（教育技术学专业论文）面向语义web的教育信息处理本体表示研究.pdf

2009 届研 究生硕士学位论文学校代码 : 学号 : 10 2 6 9 5 10 6 0 10 4 0 14 季束峰忿尺 李 面 向语义 w 七 b 的 教育信 息处理本体表示研究 院系 : 专业 : 研 究 方 向: 指 导 教 师 : 硕 士研 究生 : 2009 年 5 月完成 master 5 t h e sis， 2 0 0 9in stitu tio n c o d e :1 0 2 6 9 s tu d ent id :5 1 0 60 1 0 4 0 14 e ast c h in a n o r mal u n iv ersity r ese a reh o n o n to lo g y r ep re sen ta tio n o f e d u c a tio n a l in fo rma tio n p ro cessin g o riellted s ema n tic 丫 v 七 b d e p a rtm e n t: s p ec ializatio n : o rien tatio n : s u p erv iso r: s tll d en t: ma y， 2 0 0 9 户 学位论文独创 性 声 明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研 究工作及取 得的研 究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含其他个人 已经发表或撰写过的研究成果. 对本文的研究做 出重要 贡献的个人和集体 ，均 已在文中作 了明确说 明并表示谢意. 作者签名 : 日期 学位论文授权使用 声明 本人完全 了解华东师范大学有关保 留、使用学位论文的规定，学 校有权保 留学位论文并向国家主管部 门或其指定机构送交论文的电子 版和纸质版。有权将学位论文用于非底利 目的的少量复制并允许论文 进入学校 图书馆被查 阅. 有权将学位论文的 内容编入有关数据库进行 检索. 有权将学位论文的标题和摘要汇编 出版. 保 密的学位论文在解 密后适用本规定 。 学位论文作者签名 : 日期: 鲍鲜 州 达 一- 导师签名 : 日期: 丑 怪 国王 硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓 姓 名 名职称 称单位 位备注 注 鳅 鳅防乎 乎表渡 渡了冻译淮 试 岸 岸主库 库 l l l l l嵌 满 满 rl ， ， ， . . .” ” 许 许莽 杯 杯 杯下 搏 汽嵘 嵘 嵘 . . .r” l l l 汤秦启 启 . . . . . 履 履刁 、 活 活 活洲以 冲荔犬 檬 檬 檬 . . . 一 ，”， m m m一 、 ，.r日， 摘要 随着 w eb 的发展 ，e-leam i ng 得到迅速 发展 ，目前却面临着资源共享 、学 习 自适应等发展瓶颈 。b em er s 一 lee 提 出语义 w eb ， 目的是为 web 扩展计算机可 以 理解的语义信息 ，满足智能软件代理 a gent对 w eb 上异构和分布信息的有效访 问和搜索 ，要实现语义 w eb 的美好远景 ，web 中的知识表示是最根本 、最重要 的问题 。本体 (。 ntology ) 作 为共享概 念模 型 的形式化规 范说 明， 可 以把现 实世 界中的某个领域抽象成一组概念和概念之 间的关系 ， 提供对某个领域 的普遍 、 共 享 的知识表示 ，并且这种知识 能够在异构分布的计算机系统中被理解和交流 。 本 体作为实现语义 w eb 远景 的桥梁 ，一端 是对现 实世界的语法表达 ，另一端 是这 种表达 的抽象概念模 型 。语义 节 阳b 的实现 ，将更深层次的实现网络 资源 的共享 ， 促进 e一 leam ing 的发展 ，而本体 的研究是根基 。当前 ，语义 认 阳 b 技术在教育领域 中的关注逐渐增加 ，具体课程方面的本体 资源研 究几乎是一片空 白， 而具体课程 作为网络教育资源 的重要形式 ，应 该受到关注 。 本文选取教育技术学专业 的学位基础课 教育信息处理为研究 的对象 ，对 语义 研 触b 技术在课程层 次上应 用做一个尝试 ， 考虑 到本 体知识表 示作 为语 义 web 的基础 关键技术 ，以教育信息处理课程 的本体表示作为研究的切入点 。 