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基于本體的教學知識庫系統分析
【論文關鍵詞】教學知識；本體；知識庫系統
【論文摘要】教學知識的共享和重用是影響教學效率的重要因素，文章將本體技術引入到教學知識管理中，通過使用現有的本體編輯工具、描述語言和開發方法，構建并實現基于本體的教學知識庫系統，為網絡教學系統以及其他用戶提供教學領域知識的共享模型，從而實現教學知識的共享和重用。
一、本體概述
本體是指對領域知識的共享概念模型和明確的形式化規范說明，它涵蓋了領域中的基本術語與關系，并利用這些術語和關系構成知識的外延規則和復雜定義，是一種能夠提供對領域知識的共同理解和共享的知識表示模型。
本體的定義很多都具有高級的普遍性，但從數學的角度對本體進行精確描述的形式化定義卻很少，因為形式化定義很難包括所有不同類型的本體。本體的形式化定義是概念化術語映射到邏輯世界的橋梁，李文杰對三種應用較為普遍的本體形式化定義進行了詳細介紹。
(一)本體的描述語言與開發工具
目前構建本體的工具很多，以Protege使用最為廣泛。Protege是斯坦福大學醫學院醫學信息研究組( Stanford Medical Informatics , SMI)開發的一個免費、開源的本體工具，它為知識工作者提供了一個可以構建領域本體的環境，協助知識工程師和領域專家完成知識管理任務。
本體的實現依賴于本體標記語言的表示功能，OWL ( Ontology Web Language)是W3C推薦標準，能夠清晰表達概念以及這些概念之間的關系。本文使用Protege3.3.1做為開發工具，從形式化表達能力和推理能力兩方面考慮采用OWL, DL本體描述語言。
(二)本體知識庫及其優點
張立等對本體與傳統知識庫的相似點和不同點進行了闡述，使用本體建模的方法和相關知識表示的標準建立知識庫，便于廣大研究者間的交流和協作。對計算機而言，可以實現不同領域、不同模型之間的跨平臺的互操作、共享和重用。使用本體作為知識庫的基礎的優點主要有:
1.可重用性。本體作為某個領域概念、關系以及概念間內在關系的形式化表達，這種表達可以被共享和重用。
2.智能檢索。基于知識的、語義上的匹配，在查準率和查全率上有更好的保證，克服了全文檢索查準率比較低和數據檢索對用戶要求較高的缺點。
3.可靠性好。領域知識和模型的形式化表達便于正確性檢測，一些已有的本體建模工具已經提供了一些相應的功能模塊。
4.良好知識表達、解析能力。本體能良好地表達規范的任務和知識，有助于領域知識的分解和解析，利用本體對領域知識進行建模，可以使相互獨立的層次有機地組成一個完整的系統，可以實現領域知識的共享和重用，領域知識條理清楚的形式化便于正確性的檢查，使知識庫的結構更加清晰，有利于知識庫系統的維護。
二、教學知識本體庫的構建
常用的本體構建方法體系有骨架法、評估法、Bernaras法和Sensus法等，馮志勇等對幾種本體構建方法優勢與不足進行了詳細的比較和說明，本文在參考這幾種方法的基礎上，遵循Gruber提出的5條原則，提出保障知識本體的構建步驟。
(一)教學領域知識描述
本文以教學知識作為研究對象，該領域本體覆蓋范圍包括教學內容的知識點、課件、例題、實驗、習題練習、相關學習資源和常見問題解答等，昊煌煌對教學領域知識的描述，形成了教學領域知識內概念的體系結構劃分。
根據課程進行分類，分成小學綜合課程、初中分科與綜合相結合課程、高中分科課程、本科課程等具體的學習階段，不同階段中包含具體的課程實例，如高中階段有語文、數學、政治、英語、地理等課程。知識點是教學知識組成的基本粒子。在課程標準的指導下，具體分析學生的學情，選擇合適的教學策略，包括教學活動程序、教學方法、教學組織形式和教學媒體等。知識點與課程可以按照教學策略組合成為新的課程。
通過對教學領域的分析和描述，參考已有的三種本體形式化定義，我們提出了教學知識本體的形式化定義:
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