基于本体的学习对象发现机制的研究与应用

【摘要】： 计算机网络和计算机应用的飞速发展,使之已渗透到社会生活的各个领域,Internet成为人们获得知识、交流信息的主要平台,各行各业与信息技术整合也成为了大势所趋,教育领域也不例外。近年来,Internet上涌现了大量内容丰富的学习对象,重用这些学习对象是提高教育质量、降低教育成本的有效途径,然而在学习对象共享上存在着两个不可回避的问题:其一是缺少统一知识表示模型,无法对学习对象实现语义层面上的检索;其二是分布式的学习对象的异构性,无法对学习对象实现无缝的整合。 语义Web和面向服务的体系结构(SOA)为解决异构资源的整合带来了曙光,本文以此为切入点,针对采用语义Web和面向服务技术来解决学习对象的发现问题进行了研究和探索,以期为语义Web和SOA在教育领域的应用提供新的思路。本文提出了基于SOA和语义Web的学习对象发现机制,实现了本体技术与元数据标准的结合,以全新的视觉解决了分布式、异构学习对象的共享问题。本文主要的工作及创新点包括以下几个方面: (1)提出了基于SOA和语义Web的学习对象发现机制 本文认证了采用面向服务的架构和方法来管理学习对象可能性,探索性地将SOA引入学习对象发现机制中,进而将“服务”这一术语从传统意义上的各种应用、操作扩展为分布在Internet上的各种可重用的资源,包括各种数据、信息、应用程序、硬件设备等等。所提出的学习对象发现机制通过增加内部语义模式、引入外部语义模式来支持服务的语义描述,通过增加外部匹配器来提高Web服务架构对语义信息的匹配的支持。从而不仅更好地解决了分布式学习对象的发现问题,还为解决其他各种Internet资源的发现机制提供了借鉴。 (2)构建了以学习对象元数据为基础的学习对象本体 将学习对象元数据标准与本体技术相结合,解决了学习对象的共享问题。本文仔细深入地分析了IEEE LOM标准,阐述了在本体构建中使用学习对象元数据标准的可能性和可行性,并以IEEE LOM标准核心元数据对本体的属性进行了描述,从而使得学习对象元数据成为学习对象与本体连接的桥梁,采用这一构建本体的思路使本体开发实践过程变得较为简易,所开发的本体具有通用性、可扩展性,实现了本体技术在教育领域中的探索。 (3)探讨了领域本体的增量开发方法 将软件开发的原理和方法运用于本体的开发过程,在遵循本体开发指导性原则的基础上,将软件开发中成熟的原理和方法运用到本体开发中,采用了领域本体的增量开发方法,该方法借鉴“工程化”思想,直接采用了软件工程中“增量”的开发过程,充分利用了本体与面向对象开发中“对象”概念的相似性,将面向对象的开发中的方法灵活地运用到本体的开发过程中,采用该方法完成学习对象本体和Web服务本体的构建。 (4)提出了支持语义和服务质量的匹配算法 本文分析、研究了现有的服务匹配算法,提出了“文本匹配——语义匹配——服务质量排序”的多层次匹配算法,其中基于词语的文本匹配算法在保证匹配结果有效性的基础上,避免了传统匹配方法的计算的复杂性;语义匹配算法充分利用了本体所包含的丰富语义,从概念的层次深度、概念间关系的类型、概念间属性集合三个方面对概念语义进行了考察;服务质量排序算法主要针对Web服务质量具有多属性、多类型的特点。整个算法以模糊数学为基础,匹配结果以相似度的方式呈现。