通 过文献 调研法 、语义分析和本体构建等方法 ，利用 “ pm b o ”法 (基于项 目的本体构 建 法 )，进行 了教育信 息处理课程 本体 的构建试验 ，表达 了教育信息处理 的课程知 识 。最后 ，利用现 有语 义检索 工 具对所 建本体进 行验证 分析 。 关键词 :语义 认 触 b知识表 示本体构建pm b o教育信息处理 a b s t r a c t with the d ev elo p m en t o f web ， e一 leam in g go t a great imp rom en 气 b u t n o w ， it 15 su ff e ri n g m an y p rob lem s as resour c es sh ar i n g an d ad ap tiv e le田爪in g an d 50 o n .s em an tie web 15 p rop o sed b y b em ers一 l ee， for ex p an d in g sem an t ic in form ation on w eb that the eo m p uter ean u nd erstan d ，an d m eet i n g a g en t to efl 免ctiv e aceess an d seareh heter o geneous and distr ibuted inform ation on w eb. t o aehieve the bri gh t visi on o f sem an tie w eb ， the kn o w led g e represen tatio n o n w eb 15 the m o st fun d m an tal an d imp ort ant issues o ntology 15 given a new defi nition by ar t ifi eial intelligenee: an o nt o lo gy 15 a form al sp eeifi eatio n o f a sh ared eo n eep tualizatio n . a n o n to lo g y ean ex tract relatio n s b etw een eo n eep tio n s fr o m a sp eeifi e ar e a o f th e rea l w o rd， p rov id e the sh ared kn o w led g e re p resen t atio n ， an d th e kn o w led g e ean b e u n d er s to o d b y h eter o g en co u s an d d istr i b u ted co m pu ter sys ter n s. th e realizatio n o f ser n an tie w eb w ill fa c ilitate a d eep er realizatio n o f the sh ar e d n etw o rk reso ur ces， an d the research o f o nto lo g y 15 the fou n d atio n . a t p resen t ， the co n eem ab o u t th e u se o f sem an tie w eb o n ed u eatio n 15 in g ro w in g ， an d the research o n sp eeifi e eou rses 15 alm o st b lank ， b u t as im p o rtan t form o f e一 leamin g re s o u rces， it sh o uld b e eo n eem ed . th e thesis h as a tr y on app licatio n sem an tie w eb in eourses， ch o o sing as objeet of research. a s ontology kn ow ledge rep resen tatio n 15 th e b asis