……一一………… ＤＯＩ：１０．１６７０７￣．ｃｎｋｉ．ｆｊｐｃ．２０１６．０７．０３１ 彳嚣 个性化学习系统中领域本体构建研究 郝鹃，林华 （广东外语外贸大学大学思科信息学院广东广州５１０４２０） 【摘要】针对当前个性化学习系统在知识组织与语义理解等方面缺乏统一描述标准等问题，提出采用领域本体技 术表示个性化学习系统中学习资源内容的方法。以数据库原理课程为例，利用Ｐｒｏｔ ６ ｇ∈软件实现了该课程的领域本体 模型，为个性化学习系统资源的集成、共享和个性化学习路径推荐打下了基础。 【关键字】个性化学习系统；数据库原理；领域本＂ｆ￣；Ｐｒｏｔ ６ ｇ∈ 随着移动互联网和智能终端等技术的飞速发展，构建个性 化学习系统以满足学生自主学习的需求逐渐成为教育领域研 究的热点ｌｌ１。但是，目前一些个性化学习系统中的学习资源主要 个性化学习系统领域本体模型可以被定义为一个五元组（课程 知识点，课程知识点之间的关系，函数，公理，实例）。 ｆ１）课程层级知识点：领域学科知识体系中的核心单元，是 对某一学科分解的不同层次的学习单位，也是学习者构建知识 体系的基础。具体包括知识点序号、知识点名称、知识点具体内 容、所属章节，及相对应的习题、视频、测试等内容。 （２）课程知识点之间的关系：表示为二元关系，也就是两个 概念之间的关系，可以分为以下四种关系类型。 并列关系：描述知识点之间的关系不分前后不分主次，比 如：一个知识点中有两个概念，而这两个概念之间只是内容位 置不相同，而其他相同，那么这种关系就是并列关系。 是按照课程章节顺序组织的，如以章节为中心组织讲义、习题、 案例、视频等，对各章节之间内在的联系缺乏同一的描述，章节 之间相对独立，这种学习资源的组织方式易造成学习者在学习 过程中迷失，也难以适应个性化学习的需求［２－３］。 领域模型是个性化学习系统的核心内容之一，领域本体技 术是当前构建领域模型的主要技术［４１。在个性化学习系统的开 发中，构建领域本体为知识模型的共享和重用提供了可能，为 个性化学习资源推送和学习路径推荐的研究奠定了基础。 １领域本体概念 父子关系：也是一种继承关系，子知识点是对父知识点的 补充和细化。 前驱与后继关系：一种依赖关系，强调知识点问的学习先 后顺序。 本体最早起源于哲学，研究的是世界万物的本源，即所有 事物的客观、真实的存在［５１。在计算机领域中本体有多种定义， 其中比较有代表性的定义认为本体是共享概念模型明确的形 式化规范说明，包含概念化、明确和共享等含义１６］。从内涵上来 看，本体是某个领域内不同主体之间进行交流的一种语义基 础，即由本体提供了一种明确定义的共识。 整体与部分关系：描述知识点之间的包含关系。 （３）函数：这是一类特殊的关系，一种关系就是一个函数，描 述了知识本体语义检索和智能推荐的规则。比如：父子关系（ｘ， ｖ）可以理解为Ｘ是ｖ的父亲，也可以唯一确定ｖ。 依据本体依赖程度，可以将本体分为顶级本体、领域本体、 任务本体以及应用本体四类［７１。其中，领域本体是指对某个特定 领域知识进行描述的本体，主要由概念、概念的属性、关系、函 数、公理和实例等几种元素组成。这些元素间相互作用，形成了 （４）公理：表示知识点本体中的永真断言集合，是对知识点 及其关系的约束处理，通过知识点间的语义关系描述知识本体 公理。 某一学科的知识表示，并且能被计算机识别和理解，加工处理 后反馈给学习者。利用本体技术构建的领域知识库，不仅可以 清晰地描述领域中的概念及其关系，还可以实现领域知识的共 享和重用，且有利于领域知识库的管理和维护。 ２领域本体库的构建 （５）实例：表示领域本体中知识点及知识点问关系的具体 实例。 ３在线学习系统领域本体的构建实例 领域本体构建是一个复杂的过程，目前还没有通用的工程 化方法，常用的构建方法有七步法、循环获取法、骨架法等Ｅ８３。 由于优秀的设计和丰富的功能，斯坦福大学医学院生物信息研 究中心开发的Ｐｒｏｔ６ｇ６本体编辑软件已成为国内外众多本体研 究机构的首选工具。 个性化学习系统中，领域本体模型的构建不仅是整个教学 流程的建设过程，也是领域学科知识、学习资源及其相互间本 质关系等内容的建设过程。本质上，任何一门领域学科都可以 划分成不同层次的知识点，以这些知识点为中心组织各种学习 资源，并建立知识点之间的关系以构建整个教学流程，可以较 好地组织和利用学习资源，可以将知识点灵活的组装成适应每 个学习者需求的学习模块，满足个性化学习需求。因此，本文利 用领域本体技术来描述领域知识点及其之间的联系，建立知识 本体库，并对领域知识点进行形式化描述。 结合个性化学习系统资源建设实践，按照本体建模原语， 为了能更好的阐述领域本体的构建流程，下面以数据库原 理课程个性化在线学习系统中领域本体的构建过程为例，说明 本体构建的基本方法。本文使用的建模工具是Ｐｒｏｔ６９６４．３．０版 本，参考教材为ＡｂｒａｎｈａｍＳｉｌｂｅｒｓｃｈａｔｚ等学者编著的经典教材 《数据库系统概念》第六版。 ３．１建立领域本体知识点 知识点包括基本概念、定义、定理、结论等。实践中，经过多 基金项目：自适应网络教学系统的设计与实现机制研究。广东省高等教育教学改革项目（ＧＤＪＧ２０１４２２０２） 广东外语外贸大学校级教学项目（ＧＷＪＹ２０１５０２６）。 ２０１６年第７期』福建电脑 ·６５·