本体在军校教育资源管理中的应用
张玉强中国人民解放军海军飞行学院
【摘要】针对当前军校信息化建设的现状，将本体引入军校教育资源管理中。利用本体表示语言OWL创建军校教育资源本体（MAERO），以利于共享和重用；设计本体集成算法来解决不同本体间的交流和共享。最后给出军校教育资源管理框架。
【关键字】教育资源资源管理本体owl本体集成
【中图分类号】TP315【文献标识码】A【文章编号】1006－9682（2009）04－0040－02
【Abstract】Amingattheactualityofmilitaryacademyinformationizationconstruction,thispaperbringsontologyintothemilitaryacademyeducationresourcesmanagement.Usingontologylanguagetodescribetheeducationresources,inordertofacilitatesharingandreusing;Devisinganewarithmeticofontologyintegration,inordertocommunicationandsharingbetweendifferentontologies.Atlast,theframeworkofmilitaryacademyeducationresourcemanagementispresented.
【Keywords】EducationresourceResourcemanagementOntologyOWLOntologyintegration
随着新军事变革的加深，军事院校的信息化建设越来越受到人们的重视。在军院信息化建设过程中，硬件是基础，软件是核心，资源是关键，制度是保障，应用是最终的目的。教育资源管理的好坏决定着信息化教育发展的优劣。教育资源不同于一般的资源，它表现形式多样，有文本、图片、视频、音频、试卷、课件、网络等，［1］并随着信息技术的发展，呈指数方式增长。目前，军校教育资源已出现如下特点：数据量大、形式多样、针对性强、教育性强，分布式等，并出现了如下不足：［2］[3］信息资源分散，缺乏公共基础数据平台，信息标准不统一，适用性教学资源匮乏，信息成果共享不畅；应用缺乏有效基础，网络应用缺乏统一的身份认证系统支持。这直接导致了一种奇怪现象的出现：一方面院校拥有丰富的教育资源，另一方面用户却抱怨资源匮乏。究其原因就是目前的教育资源管理无法满足需求。如何将分散、无序的资源整合起来，消除资源孤岛，使用户能方便、高效的将其利用于自己的学习和工作之中，并在大范围内共享是当前要解决的重大课题。
本体作为一种有效表现概念层次结构和相互关系的模型，已经被广泛地应用到计算机科学及其相关领域，如知识表示、共享和重用、系统分析等方面。本文将本体引入军校教育资源管理领域，以期解决以上问题。
一、MAERO描述
1．本体描述语言OWL
本体语言用于形式化描述Web文档中词汇的含义，在语义Web的7层模型中占有重要的位置。目前不同的组织提出了多种本体建模语言：RDF，RDFS，OIL，DAML＋OIL和OWL。
而作为W3C推荐的OWL已经成为定义Web本体的标准语言。受到了广泛的应用，可以认为OWL是用XML语法，RDF模型定义的一种描述逻辑语言。
2．本体建模工具Protege4
目前本体的编辑工具有很多：斯坦福大学开发的Protege，卡尔斯鲁厄ATFB开发的OntoEdit和KAON，曼彻斯特开发的OilEd等工具。在这些工具中，Protege作为开源的软件应用最为广泛，最新版本到了Protege4，它具有如下特点：
（1）图像化用户接口框架。
（2）良好的API接口，有较好的扩展性。
（3）模块化。包括：智能的利益局部/全局知识库去处理导入依赖；导入多个本体在同一个工作空间；本体间动态切换；本体间公里互相移动。
（4）导航。
（5）强大的推理支持。推力器可以作为插件加入；Pellet推理机和FaCT++推理机的直接接口。
（6）OWL编辑。包括：本体实体的一致性描述；OWL描述解析；自动完成；语法高亮；自动为新实体创建ID。
（7）丰富的插件。
为了得到良好的推力能力，开发一个标准的、可扩展的、智能的和稳定的MAERO，我们利用Protege4建模本体，采用OWL作为本体描述语言。
3．描述MAER的元数据标准
构建分布共享的学习资源数字环境，实现学习资源的共建共享是目前世界各国都在积极进行的项目，具有良好互操作、基于资源发现和检索的元数据，则是有效地实现这些资源的描述、检索、利用的基础和关键。目前，国际上较有影响的描述教育信息资源的元数据主要有IEEELOM（学习对象元数据），DC-Education（都柏林核心教育元数据），IMS（教学管理系统元数据）等。［4］