tec h n o lo g y ， this thesis seleet the b u ild in g o n to lo gy o f as a star t ing point. t ll rough the m ethod of liter a tur e rev iew 、 sem an tic an alys is an d som e o n to lo g y b u ild in g ， th e th esis d o es th e try o f b u ild in g eo u rses o n to lo g y o fan d aeeom plish the representation of the eourse w ith the “ pm b o ”(pro j eet m anagem ent b ased o n to lo g y ).in the en d ， it h as som e eo m form ato ry an an y sis o n fin ish ed o n to lo g y using som e existing set n antie seareh engines. k e y wo r d s : s em an t ic w eb ， 众 ow ledge r epresentation， o ntology b uilding， p mb o ， e d u eatio n al in form atio n p roeessin g 夕 目录 摘要 .i ab st ra ct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . h 目录 .ih 图表 目录 . iv 第一章 绪 论 . 1 1.1 研 究背景 . l 1.2 研 究现 状 . 6 1.3 研 究 内容 . 8 第二章 知识表 示 . 11 2.1 知识表 示 的 内涵 . 11 2.2 传统 知识表示方法 . . 12 2.3 本体知识表示 . 18 第三章 课程本体构建方法及语言工具 . 23 3.1 常 见本体构建方法分析 . 23 3.2 课程知识本体构建方法研究 . . 29 3.3 课程本 体描述语 言分析选择 . 31 3.4 课程木 体构建工具分析选择 . 39 第四章 教育信 息处理 的本体构建 . 42 4.1 教育信息处理课程分析 . . 42 4.2 教育信息处理 本体构建 . 42 第五章 教育信息处理本体有 效性验证 . 55 5.1 验证 目的 . 55 5.2 验 证 方法 . . 55 5.3 验 证 工 具 分析 .56 5.4 实例 查询 . 61 第六章 研 究总结和展望 . 65 6.1 总 结 . . 65 6.2 展 望 .66 附录 . ， .67 参考文献 . . 70 致谢 . 73 图 表目 录 图 1.1 语义 we b 的体系结构 . 4 图 1.2 当前 web 的链接 . 4 图 1.3 语义 web 的链接 . 5 图 2.1 知识 点关联 实例 图 .12 表 2.1 skopingly 的描述框架 . 16 图 2.2 语 义 网络基 本 网元和示例 .17 图 2.3 15一 a 用弧 的实例 . 17 表 2.2 本体包含 的要素 . . 20 图 3.1“ tove ”流程 图 . 24 图 3.2骨 架法流程 图 . 25 图 3.3 sensus 术 语 图 . 26 表 3.1 项 目生命 周期组成 . .30 表 3.2 pmbo 流 程 .31 图 3.4 pmbo 法 .31 表 3.3 rdf 数据模 型描述 . 32 图 3.5 rdf 实例 . .33 表 3.4 rdfs 的核心类 . 34 表 3.5 rdfs 的核心属性 . 35 表 3.6 rdfs 的其 他 限制 . 35 表 3.7 owl 子语 言描述 .36 表 3.8 owl 类 定义方法 . 37 表 3.9 owl 属性类 型 . 37 表 3.10 owl 公理类型 . . 38 表 3.11 本 体编 辑 工 具 比较 . 41 表 4.1 属性表 . 46 图 4.1 总类 图 . 47 图 4.2 类层 级关 系 图 . . 