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本体查询和推理规则在学科概念建模中的应用

王其冰  
【摘要】: 概念学习是整个教育教学的关键。概念是学生思维的基本单元,是学生学习规则并应用其解决问题的关键。在布鲁纳看来,帮助学生有效地习得概念是学校教育的基本目的之一。概念模型是一个由概念和属性按照一定的规则和语义关系架构而成的概念语义网络。本体的基本思想为概念建模提供了很好的理论支撑,基于本体的推理规则可以丰富概念模型之间复杂的语义关系,使模型的建立过程自动化和智能化,而本体查询可用于实现基于语义的检索,二者的结合在教育中有潜在的应用价值。本文尝试从一个新的角度探讨本体在教育中的应用,研究基于本体思想构建的学科概念模型对概念学习、教育资源共享与重用、未来智能教育的意义。本论文主要研究内容如下: (一)阐述概念学习和概念建模的重要性。教育中存在的资源共享和重用、基于语义的教育资源检索以及智能教育的发展对教育提出的新要求,需要从一个新的视角去寻求由于教育自身发展和外部的发展所带来的问题的解决途径。 (二)综述语义网的发展概况,从技术和理论两方面加以探讨,以及语义网在教育中的应用状况。语义网的教育应用尚处于发展期,其在教育应用中存在哪些优势和不足?语义网的发展会给教育带来哪些新的契机? (三)通过研究本体的相关理论、概念学习理论和概念建模理论探讨本体对教育的潜在应用价值,尤其是推理规则和查询技术在教学中的应用,分析二者之间的逻辑关系,并进一步阐述构建教育领域本体的意义。 (四)基于以上理论,文章探讨了解决所提出的问题所需要的实现技术,Jena软件开发包为本体的实现提供了很好的技术工具,它的通用性很强,支持16个级别的推理机,在数据量不是很庞大的情况下是研究本体的最佳软件开发包。文章介绍Jena软件包的工作原理,组成部分及其各部分功能,并演示Jena软件包的简单使用。 (五)基于以上研究,文章最后论述了集成推理规则和本体查询功能的概念建模工具的系统设计和实现过程以及该工具在具体学科教学的应用,并探讨该方法在教学中应用的有效性。


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