基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)分析.pdf

1、“知識(shí)網(wǎng)絡(luò)”這一概念自1985年被提出，便得到了迅速應(yīng)用和推廣，特別是在管理學(xué)、知識(shí)工程、教育學(xué)等領(lǐng)域。伴隨著知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，“學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)”這一概念應(yīng)運(yùn)而生。學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是知識(shí)網(wǎng)絡(luò)在不同學(xué)科中的具體體現(xiàn)，它既有一般知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的特征，又富有不同學(xué)科的獨(dú)特之處。
　　近年來(lái)，學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)取得了飛速的發(fā)展，但主要是應(yīng)用于于企業(yè)管理和知識(shí)工程領(lǐng)域，在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用較少。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)新興的研究視角和研究方法，為學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的研究開(kāi)創(chuàng)

2、了新局面。以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)為理論工具來(lái)定量的研究學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是一種新思路。現(xiàn)實(shí)中大量的復(fù)雜系統(tǒng)都可以通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述，如河流網(wǎng)、交通網(wǎng)以及更為復(fù)雜的科研引用網(wǎng)等。將實(shí)際系統(tǒng)中的元素看作節(jié)點(diǎn)，元素與元素的聯(lián)系看作節(jié)點(diǎn)之間的連邊，由節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的連邊所組成的整體即為網(wǎng)絡(luò)。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)的可視化將系統(tǒng)研究提升到網(wǎng)絡(luò)層面，為觀察系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、分析系統(tǒng)個(gè)體之間的影響力以及系統(tǒng)整體特性等提供了新的方法。因此在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的

3、研究至關(guān)重要。
　　學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)是由學(xué)科知識(shí)節(jié)點(diǎn)和知識(shí)關(guān)聯(lián)構(gòu)成的網(wǎng)狀知識(shí)體系，有著復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。僅用文字或者統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)表示學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，可能會(huì)導(dǎo)致信息的缺失且觀察起來(lái)非常困難，借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的工具可以將知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直觀、方便的表示出來(lái)，為挖掘隱藏在學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中有價(jià)值的信息提供了便利。
　　本文以自動(dòng)化專業(yè)本科知識(shí)體系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)為工具，從自然科學(xué)的角度對(duì)自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)特性、社團(tuán)結(jié)構(gòu)

4、等進(jìn)行了分析，挖掘其在教學(xué)中的應(yīng)用意義。
　　本文主要工作如下:
　　(1)確定自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的建模規(guī)則。在滿足建模規(guī)則的條件下，對(duì)自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建模，形成以課程、知識(shí)單元、知識(shí)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，以其先學(xué)關(guān)系為連邊的三層知識(shí)網(wǎng)路，并利用Pajek軟件對(duì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化。
　　(2)利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的基本統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行了計(jì)算，實(shí)驗(yàn)證明，自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的度分布符合冪律分布，知識(shí)節(jié)點(diǎn)的出度和入度能

5、體現(xiàn)知識(shí)的不同性質(zhì);聚集系數(shù)體現(xiàn)出課程間和課程內(nèi)部的緊密程度;介數(shù)和平均路徑長(zhǎng)度可以用于挖掘自動(dòng)化知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)。
　　(3)利用基于局部相似性的社團(tuán)劃分算法對(duì)課程知識(shí)網(wǎng)絡(luò)和知識(shí)單元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分，發(fā)現(xiàn)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)具有明顯的模塊結(jié)構(gòu)，并且與課程實(shí)際相吻合。并通過(guò)社團(tuán)劃分發(fā)現(xiàn)課程設(shè)置上的冗余之處。
　　(4)利用一種新提出的節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)課程知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估，得到的結(jié)果與用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)基本統(tǒng)計(jì)特性計(jì)算得到的結(jié)果相一