基于领域本体的课件模型毕业论文设计40论文41Word格式文档下载.docx

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专业班级：

学院名称：

指导老师：

学院院长：

2008年5月26日

摘要

教育资源建设是教育信息化的基础，是需要长期建设与维护的系统工程。

因为教育资源具有复杂性和多样性，目前世界上有很多标准化（学术）组织都在致力于教育资源标准化的研究。

课件是教育资源的重要组成部分，构建可重用性高、互操作性好的标准化课件也是教育信息化中重要的一环。

本文采用领域本体技术，将实际的课件资源结构与课程模型中的课程领域的概念和概念间的关系形成映射，并采用OWL本体描述语言结合LOM元数据标准对课件的属性进行描述。

本文引入学习对象的概念，将课件看作学习对象，尝试借助学习对象的特性来提高课件的重用性、互操作性。

通过采用领域本体，学习对象等技术，从而得到可重用性高，互操作性好，便于共享的课件。

本文设计了课程制作系统中“学习对象检索”、“学习对象导入”两个组件，用以实现课件的检索和导入。

学习对象检索组件依据学习对象元数据映射成的检索条件，在资源库中检索符合制作者或者学习者所需的课件。

学习对象导入组件负责将课件导入资源库。

关键字：

课件；

学习对象；

LOM；

领域本体；

XML

AcoursewaremodelbasedonDomainOntology

Author:

HeSong

Tutor:

YangGuanZhong

Abstract

AsthebasisofE-learning,theconstructionofEducationalresourcesisasystemicprojectwhichneedslong-termconstructionandmaintenance.Nowadays,manystandardizationorganizationsareworkingofEducationalresourcesbecauseoftheircomplexityandvariety.Coursewareisanimportantpartoftheteachingresource.Constructingstandardizedcoursewarewhichinformation.

Thispaperapplythetechnologyofdomainontology,mappingthecoursewareresourcesmodelintotherelationshipbetweenconceptsinthedomainofcoursesinthecoursemodel,andusingOWLontologyweblanguagecombinationofLOMmetadatastandardattributestodescribetheattributeofcourseware.Thispaperintroducetheconceptoflearningobjects,treatcoursewareasalearningobject,trytousethefeatureoflearningobjecttoimprovethereusabilityandinteroperabilityofthecourseware.Throughtheuseoftechnologyofdomainontology,technologyoflearningobject,wecangetsystemdesignedtwocomponentscalled“thesearchoflearningobject”“theimportoflearningobject”toachievethesearchandimportofcourseware.“thesearchoflearningobject”componentsisonthebasisofsearchconditionsthatlearningobjectmetadatamapinto.Learningobjects,neededbyproducersorlearners,shouldbefindoutfromthelibraryofresources.“theimportoflearningobject”componentsimportlearningobjectintolibraryofresources.

Keywords:

courseware;

learningobject;

LOM;

domainontology;

XML

1绪论

1.1研究背景

进入21世纪，计算机和网络技术得到了广泛应用，e-Learning打破了传统教学时间和空间限制，以丰富的教学资源、灵活多变的教学形式和先进的教学理念为人们提供了一种全新的受教育的方式。

e-Learning是当今国际国内教育发展新的生长点，也是现代教育技术的主流发展方向[1]。

由于e-Learning，特别是基于Internet的远程教育，具有地域广泛性、技术复杂性、文化多样性等特点，使得大量的网上学习资源难以实现共享，不同的学习系统也难以互相沟通。

虽然现行的网络技术已为学习资源在低水平上的自治与共享（例如通过HTTP和HTML）、学习活动的合作（例如通过各种网上通信工具）提供了基本技术条件，但是允许学习资源在课程知识和教学管理水平进行交换的标准却没有得到很好地认定，导致网上资源无法大范围的共享与交流。

1.2.国内外研究现状

1.2.1本体研究现状

本体是某个领域内（可以是特定领域的，也可以是更广的范围）不同主体（人、代理、机器等）之间进行交流（对话、互操作、共享等）的一种语义基础，它是共享概念的形式化精确描述，目的就是为了描述领域内部（领域本体）[2]甚至更广范围内的一些概念和概念之间的联系，使得这些概念和联系在共享的范围内有着明确唯一的解释，这样人、系统之间就可以进行交流。

如果把每一个领域抽象成一套概念体系，再具体化为一个词表来表示，包括每一个词的明确定义、词与词之间的关系（例如“用”“代”“属”“分”“参”关系等）以及该领域的一些公理性知识的陈述（例如“所有的期刊论文都是出版物”）等，并且能够在这个领域的专家之间达成某种共识，即能够共享这套词表，所有这些就构成了该领域的一个“本体”。

