基于知識本體的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)、計算機網(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E-learning技術(shù)觀和學(xué)習(xí)觀的重新認(rèn)識，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)等眾多研究內(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、知識分類等研究成果，利用知識本體的表達(dá)能力，提出了一種基于學(xué)習(xí)性特征的知識本體元數(shù)據(jù)模型，在此基礎(chǔ)上，提出了一個面向?qū)W科領(lǐng)域、基于領(lǐng)域知識本體庫的E-learning系統(tǒng)分層體系架構(gòu)。對基于領(lǐng)域知識本體庫的E-learning系統(tǒng)分層體系架構(gòu)中的知識共享，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。基于上述研

3、究結(jié)果，開發(fā)完成了計算機基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺并進(jìn)行了應(yīng)用驗證。 本文的創(chuàng)新點和主要工作有： 1.提出了一種基于學(xué)習(xí)性特征的知識本體元數(shù)據(jù)模型，在此基礎(chǔ)上提出了一種基于知識本體庫的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)理論對學(xué)習(xí)的解釋，基于學(xué)習(xí)性特征的知識本體元數(shù)據(jù)模型從基于知識分類的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和認(rèn)知順序兩個方面，全面地描述了領(lǐng)域知識本身、認(rèn)知結(jié)構(gòu)以及知識之間的認(rèn)知順序。通過基于學(xué)習(xí)性特征的知

4、識本體元數(shù)據(jù)模型，建立了面向?qū)W科領(lǐng)域的領(lǐng)域知識本體庫?；谥R本體庫的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)資源管理的相對獨立性，充分保證E-learning系統(tǒng)的靈活性。 2.提出了一種基于知識點的學(xué)習(xí)對象模型與網(wǎng)絡(luò)課程模型。把知識點作為學(xué)習(xí)對象和網(wǎng)絡(luò)課程(知識單元)的核心數(shù)據(jù)，然后分別建立了學(xué)習(xí)對象庫和網(wǎng)絡(luò)課程庫。學(xué)習(xí)對象庫用于存儲注冊學(xué)習(xí)對象描述數(shù)據(jù)，課程庫存儲網(wǎng)絡(luò)課程結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)內(nèi)

5、容。在知識本體庫、課程庫和學(xué)習(xí)對象庫基礎(chǔ)上，通過知識點，可以在課程學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)對象之間建立多對多的邏輯映射關(guān)系，從而保證課程開發(fā)、課程內(nèi)容更新和學(xué)習(xí)資源管理的相對獨立性。 3.構(gòu)建了一種新的領(lǐng)域知識共享與網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)、內(nèi)容更新模式。在基于知識點的網(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點編列算法、網(wǎng)絡(luò)課程結(jié)構(gòu)定義算法、基于知識點認(rèn)知結(jié)構(gòu)的知識

6、單元內(nèi)容制作算法、知識單元到XML，文檔綁定算法、基于AOV序列分段的課程編列算法等。可以更好地實現(xiàn)知識重用，有效的提高網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)和內(nèi)容更新效率。 4.提出了一個面向?qū)W習(xí)行為的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計模式。研究了E-learning中的各種學(xué)習(xí)行為，對各種學(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、知識單元和學(xué)習(xí)資源之間建立聯(lián)系，從而實現(xiàn)學(xué)習(xí)行為的分析和個性化學(xué)習(xí)建模。同時對學(xué)習(xí)形式化進(jìn)行了初步探討。此外，研究了個性化的學(xué)

7、習(xí)視圖，設(shè)計完成了相應(yīng)的知識單元學(xué)習(xí)頁面及相應(yīng)的生成算法。 5.計算機基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開發(fā)及應(yīng)用。開發(fā)了計算機基礎(chǔ)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，為計算機基礎(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)量評估等提供了一個實用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境。平臺已應(yīng)用于山東大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)，每年有60多位任課教師，7000多名學(xué)生，通過該平臺完成“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”和“計算機文化基礎(chǔ)”課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和學(xué)習(xí)。該平臺已經(jīng)連續(xù)運行兩年，通過實際運行對本文的研