49 图 5.1 query 标 签 界 面 .57 图 5.2 queries 标 签 查询 页面 .58 图 5.3 queries 标 签 查询 结果 . ， . ， .58 图 5.4 racerpro 推 理 界面 . .59 图 5.5 原本 体类 层 级 图 . 60 图 5.6 经 推 理 后 调 整 的类层 级 图 .60 图 5.7 查询 实例 1 . 62 图 5.8 查询 实例 2 . . 62 图 5.9 类 变 化对 比图 . 63 面向语义 认 阳 b 的教育信息处理本体表示研究第一章 绪 论 第一章 绪 论 随着 web的发展 ，e一 learn ing 得到快速发展 ，作为一种新的学 习方式 ， e一 lear ni ng 越来越突显 出它 的重要性和必要性 ，它为学习者提供 了非常灵活的 学习方式和极其丰富的学习资源 ， 为终身学习奠定 了基础 。 在越来越信任和依赖 e一 lear ning 学 习的同时， 学 习者在很多方面 向 。 一 loar ning 学 习方式提 出了更高 的要求 ， 特别是学 习的 自适应性 、 个性化等学 习智能化方面 。 在学 习智能化方面 ， e一 lear ning 工作者们做 了很多努力，建立资源 共享平 台等 ，但效果不尽如人意 ， 主要原 因是知识库 中的知识和 知识之 间不 能很好地 建立 关联 ， 不利 于平 台系统对 信息的搜索 ，这个 问题 也是 当前 web 中知识组织管理的瓶颈 。 为 了提 高计算机 的智能化 ， 让计算机 可 以更准确 、 更全面 的检索到需要的信 息和 已经存在 的信 息 ，语义 web 被 web 的创 始人 berners一 lee 提 出， 他将 哲 学领 域本体 的思想理念引入 web 系统平 台来组建结构化 的知识库 ， 利用推理规则增 强 计算机 的检索智能化 。 面对这种情况 ，若在 e一 learnirl g 中引入本体 ，利用本休来组织管理学 习资 源 ， 使学 习资源 间建立结构化关联 ， 将会增强学 习平 台对学 习资源 的有效检索和 组织 ，从而提 高学 习的个性化和 自适应性 。 对教育信息处理课程本体表示研 究是 e一 lear ning 中资源 建设和 管理研究的一个 开始和尝试 。 研 究背景 对 教育信息处理课程本体表 示的研究离不开 e一 learning 学 习资源本体表示 研 究这 个大背景 ，离 不开对 web 和语义 web 的发展 、本 体在语 义 web 中的作用 、 e一 learning 和 web 及语 义 web 的关系等 的理解 。 web 的 出现 和 e一 learning 的发展 web 的前 身是 t im berners一 lee 在 1980 年 负责 的 upon everything ) 项 目。1990 年 11 月 ，第 一个 web 始运行 ，t im berners一 lee 在 自己编写 的 图形化 web e n q u ir e( e n q u ir e w it h in 服 务 器 nxoeo l.eern.ch 开 浏 览 器 “ world w ide web ” 上 看 到 了最 早 的 web页 面 。 1991 年 ，cern(european particle physi。 s 夕 面向语义 认 七 b 的教育信息处理本体表示研究第一章 绪 论 laborator y ) 正式发布 了 wob 技术标准 。目前 ，与 web 相关的各种技术标准基本 以 w3c (world wide web consortium ) 组织发布 的为权威川。tim berners一 lee 告诉我们 : “ web 是一个抽象 的 (假想的 ) 信 息空间 。 ”也就是说 ，作 为 internet 上的一种应用架构 ，web 的首要任务是 向人们提供信 息和信息服务 。 we b 的出现 ，给人们 的生活和工作在 多个方面带来 巨大 的变化 ，教育领域 也 伴随发生一系列 的变革 ，其 中 e一 learning 就 是一个重要 的方面 。e一 learn ing 是 建立在 web 上 的新 一代远程教育 ， 它把互联 网和人们对教育学 习服 务的 巨大需求 结合起来 ，以多媒体 网络技术作为教学传播手段 ，融文字 、声音和 图像 、动画于 一体 ，尽可 能消除时空距离 ，使得教育变得更有针对性 ，具有极大的生命力 ，受 到广泛 的关注 ，许 多国家都在积极采取行动 ，通过制 定政策 、培养人才和 开发资 源 、规范标准和建设基础设施等多方面来拓展教育发展的新途径和方式 。 