最后，为了便于计算机理解和处理，需要用一定的编码语言（例如OWL）明确表达上述体系（词表、词表关系、关系约束、公理、推理规则等）。

在这个意义上，本体已经成为一种提取、理解和处理领域知识的工具，可以被应用于任何具体的学科和专业领域。

本体在人工智能中的运用由来已久，但在实际应用中效果不大。

Web的出现为本体提出了新的、更广泛的需求，也提供了一个建立真正全球化的、统一的、标准化的本体环境的途径。

1.2.2学习对象研究现状

学习对象作为一种可重用的教学资源构件，正在越来越受到国际教育技术学界的关注。

这种具有高度价值的教学构件（instructionalcomponent，或曰学习对象“learningobject”）将使大规模的高效教学开发得以实现，为教学资源的设计提供了一条很好的思路[3]。

从面向对象的思想引入教学领域之后，对这种具有可重用特性的教学构件的理解一直得到了不断发展，但对这种具有可重用特性教学构件（学习对象）的不同理解造成了交流上的困难与困惑。

为解决这种混乱现象，已有各种组织在建立学习对象标准化的研究。

例如：

ARIADNE，它的研究工作由欧盟提供财政支持；

由美国Educom公司支持的“教学管理系统”（IMS-InstructionalManagementSystems）的项目研究；

以及ADL（Advanceddistributedlearningnetwork）也在进行学习对象标准化[4]的研究等。

现在比较有影响力的标准和规范有：

LOM-Learningobjectsmetadata学习对象元数据[5]，ADL-SCORM可共享内容对象参考模型[6,7]等。

电气电子工程师协会（IEEE）在1996年牵头成立的“学习技术标准委员会”（LTSC），包括前述的各种区域性标准组织都在LTSC工作小组中有自己的代表。

LTSC致力于建立一个世界通用的国际化标准，以将全球的大学、公司及其它组织的教育技术，特别是它们的学习对象相融合互通。

在2000年，学习对象元数据工作小组（LOM-LearningObjectsMetadataWorkingGroup）基于IMS和ARIADNE联合提交的关于教育资源的元数据规范和建议提出了LOM。

LOM定义了网络教育资源的数据模型。

1.3论文的研究任务和主要工作

本课题的主要研究任务是在领域本体的基础上，建立一个课程模型，并依据该模型实现一个课程制作系统。

主要工作:

1.研究领域本体，研究学习对象技术的应用。

2.基于领域本体建立一个课程模型。

3.在课程模型的基础上，实现一个课程制作系统，并在课程制作系统中，利用学习对象技术，实现课件的检索和导入功能。

1.4本文的结构

本文主要分为以下几个部分：

第1章绪论，讨论了国内外研究现状及论文的主要研究工作，并给出本文的组织结构。

第2章领域本体的概念及应用。

第3章学习对象、XML、DOM等相关技术进行介绍。

第4章给出课程制作系统的设计和实现过程，侧重于学习对象的导入和学习对象的检索组件。

2领域本体的概念及应用

2.1本体的概念

本体（Ontology）最早是一个源于哲学的概念，是一种对“存在”的系统化解释，用于描述事物的本质。

本体的概念和方法被IT领域采用，用于知识表示、知识共享和重用。

直观地讲，本体是一个实体，是对某领域应用本体的方法分析、建模的结果，即把现实世界中的某个领域抽象为一组概念及概念之间的关系，本体的本质是概念模型。

本体论的概念包括四个主要方面[8]:

1.概念化（conceptualization）:

客观世界现象的抽象模型,其表示的含义独立于具体的环境状态;

2.明确（explicit）:

概念及它们之间联系都被精确定义;

3.形式化（formal）:

精确的数学描述,计算机可读;

4.共享（share）:

本体中反映的知识是其使用者共同认可的,是相关领域中公认的概念集,它所针对的是团体而不是个体。

2.2本体的分类

本体的分类明确了不同本体之间的区别与联系,虽然目前尚没有统一的本体分类方法,但较有代表性的分类方法有以下2种：

1）N.Guarino提出了以详细程度和领域依赖度2个维度作为对本体划分的基础。

详细程度高的称为参考（reference）本体，详细程度低的称为共享（share）本体。

依照领域依赖程度,可以细分为顶级（top-level）、领域（domain）、任务（task）和应用（application）4类[9]。

其中:

顶级本体:

描述最普通的概念及概念之间的关系,如空间、时间、事件、行为等,与具体的应用无关,其他种类的本体都是该类本体的