知识网格及其教育应用的关键技术研究

论文摘要

本文围绕构建知识网格和利用知识网格辅助人们学习的相关技术问题开展研究工作。首先对知识的定量测度进行了研究，分析了知识表示方法和知识本体技术，简要论述了教育观念的变化，比较了教学过程和一般信息过程的特点，评述了现有教学系统满足学习需求的情况，分析了网格技术、面向服务体系结构、语义Web、语义网格、多主体系统等相关技术的特点和融合趋势。综合考虑知识性质、学习规律和上述技术，构建了新的智能学习系统，并在863项目(2003AA116060)中成功运用。本文取得了如下创新性成果： 1．提出了知识效用的计算公式。本文分析了教学过程与一般信息过程的不同特点，提出了一个教学过程模型，以知识解决实际问题的数量作为知识的效用测度，提出了知识效用的测度公式。补充了知识测度体系，对于知识管理、知识发现、知识评价和知识学习，具有重要的意义。 2．提出了一个基于语义网格技术的智能学习系统(SLS)，建立了SLS的描述逻辑模型。SLS面向基于互联网的学习，由知识空间、约束空间和参与者空间构成，其特点是：(1)明确表示学习规律。(2)语义网格技术。(3)描述逻辑基础。(4)可实现个性化学习。 3．提出了个性化学习的实现方法。本文提出了学习者特征空间的概念，并将特征空间作为选择学习内容的运算规则。以GCKS(网格兼容的知识服务)方法构建了三种典型的知识学习服务：陈述(narrative)、类比(analogy)、辩论(argument／debate)，给出了它们在智能学习系统中的应用示例。 4．提出了一个保留术语的本体学习(Ontology Learning)算法。目前有代表性的本体学习方法侧重于扩展已有词典中概念之间的关系，技术复杂且可扩展性差。保留术语的本体学习算法使用通用词典过滤领域文档中的普通词汇，从而获得领域术语，具有更高的效率和准确度，可扩展性好，且简单易行。 5．提出了一个本体相似度计算方法。一般相似度算法主要研究本体学科关系或事物组成关系，以其为基础集成的本体不适合直接用于知识学习。本文提出的相似度计算方法考虑了教学关系，解决了广度优先学习的知识集成，深度优先学习的知识集成，以及研究型学习的知识集成问题。 6．提出了动态服务组合的构造算法和最优组合算法。大多数现有的服务组合方法属于静态组合。本文将一个服务作为具有一定输入输出参数的函数，设计了

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景和研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的选题和研究内容
• 1.4 论文的章节安排
• 第二章 知识的测度和本体组织
• 2.1 知识的测度
• 2.1.1 知识的概念
• 2.1.2 信息测度
• 2.1.3 知识测度
• 2.2 知识的教学属性及其测度
• 2.2.1 学习规律与教学过程
• 2.2.2 知识的教学属性
• 2.2.3 知识的教学测度
• 2.3 知识表示
• 2.3.1 知识的命题逻辑表示和一阶谓词逻辑表示
• 2.3.2 粗糙集表示
• 2.3.3 框架表示和语义网络表示
• 2.3.4 描述逻辑表示
• 2.4 领域本体
• 2.4.1 本体概念发展
• 2.4.2 语义Web
• 2.5 个性化本体
• 2.5.1 个性化本体网络
• 2.5.2 知识协同查询算法
• 2.5.3 一个师生个性化本体网络的实现
• 2.6 小结
• 第三章 知识的学习
• 3.1 知识学习概述
• 3.2 知识教学系统
• 3.2.1 网络教学系统
• 3.2.2 LMS学习管理系统
• 3.2.3 LTSA学习技术系统
• 3.3 智能学习系统
• 3.3.1 智能学习系统
• 3.3.2 个性化学习的实现方法
• 3.4 共享网络资源的本体学习技术研究
• 3.4.1 学习资源元数据标准
• 3.4.2 学习资源元数据的语义
• 3.4.3 本体学习技术
• 3.5 基于本体的知识集成和查询
• 3.5.1 问题描述
• 3.5.2 本体映射
• 3.5.3 本体关联和匹配的算法
• 3.5.4 基于学习目的的本体集成
• 3.6 小结
• 第四章 知识网格与知识服务
• 4.1 虚拟学习组织
• 4.1.1 基于网络的虚拟组织
• 4.1.2 虚拟学习组织
• 4.1.3 虚拟组织的实现技术
• 4.2 知识网格
• 4.2.1 网格发展
• 4.2.2 以存储和应用为目的的数据与知识网格
• 4.2.3 学习网格
• 4.3 面向服务的体系结构
• 4.3.1 面向服务的体系结构
• 4.3.2 服务与语义的结合
• 4.3.3 知识服务的机制
• 4.4 动态服务组合
• 4.4.1 服务组合的概念及服务组合语言
• 4.4.2 动态服务组合构造算法
• 4.4.3 最优组合算法
• 4.5 小结
• 第五章 教育应用设计研究
• 5.1 应用设计概况
• 5.2 基于LINUX平台的交互式应用设计
• 5.3 NC教育网络设计
• 5.3.1 教育网络应用设计
• 5.3.2 进一步扩展研究
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 进一步研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的研究成果
• 个人简历