web 技术 日新 月异 ， 从静态网页到动态 网页 ， 从单纯 的文本到 多媒体 ， 从 bbs 到 b10g 、 wi kipedia 等 ，用 户 己经从一维 的通过 浏 览器 获取 web 资源 发展 到二维 的资源 获取和 发布 。web的 开放性 、低成 本和个性化等 ，让研 究者仿佛看 到 了 e一 lear ning 的美好前 景 ，在大笔投入的同时 ，更期望让教育领域 实现 一个质 的 飞跃 。 .2 web 及 e一 learning 中存在 的ie d题 web 的发展在给我们 带来丰富信息资源 的同时 ，也让我们在信息使用 的过程 中遇到 了问题 ，如信息检索 、资源组织管理等 ，主要原因分析如 下: (1) html 的先天不足 。html 作为文本标记语 言 ，它描述 内容 的表现 形式 ， 对信 息 的语 义 并不 关注 ，结果是人们可 以很方便 的阅读信 息 ， 计算机 却难 以理解 分布在不 同地理位 置服 务器上 的信息 ， 要想分析通过超链接连接 的信息语义 ，从 而搜索到预期的信 息 内容是很 困难 的。 例如 ，当我们希望从 web 上找到苹果牌 电 脑 的资料 时 ，却得 到 很 多作 为水果 的苹果 的介绍 资料 ，因为今天 的 web 根本分 不 清 楚您 的 “ 苹 果 ”是作 为一个 品牌 的电脑 还 是作 为一种 名称 的水 果 。 (2 ) 搜索 引擎技 术 的制 约 。面对 网上 的海 量信 息 ，人们通常采用搜索 引擎检 索信 息 。搜索 引擎 中 yahoo! 是通过人工将 收集 到 的信息分类 ，这 种方法 几 乎 不 可 能覆 盖 网页 总 数 的全 部 或 者绝大部分 ，难 以确 保 信 息 在搜索 范 围 。其 余 引擎 基 本 上是采 用 关键 词 匹配来 实现信息搜索 ，而 关键 词是用 户 自主选择 的 ，主观 随意 面向语义 认 范 b 的教育信息处理本体表示研究第一章 绪 论 性 比较大 ，很难实现 同义词 的检索 ，对于一词 多义 的现象 ，电脑更是难 以应对 ， 结果 自然 是检索的准确性不高、 覆盖面不广 ， 所 以我们在搜索时经常找到无用信 息 ，比如我想查找 “ 大学 ” ，返回的结果 中却有 很 多是 “ 大学生 ”的消息 ，因为 它是根据关键词匹配技术 ，计算机觉得是需要 的信息 。 e一 learning 的发展依靠 web 的技术发展 ， web 技术的瓶颈必然给 e一 learning 的发展带来重重 困难 ， 特别是资源检索 的困难 。 网络 资源是 网络教育学 习的关键 ， 资源 的检索和共享是 网络资源保障的基础 ，是 自适应学 习的根基 。为 了实现 资源 的 高 效 检 索 和 共 享 ， 国 外 建 立 了许 多 教 育 资 源 共 享 平 台 ，例 如 ， 美 国 的 gem (gageway to edueational materials)平 台， 加拿大 的 earno 平台 ，澳大利亚 的 edna (edueation network auatralia)平 台 以及欧洲 的 edueanext 平 台等 21。 这些平 台通过元数据技 术描述 资源 以提 高信 息检索查询效果 ， 具有一定成 效 ， 然 而这些方法并不能提供 学习资源 的主观信息 ， 不能让计算机对信息 内容 的语义有 所理解 ，同时他们 没有对 资源 间 内在关系进 行 描述 。 3 语 义 web 的提 出 为了解 决当前 w。 b 遇到的问题 ， 未来的 web 不应 该只是一个储藏信 息的仓库 ， 还应该是一个懂 得信息 内容的含 义的信息管理 员。tim berners一 lee 在 1998 年 提 出语义 web 的理念 ，在 2000 年给 出了语义 web 体 系结构3 (见图 1 .1)。他 给 出的语义 web 定义是 “ 语义 web 不是独立的 web ，而 是从现今的 web 的延伸 ， 语义 web 中表达 的信息含义能够被很好地 定义 ， 使得计算机和人类可 以更好地 合 作 。汇 4”w3c 组织下 的语 义 web 活动论坛认 为 “ 语义 web 是 当前 web 的扩 展 ，其 中信息被赋予 明确 定义的含义 ， 有助于计算机之 间以及计算机与人之 间的协 同工 作 。