基于本体的教学领域知识库研究

论文摘要

知识库作为智能教学系统的基础部件,对整个教学系统的智能性影响巨大,一直是智能教学系统面临的重要问题之一。传统的智能教学系统对于教学知识的表示和组织方式尚存在不足：学习资源的描述标准不统一导致其在不同系统之间难以实现共享和互操作；缺乏计算机能够真正理解的智能化知识导致系统的人机交互、智能答疑、自动出题和组卷等需求未能很好地满足。因此,构建一个符合智能教学系统特点和需求的教学领域知识库,发挥其应用能力是非常必要的。论文以本体技术为核心构建应用于智能教学系统的教学领域知识库,构建过程涉及的关键问题主要是知识表示和知识推理,主要从以下几个方面展开工作：(1)首先以描述逻辑定义的领域概念集与概念层次为基础,在TBox中利用已定义的概念和关系来定义新的抽象概念,从而让机器能够理解抽象概念的内涵；结合产生式规则的知识表示方式来描述学科领域中因果性和规则性的知识,从而扩展描述逻辑的知识表达能力；最后统一用本体描述语言对领域知识进行描述,最终构成一个包括领域本体与领域规则的多种形态知识的教学领域知识库。(2)根据领域知识的不同形态,对教学领域知识库的推理机制进行探讨。推理机制主要由两部分构成。一部分是利用描述逻辑的推理方法对抽象概念的TBox推理,主要体现在对概念的自动分类,推导出新的概念层次关系。另一部分是基于SWRL的领域规则的推理,通过推理引擎对规则性的学科知识进行处理更好地扩展领域知识库的推理和查询能力。(3)在论文构建的教学领域知识库的基础上设计并实现一个知识检索实验系统,用以说明教学领域知识库在智能教学系统中的具体应用,该知识检索系统能够帮助学生更准确而快速地查询相应的学科知识点。该实验系统的整体结构采用J2EE倡导的分层架构,论文详细介绍了系统的开发步骤和方法。综上所述,通过结合本体和产生式规则知识表示方式构建的教学领域知识库,具备丰富的知识表达能力和推理能力。从而该知识库可支持知识检索、智能问答、自动出题与自动判卷等智能系统,能够更好地满足智能教学系统对领域知识的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本体概述
• 1.1.1 本体的定义和分类
• 1.1.2 本体的应用现状
• 1.1.3 本体描述语言
• 1.2 智能教学系统综述
• 1.3 知识表示和教学领域知识库
• 1.3.1 知识表示方式
• 1.3.2 教学领域知识库研究现状
• 1.4 论文研究主要内容和结构
• 第2章 教学领域知识库设计
• 2.1 领域知识库知识表示方式比较
• 2.2 教学领域知识库逻辑模型
• 2.3 教学领域本体构建研究
• 2.3.1 教学领域本体结构
• 2.3.2 本体的构建方法
• 2.3.3 领域本体构建过程
• 2.4 领域本体编码、形式化
• 2.5 本体的检验评价
• 2.6 小结
• 第3章 基于SWRL的领域规则集成
• 3.1 SWRL
• 3.1.1 SWRL架构
• 3.1.2 SWRL的表示方式
• 3.1.3 The SWRL Editor
• 3.2 基于SWRL教学领域规则的集成
• 3.2.1 建立Atom
• 3.2.2 建立Imp
• 3.3 小结
• 第4章 教学领域知识库的推理机制
• 4.1 教学领域知识库的推理结构
• 4.2 教学领域知识库的推理过程
• 4.2.1 使用Racer推理机对本体库分类
• 4.2.2 使用Jess推理引擎对SWRL规则的推理
• 4.3 小结
• 第5章 基于教学领域知识库的知识检索系统设计
• 5.1 系统框架
• 5.2 领域知识库的存储
• 5.3 系统关键实现
• 5.3.1 Jena对本体的解析
• 5.3.2 Jena对本体的推理
• 5.4 结果显示
• 5.5 小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文完成的工作总结
• 6.2 设想与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