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基于本体的计算机支持协同学习关键技术研究

王真星  
【摘要】: 计算机支持的协同学习是计算机信息技术和协作学习相结合的产物,它使不同时间、地点的人们开展高效率的协作学习成为可能。而学习参与者围绕某个问题的合作交流以及基于语义的学习资源查询是决定学习效率的关键因素。这两项任务的完成都要求语义采用明确、一致的方式表达。为此,本文研究用本体来解决协同学习中合作交流和基于语义的学习资源查找问题。主要研究如下: (1)合作交流的语义表示。用三层模型对学习中基于问题的组成员合作交流进行描述,用言语行为理论对发生在两人之间的问题讨论过程进行分析。根据分析结果,提出用本体来解决人与人讨论时语义的明确表达。为具体实现,进一步提出了本体知识导航,对其中的角色和操作以及状态进行了定义,并给出了本体知识导航的体系结构。 (2)本体的描述逻辑分类以及框架表示。通过对本体的框架表示和逻辑表示进行比较分析,提出用本体的描述逻辑表达来解决知识导航过程中概念的自动分类问题。通过采用模型理论,以本体概念的解释是否可满足为基础,研究了描述逻辑中概念的自动分类,并给出了将描述逻辑本体转换为框架表示的算法。 (3)学习资源的语义标注。提出了基于本体的资源语义标注以及将标注资源描述文件和原始资源分开的标注方法,实现了标注的灵活性。为解决资源标注时采用不同本体库带来的推理问题,研究了本体集成中的不匹配类型并给出了解决方法,提出了用关联本体库和全局本体库生成集成本体库。 (4)学习资源的语义查询。具有半结构化特点的学习资源没有固定的库模式,用户对其语义难以产生清晰的认识,无法有效地查询所需的内容。提出了基于本体的柔性查询,用户通过了解数据库本体语义信息而发出的查询不必遵循严格的数据库模式也能得出结果。重点研究了描述半结构化数据语义信息的概念本体库的提取,以及为提高查询效率将具有图结构的本体转化为树的算法。 (5)CSCL系统原型。从协同学习的功能需求出发,对当前正在开发的CSCL平台作了介绍。该平台突出了协同学习中本体和语义的支持,使高效率的协作学习成为可能。


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