系统设计的思想,并强调本体的评价和进化,具有一定的专业性和先进性。（3）利用本体开发工具Protege,使用本文提出的方法,成功构建了“C++程序设计”教学领域本体,证明了该方法的实用性,同时为建设具有语义信息的教学资源指明了方向,为下一步构建基于语义的教学资源管理系统做好了准备。本文围绕本体在教学资源建设中的作用,提出了基于ISD的教学领域本体构建方法,并在“C++程序设计”课程领域本体构建中进行了检验,且所建本体库已发布于互联网。同时,该本体库作为基于领域本体的“C++程序设计”双语课程语义检索系统的数据库,最终得到了实际应用。如何使本文的方法和所建本体库更加完善,并实现语义的自动标注,是下一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图表目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 教学资源建设中存在问题
• 1.1.2 本体在教学资源建设中的必要性
• 1.1.3 本体在教学资源建设和管理中的可行性
• 1.2 教学领域本体的研究现状
• 1.2.1 教学领域本体研究现状
• 1.2.2 构建方法研究现状
• 1.3 本文主要工作及论文组织结构
• 第2章 本体构建理论
• 2.1 本体理论
• 2.1.1 本体的定义
• 2.1.2 本体的特点
• 2.1.3 本体的分类
• 2.2 本体构建
• 2.2.1 建模工具
• 2.2.2 构建方法
• 2.3 本体与语义网的关系
• 2.3.1 语义网的概念
• 2.3.2 本体与语义网
• 2.4 其他相关理论
• 2.4.1 结构主义教学理论
• 2.4.2 系统化教学设计思想
• 2.4.3 软件工程理论
• 第3章 基于ISD的领域本体构建方法
• 3.1 教学本体构建原则
• 3.2 教学领域本体构建方法
• 3.3 ISD本体构建方法
• 3.3.1 本体需求分析
• 3.3.2 建立核心本体库
• 3.3.3 本体描述
• 3.3.4 调试
• 3.4 教学领域本体评价方法
• 3.5 教学领域本体进化方法
• 第4章 "C++程序设计"领域本体构建实例
• 4.1 需求分析
• 4.2 概念获取
• 4.2.1 确定本体概念集
• 4.2.3 属性和关系的确定
• 4.3 本体描述
• 4.4 本体评价与进化
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 本文创新点
• 5.3 不足与工作展望
• 5.3.1 研究中的不足
• 5.3.2 工作展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1 部分核心代码
• 附录2 领域本体评价量表
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目
• 致谢