我国从2001年开始启动了教育信息化技术标准研究项目，成立了中国教育信息化技术标准委员会（CELTSC）。该项目以实现资源共享、支持系统互操作、保障网络教育服务质量为目标，通过跟踪国际标准研究工作和引进相关国际标准，并根据我国教育的实际情况修订与创建了各项标准，最终形成“中国教育信息化技术标准体系”（CELTS）。该体系包括：
（1）《学习对象元数据》（CELTS-3）：属于上层的抽象规范，规定了描述学习对象的基本方法与准则，它属于CELTS体系中的基础标准。
（2）《教育资源建设技术规范》（CELTS-41）：是对《学习对象元数据》与具体应用领域结合的产物，它面向资源建设领域（包括基础教育、高等教育、职业教育和培训等领域）。
（3）《基础教育教学资源元数据规范》（CELTS-42）：其应用领域则更为具体，主要面向基础教育的资源建设。这三个规范从理论上来说，是一脉相承的，都是以LOM为核心建立的。
综上所述，在本文中参考以上标准，根据军校本身的特点来构建MAERO。
4．MAERO的实现
为了建立MAERO本体，下面我们首先给出MAER的概念空间的定义：
概念空间ECS＝（C，R），其中C＝｛c1，c2，…，cm｝为本体种概念集合。R＝｛r1，r2，…，rm｝为概念的关系集合。ri：C×…×C→｛True，False｝。概念的定义通常为一种分类层次，体现出概念间的继承关系。这里所说的概念是对教育领域中词汇表中术语的抽象定义；概念与概念之间的联系用关系表示；推理规则用基于事实的推导，得出新的概念，同时为完成语义的相关性搜索提供支撑条件。
为了更好的建立MAERO，我们先给出它的本体语义网络（OSN）结构。限于篇幅，下面给出部分资源的OSN。二、本体集成
由于不同的人对同一事物可能有不同的理解，如同样领航课，驾驶和领航学员所学的内容就不同，所用的教材也不同。因此本文提出用本体的集成来解决该问题。本文提出的本体集成的概念是指：将对同一概念的不同本体描述集成成为一个新的本体。首先，将库中的本体模型根据资源所属的种类分类，由判定规则判断出本体是否描述同一概念，利用本体集成的思想，将本体集成。
分类方法有很多。本文主要是用聚类的思想，限于篇幅不再介绍。下面主要介绍本体集成算法。
1．集成判定规则
规则1，如果两个概念的URL是相同的，那么这两个概念是相同的。
规则2，如果两个概念的子概念完全相同则两个概念是同一个概念。
规则3，如果两个概念的祖先概念都相同，并且兄弟概念也都相同则这两个概念是同一个概念。
规则4，如果两个概念名字是相同的，那么这两个概念是相同的。
规则5，如果两个概念的实例是相同的，那么这两个概念是相同的。
2．本体集成算法
算法如下：
输入：新加入本体Oi和已有规范本体库；
输出：经过集成后的本体库。
①根据聚类算法判定新加入的本体Oi是否可以分到相应的类别中，是转②，否则转⑤。
②判断与Oi属于同一类别的且没有和Oi进行规则匹配的本体是否存在，存在转③，否则转④。
③任取尚未和Oi进行规则匹配的本体Oj，将Oj和Oi利用规则进行判断，如果Oj和Oi是描述的概念是相同概念，调用合并算法，并退出。否则转②。
④将Oi列为本类别的新的子类，并退出。
⑤将Oi列为新的类，退出。
三、资源检索框架
由于用户的观念、知识水平、立场等的不同，对于同一个检索要求各个用户输入的检索条件的表述可能会不同，或者对于检索条件输入不准确。同时，因为在许多情况下会出现一词多义的现象，如小绵羊既可指一种家畜，也可指软弱的人；同义词的现象如计算机也被称为电脑等。所有这些现象将导致检索结果不准确或有大量无用信息返回。而领域本体是面向特定领域，用于描述领域知识的概念模型，并要求模型中的概念在某个特定领域或范围内是公认的，所以可以对用户输入的检索语句用领域本体本体来提示以规范查询。其检索步骤设计如下：
1．当用户输入检索条件后，将该检索条件和本体论库中已有本体进行分解匹配，再按照一定的算法在本体库中进行推导演绎。返回当前词条所有的相关概念结果集。
2．由用户对返回的结果集进行选择，进一步确定检索范围，再将处理后的检索请求提交给搜索引擎。
最后，根据本文思想，设计出如下基于本体的军校教育资源管理框架：
四、结束语
随着我国军事院校的发展，信息化的发展要求愈来愈迫切，教育资源越来越丰富，但是目前的大多数资源管理技术无法利用丰富的资源为用户提供满意的服务，不能满足发展的需要。基于此，本文将本体引入军校教育教育资源管理中，介绍了本体在高校教育资源描述、资源共享和资源查找上的应用，设计了军校教育资源本体MAERO，本体集成规则和算法以及设计了基于本体的军校教育资源管理框架。该方法试图使得资源管理更合理，提供更高效的服务。当然，由于工程浩大，本文建立本体的比较薄弱，下一步的工作主要进一步完善MAERO，扩大本文的适用范围。
参考文献
1薛玲、李红良、佘嫱.军队院校信息化建设的对策研究.情报，2005.12：142～144
2李远星、谭忠、王敏等.军校信息化教学模式的缺陷与重构.军事交通学院学报，2008.10（3）78～81
3王军武.军队院校信息化建设探讨.教育技术导刊，2007.7：36～37
4李梅、何洁月.现代计算机，2005（203）：15～18