基于知識(shí)本體的E-learning系統(tǒng)研究.pdf

1、教育的每一次突破性進(jìn)展，都與科學(xué)技術(shù)的革命性進(jìn)步息息相關(guān)，并以此為標(biāo)志。20世紀(jì)90年代，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，使教育的發(fā)展產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，一種數(shù)字化學(xué)習(xí)方式-E-learning得以產(chǎn)生并在全世界迅速發(fā)展。隨著對(duì)E-learning技術(shù)觀和學(xué)習(xí)觀的重新認(rèn)識(shí)，E-Learning研究進(jìn)入了以學(xué)習(xí)為本位，以學(xué)生為中心的新的發(fā)展階段。 E-learning是一個(gè)跨學(xué)科的研究領(lǐng)域，它涉及心理學(xué)、教育

2、學(xué)、信息技術(shù)等眾多研究?jī)?nèi)容。本文根據(jù)現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)、認(rèn)知發(fā)展學(xué)習(xí)理論、知識(shí)分類等研究成果，利用知識(shí)本體的表達(dá)能力，提出了一種基于學(xué)習(xí)性特征的知識(shí)本體元數(shù)據(jù)模型，在此基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)面向?qū)W科領(lǐng)域、基于領(lǐng)域知識(shí)本體庫(kù)的E-learning系統(tǒng)分層體系架構(gòu)。對(duì)基于領(lǐng)域知識(shí)本體庫(kù)的E-learning系統(tǒng)分層體系架構(gòu)中的知識(shí)共享，學(xué)習(xí)資源內(nèi)容管理，網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)與管理模式，學(xué)習(xí)環(huán)境與學(xué)習(xí)行為建模，學(xué)習(xí)過程管理等方面進(jìn)行了較深入的研究?；谏鲜鲅?/p>

3、究結(jié)果，開發(fā)完成了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)并進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)和主要工作有： 1.提出了一種基于學(xué)習(xí)性特征的知識(shí)本體元數(shù)據(jù)模型，在此基礎(chǔ)上提出了一種基于知識(shí)本體庫(kù)的E-learning系統(tǒng)分層體系架構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)、認(rèn)知發(fā)展學(xué)習(xí)理論對(duì)學(xué)習(xí)的解釋，基于學(xué)習(xí)性特征的知識(shí)本體元數(shù)據(jù)模型從基于知識(shí)分類的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和認(rèn)知順序兩個(gè)方面，全面地描述了領(lǐng)域知識(shí)本身、認(rèn)知結(jié)構(gòu)以及知識(shí)之間的認(rèn)知順序。通過基于學(xué)習(xí)性特征的知

4、識(shí)本體元數(shù)據(jù)模型，建立了面向?qū)W科領(lǐng)域的領(lǐng)域知識(shí)本體庫(kù)?；谥R(shí)本體庫(kù)的E-learning體系架構(gòu)可以保證E-learning系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)、學(xué)習(xí)資源管理的相對(duì)獨(dú)立性，充分保證E-learning系統(tǒng)的靈活性。 2.提出了一種基于知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)對(duì)象模型與網(wǎng)絡(luò)課程模型。把知識(shí)點(diǎn)作為學(xué)習(xí)對(duì)象和網(wǎng)絡(luò)課程(知識(shí)單元)的核心數(shù)據(jù)，然后分別建立了學(xué)習(xí)對(duì)象庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)課程庫(kù)。學(xué)習(xí)對(duì)象庫(kù)用于存儲(chǔ)注冊(cè)學(xué)習(xí)對(duì)象描述數(shù)據(jù)，課程庫(kù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)課程結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)內(nèi)

5、容。在知識(shí)本體庫(kù)、課程庫(kù)和學(xué)習(xí)對(duì)象庫(kù)基礎(chǔ)上，通過知識(shí)點(diǎn)，可以在課程學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)對(duì)象之間建立多對(duì)多的邏輯映射關(guān)系，從而保證課程開發(fā)、課程內(nèi)容更新和學(xué)習(xí)資源管理的相對(duì)獨(dú)立性。 3.構(gòu)建了一種新的領(lǐng)域知識(shí)共享與網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)、內(nèi)容更新模式。在基于知識(shí)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)課程模型基礎(chǔ)上，提出了一種新的課程內(nèi)容建模方法和一系列實(shí)現(xiàn)算法，形成了一套開發(fā)工具集。主要算法包括：基于AOV網(wǎng)拓?fù)涞闹R(shí)點(diǎn)編列算法、網(wǎng)絡(luò)課程結(jié)構(gòu)定義算法、基于知識(shí)點(diǎn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的知識(shí)

6、單元內(nèi)容制作算法、知識(shí)單元到XML，文檔綁定算法、基于AOV序列分段的課程編列算法等?？梢愿玫貙?shí)現(xiàn)知識(shí)重用，有效的提高網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)和內(nèi)容更新效率。 4.提出了一個(gè)面向?qū)W習(xí)行為的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)模式。研究了E-learning中的各種學(xué)習(xí)行為，對(duì)各種學(xué)習(xí)行為進(jìn)行了建模。通過學(xué)習(xí)行為模式，在學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)工具、知識(shí)單元和學(xué)習(xí)資源之間建立聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)行為的分析和個(gè)性化學(xué)習(xí)建模。同時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)形式化進(jìn)行了初步探討。此外，研究了個(gè)性化的學(xué)

7、習(xí)視圖，設(shè)計(jì)完成了相應(yīng)的知識(shí)單元學(xué)習(xí)頁(yè)面及相應(yīng)的生成算法。 5.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)開發(fā)及應(yīng)用。開發(fā)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的課程開發(fā)、課程維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、過程管理與質(zhì)量評(píng)估等提供了一個(gè)實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境。平臺(tái)已應(yīng)用于山東大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，每年有60多位任課教師，7000多名學(xué)生，通過該平臺(tái)完成“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”和“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和學(xué)習(xí)。該平臺(tái)已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行兩年，通過實(shí)際運(yùn)行對(duì)本文的研