其 思想 是使 web 上 的信 息数据 以能够被 计 算机 用 于各种 不 同应 用 系统 ，而 且 可 以实现 信 息数据 的 自动化 处理 、集成 与复用 的方式来 定 义与链接 。只有 当 web 成 为人和 自动化 工 具所 共 享加 工 的场所 时方 能实现 其 全部潜 力 。1 51”语 义 web 和 当前 web 在 资源 关联组织 方 面有着 很大 的差 别 ， 现在 的 网页 关联是通 过超 链接 技 术来 实现 ， 而语义 web 将 会通过本 体技术关联 资源 组 织 实例 (见 图 1.2 和 图 1.3 )。 语 义 web 是对 web 的本 质变 革 ， 将会大大提 高计算机搜 索 能力 ，从而 更好 的为人 们提供 服 务 。 面向语 义 场 范 b 的教育信息处理本体表示研究第一章 绪 论 图 1.1 语义 web 的体 系结构 (来源于 htt p : 加五 . w iki拼刃ia org) 嘿鳃缸一 图 1.2 当前 web 的链接 (来源 于 htt p 洲从 八 切 以sli s. kent. 改恤卜呢 即留m etedat留set n anticw eb/i ntt bihn创目. htl n ) 4 面向语义 we b 的教育信息处理本体表示研究第一章 绪 论 图 1.3 语义 web 的链接 (来源于 htt p : / w w w . slis. ken t . “侧一 m zen创m etadat留sem antiew eb/i nt r obilin即al. htm ) 语 义 web 中的本体和本体资源 的建设 语 义 web 最 终将 是一 个 全球 的知识 网络 ，巨大 的数据仓 库 ，在技术 、观 念 以 及 内容 的规模上 当前还存在不少挑战 。 要使语义 web 潜能 的真 正发挥 ， 最关键 是 知识表达 ，可 以让计算机 明白内容 的含义。这种表达方式要求 内容定义完整 、无 歧义 、支持逻辑推理 ，计算机通过结构化的信息集合和推理规 则进行 自动推理 ， 从而智 能的处理信 息 。 知识表示领域 为设计语义 web 上的知识表示提供 了一个很 好 的起 点 。 从 t im berners一 lee 提 出的语 义 web 体 系结 构 (见 图 1.3 ) 可 以看 出， 以本 体来表 示 语义信 息是 语义 web 的基础 ， 通过 引入本 体层 来 实现 语义信息 的表 示和 共享 ， 从而提 高网络 的智能化与 自动化 。引入本体 知识表示是实现语义 web 的关 键 ， 本 体 知识表 示 的研 究将推动语义 web 的研 究 发展 ，而对 语 义 web 的研 究 也将 反过来推 动本 体 知识表 示 的发展 。 将 语 义 web 结构应 用 到 e一 lear ning 系统平 台中 ， 构建 资源 中知识库 的组织 ， 面向语义 w 比 的教育信息处理本体表示研究第一章 绪 论 在知识库 中建立起知识 、知识之间的关联 ，取代 当前的独立的知识库 ，使得知识 库中的知识形成一个庞大 的知识网络 ， 为知识共享提供基础 ， 为 自适应学习提供 条件 。 由此可推 出，e一 learni ng中资源本体 的研究应该成 为资源建设未来 的重 要工作 ，通过本体 的思想来组织学 习资源 ，让知识库 的知识彼此关联 ，资源 的共 享和学 习的个性化都将得到较快 的发展 。 .2 研 究现状 当前语义 认 怂 b 和 e-1g 中本体相关的研究 比较 多，如信息检索 、本体知 识库 、数字 图书馆和 具体领域应用等 。 .2.1 国外相关研 究 语义 we b 由国外 的 w3c 组织 负责开发 ， 同时联合众 多研 究机构和 公司工业 团 队。 w3c 组 织在 200 1 年成 立语 义 web 论坛来指 导和推动语义 web 的研 究 发展 ，语 义 web 论坛 的 目标 是开发一系列计算机可理解和处理 的表达语义信息 的语 言和 技术 ，以支持 网络环 境下 的 自动推理 ， 对 web 上信 息知识 的语义表达 是 当前 的主 要研究 内容之一 。为推 动语义 web 的发展 ，w3c 成立专 门的工作组对相 关技术进 行标准化研 究和推动 ，如 rdf core l 作组和 web ontology l 作组 。 