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        國家社科基金項目語義網課題研究概述

                “基于語義網的遠程教學資源管理及個性化知識服務模型研究”課題是網上人大承擔的國家社科基金項目,于2006年立項,2009年結題,順利通過國家級評審驗收,獲得“良好”成績。后續研究課題“基于本體的知識型數字圖書館在網絡教育中的應用研究”也是國家社科基金項目之一,網上人大于2010年獲批立項,正在研究進行中。
                語義網Semantic Web最初是由Tim Berners- Lee在2001年世界XML大會上正式提出并進行了解釋。Tim Berners- Lee的演講,后來被很多業內人士稱為語義網的誕生的標志。Berners-Lee給出了語義網中的層次關系,它主要基于XML和RDF/RDFS,并在此之上構建本體和邏輯推理規則,以完成基于語義的知識表示和推理,從而為計算機提供理解和處理的基礎。語義網的目標是為因特網上的信息提供具有計算機可以理解的語義,從而滿足智能體對WWW上異構、分布信息的有效檢索和訪問,實現網上信息資源在語義層上的全方位互聯,并在此基礎上實現更高層次的、基于知識的智能應用。人們把語義網看成是讓計算機完成人類才能做到的智力工作,是計算機擁有智能的解決方法之一。   
                隨著互聯網的誕生和發展,語義網絡被認為是互聯網的第二次革命。自2001年以來,逐漸發展起來的語義網理念和語義網技術為解決網格智能性不足的問題提供了一個全新的解決方案,迄今為止,這個方案被認為是從理論上最完善地解決了計算機的智能化問題。在這一理論指引下,計算機領域紛紛致力于開展語義網的資源架構、技術語言等解決方案。其中技術語言研究中,W3C的成果得到了業內普遍認可。2004年,W3C規定了RDF和OWL作為W3C推薦級標準。語義網的興起也為我國知識資源的服務系統的發展帶來了新的機遇,語義網的研究從2001年開始逐漸升溫。
                網上人大承擔的“基于語義網的遠程教學資源管理及個性化知識服務模型研究”課題主要解決了以下問題:
               一是提出了本體構建工具應該具備本體的協作編輯、圖形化顯示、查詢、評價與演化生長、導入導出等功能。對現有的本體構建工具進行了比較分析,發現沒有完全適合本課題使用的本體構建工具。為了和遠程教學系統更好的融合,方便各位學科專家和領域專家共同快速建立初始本體,本課題首先用傳統的基于專家構建本體的思想,開發了基于WEB的知識本體管理系統。另外提出了本體的自組織演化機制,引入社會化思想,設計并開發了社會化本體構建系統。該系統適合更廣泛的用戶來一起對一個初始本體進行評價和貢獻本體,實現本體的科學評價和自動演化生長。
                二是從本體應用到教學上的角度,將教學資源分成學科領域的基本概念本體、知識點本體、知識結構本體和教學領域的教學策略本體、教學任務本體、學習者特征本體等等。分析了資源元數據、本體、教學設計理論對組織和管理上述各類教學資源的作用。研究了由信息空間和知識空間組成的學習資源管理框架。其基本思路是利用領域本體知識實現無序異構資源的有效組織,明確體現學習資源的語義結構。
                另一方面采用課題所研究確定的本體構建流程和本體構建方法進行了西方經濟學這一重點課程領域初始本體的構建,創建了100多個類,40多個屬性,700多個個體。并簡要說明了西方經濟學本體的應用價值,不同的遠程教育機構可以很方便地共享此本體文件,將其應用到自己的教學系統中,為學習者提供知識服務。如果有機構想新建西方經濟學網絡課程,也可以方便地使用該本體中的知識內容,減少課程開發的工作量,實現教學資源的可重用性。這些本體知識直接應用在遠程教學上,可以為學習者提供西方經濟學結構化的知識。還可以利用本體標注工具,對網絡上已有的西方經濟學知識(包括網絡課程)進行知識標注,使這些網頁具有語義性質,成為計算機可理解的知識,為智能檢索、智能答疑、個性化知識推送等智能教學打下基礎,從而大大降低了遠程教師教學輔導工作量,解決遠程輔導教師不足的問題。
                三是研究了基于語義的資源如何具體應用。首先分析現代遠程學習模式的特點,總結出學習模式的總體發展趨勢正在從接受學習模式向探究型學習模式變革,從個人學習向群體的社會學習發展。目前整個社會正在發生著學習的變遷,包括:學習資源共享范圍在擴大;學習群體突破傳統地域和年齡的局限;越來越重視學習過程的群體協作和交流;學習觀念從有限正規化學習到終生非正式化學習的轉變;學習內容突破傳統課程的局限;新一代的學習者的特征是“網絡一代”等變化。接下來介紹了遠程教學理論的基本內容和適應成人學習者的遠程學習模型,創新性地研究了網絡技術引領的社會化協作學習模式。然后構建了基于語義網的四層次個性化教學資源服務模型,四層次分別是信息資源層、靜態知識層、動態知識層、智能服務層。這樣,在固化語義關聯的靜態知識基礎上,使得知識服務在使用過程中得到不斷自動演化和改進,確保了知識服務的靈活性、動態性和智能性。
                本課題重點從基于本體的智能檢索和個性化學習內容推送兩個方面研究和實現基于資源的個性化知識服務。利用SPARQL (Simple Protocol and RDF Query Language)實現了基于本體的智能查詢。但是基于本體的語義智能檢索作為一個研究重點方向,有賴于人工智能的自然語言理解技術、語義理解技術、機器學習等技術的發展。目前語義智能檢索系統還有很多問題有待進一步的研究和完善,比如需要進一步研究對信息資源的自動標注技術;需要進一步研究檢索結果的排序問題,這一步直接影響到檢索的效率,結果排序涉及到具體領域中的相關度計算,把與用戶相關度高的信息排在檢索的前面,使用戶在最短的時間內獲取到有用的信息,這是一個優秀的搜索引擎所必須要做到的。
                另外本研究創新性地提出了幾種個性化資源推送服務,包括:基于學習背景的學習建議內容推送服務;基于關鍵字查詢的內容推送服務;基于學習進度的內容推送服務;基于課程 Blog的內容推送服務;基于學習者學習評價的內容推送服務和基于知識結構的內容推送服務。
                課題組認為,在知識型數字圖書館的知識管理和知識應用中,使用領域本體來構建知識結構、知識內容和知識之間關系無疑具有非常廣泛的前景。擁有知識本體的知識型數字圖書館,由于其知識描述上具有全面、邏輯等明顯的優點,未來應用于遠程教育將會大大推進我國遠程教育的教育水平。所以,課題組申請新課題“基于本體的知識型數字圖書館在網絡教育中的應用研究”并立項,擬就基于本體的語義智能檢索、充分挖掘語義資源在遠程教學中的作用實現智能教學和個性化教學進行深入探索。
         

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