基于本体的教学资源语义检索研究

论文摘要

网络数据膨胀、信息技术的飞速发展给教育行业带来了巨大机遇和挑战。基于网络的电子化学习（E-Learning）成为新的学习方式,在分布式的开放网络环境下,海量教学资源的描述、管理和检索成为了研究热点。由于目前教学资源的组织学科知识的描述结构没有统一的标准,造成资源互操作性低、难以共享,并且对资源、学科知识及资源和知识间的关系也没有语义层面的理解;另外,传统基于关键字全文检索方式由于缺乏对检索词的语义理解,检索结果往往包含很多无关信息,并且无法对非文本的学习资源建立检索。语义网的提出,使语义和本体成为知识表示和数据表示的新方法。针对E-Learning应用的需求和现有的一些不足,学科知识和教学资源更适合使用本体技术来进行语义的描述,透过语义的方式实现教学资源的检索。这也是E-Learning发展的重要方向,具有很强的理论和实际意义。本文对语义Web、本体、语义查询扩展和语义数据检索等相关技术进行了深入研究,分析了学科知识表示方法、知识结构和知识关系,提出了以单知识点为单位的知识层次结构模型,并在该模型基础上构建了课程《数据结构》领域本体,对学科领域知识进行科学的组织。在参考国内外相关学习资源元数据标准的基础上,通过构建基于CELTS学习对象元数据标准的教学资源本体,来揭示教学资源的内涵和外延以及同学科知识点的关系。在语义环境下,提出了基于本体的查询扩展方法,首先对检索信息进行检索词提取,分析和计算概念间关系,通过构建检索树的方式表达用户的检索意图,再根据学科知识点的关系进行语义扩展,丰富用户的检索信息。在教学资源检索中,结合向量空间模型,对教学资源不同元数据确定索引权重,分别建立语义向量以表达元数据信息对资源在内容上的体现程度,利用查询-资源相似度计算方法得到初检结果,对初检结果通过教学资源本体推理后得到其他相关资源,最后反馈检索结果给用户。本文最后实现了基于本体的教学资源语义检索原型系统,对本文的语义数据检索方法进行有效性验证。通过实验对比和数据的分析,本文的语义检索方法在对多类型的教学资源检索中具有更好的检索质量,在查全率和查准率上比传统基于关键字的检索有所提高,体现出该方法的优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 教育资源标准研究现状
• 1.2.2 信息检索研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文组织
• 2 相关理论与技术综述
• 2.1 语义Web
• 2.2 本体及相关技术理论
• 2.2.1 RDF、RDFS 及本体概念
• 2.2.2 本体元素概述
• 2.2.3 OWL Profile
• 2.2.4 本体分类
• 2.3 基于语义的查询扩展技术
• 2.3.1 传统查询扩展技术
• 2.3.2 基于语义的查询扩展技术
• 2.4 本章小结
• 3 领域本体和基于标准的教学资源本体的构建
• 3.1 领域本体的表示
• 3.1.1 学科知识结构
• 3.1.2 课程知识结构
• 3.1.3 知识点关系
• 3.1.4 课程《数据结构》领域本体的构建
• 3.2 教学资源本体的表示
• 3.2.1 学习对象元数据规范CELTS
• 3.2.2 教学资源本体的构建
• 3.3 本章小结
• 4 基于本体的教学资源语义检索研究
• 4.1 语义查询扩展
• 4.1.1 查询预处理
• 4.1.2 改进的查询扩展方法
• 4.2 语义数据检索
• 4.3 本章小结
• 5 基于本体的教学资源语义检索原型实现
• 5.1 原型实现
• 5.1.1 开发环境和工具
• 5.1.2 原型框架设计与运行实例
• 5.2 实验及结果分析
• 5.2.1 检索质量评价指标
• 5.2.2 结果与分析
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间完成的项目目录