本体作 为语义 web 的 “ enabler ” i6 ，研究者很 多，从理论到应用都有专家 和组织机 构 的参 与。 理论方面有 guarino 的本体概 念分类和本体建模方法 ;perez 归纳 的基本本体建模元语 (类 、关系 、函数 、公理和 实例 ) 17 1;t.r.gruber 提 出的构建本 体时遵 循 的五个原则 (清 晰 、一致 、可扩展性 、编码偏好程度最小和 本体约 定最 小 ) 等t8 。 除 了理 论 的研 究 ，还 有 许 多项 目针 对 本 体进 行研 究 ，其 中有代 表 性 的 为 on一 to一 know ledge，kaon 和 cohse 项 目。 0n 一 to- - kn ow ledg。通 过应用本 体来提 高分布式 系统 的知识管理水平 。为 了表 示语义 ，该项 目组 开发 了本体 的工 具和环境 ， 分 为 3 级 ， 信息级用来提取元信 息 ; 表示级用来 实现信 息 内容 的 自动访 问、创建 、保存 ; 访 问级用来帮助用户访 问信 息 。采用这样 的分级方法 ，关联 资源信息和用户需求信息 ，有效的帮助 计算机 处 理信 息 9。 面向语义 认 七 b 的教育信息处理本体表示研究第一章 绪 论 kaon 是德 国 karl sruh e 大学的一个项 目，该项 目开发 了本体构建工具 、管 理工具和 处理 rdf 的工具 ，对本体实施构建和管理 。kaon 研 究重点是传统本体 管理应 用与关系数据库 的集成 ，rdf 被用来作为本体 的数据模 型 。因为 以组件化 的方式完成 开发 ，使得 kaon 系统具有 良好 的扩展性和灵 活性i ” 。 cohse 是 由南安普顿大学与曼彻斯特大学合作开展 的，目标是提高互联 网上 检索各种文档 的效率和有效性 。 该项 目开发 了一个从开放 的概念化超媒体系统中 集成表示符 的系统 。开发 中使用 的 3 种技术很有借鉴学 习意义 : 用本体化 的推理 服务利用本体来表示文档术语的概念化模型及这些术语 间的关系;本体服 务 与开放式超媒体链接服务的集成形成 了一个概念化的超媒体系统; 基于 web 的开放式超媒体链接服 务利用超媒体链接服 务来提供链接 工 具 。 通过元数据 来描述文档 的 内容 ， 在文档之 间产生 了概念化 的链接 ， 通过为文档加入概 念化链 接 ，cohs e 系统为现有 的网页提供 了附加 的信息和链接【 川。 tove 项 目是 多伦 多大学企业集成 实验 室的一个项 目， 目标 是建立一套 为商 业和公共 企业建模 的集成本体 。 该项 目建成 了相关本体 ， 还 设计 了一种本体创建 评价方法企业建模法， 又叫 tove 法 21。 目前在语 义 web 中描述和实现 e一 learning 系统主要有 以下研 究领域 :开放性 超媒体 (open hypermedia) 、适应性超媒体 (adaptiv。hypermedia) 。 本体和 开放性超媒体相关的研 究有 : 本体在超 媒体系统 中有哪些作用 ; 本体 如何对超 媒体 中资源进 行联系 ;基于本体 的推理规则和 开放性超媒体的连接 方式 如何配合 ; 基 于本体 的超媒体系统架构 31。 适应 性超 媒体系统 能够 为学 习者提供个性化 的媒体 内容 ，一般来说 ，它不是 开放 的系统 ， 对 开放 的系统还不是很容 易能够将新 的信 息和 系统 原有信息资源 自 动关联 ，所 以，在 架构 系统前 ，应对 所有 的 内容 结构进 行安排 ，保持这种 结构 的 稳定性 。适应性超媒体 的研究对 e一 learn ing 的研 究应用很有 参考价值 ，例如 自 适应学 习导航 系统 ，可 以用在 e一 lea rn ing 系统 中 ，为不 同的学 习者提供 最 合适 的资源 索 引 ，支持个性化 学 习 。将 开放 性超 媒体和 适应 性超 媒 体 结合 ，融 合 各 自 优势构建新 的 e一 learning 系统平 台将 能大大提 高学 习效率 4。 1.2.2 国 内相 关研 究 国 内对语 义 web 研 究稍 晚于 国外 ，有 很 多学校 和科研 机 构 参 与研究 ，取 得 一 面向语义 从 触 b 的教育信息处理本体表示研 究 第一章 绪 论 定进展 。 清 华 大 学 实 现 的 基 于web的 分 布 式 本 体 系 统 w0dos(web oriented distributed ontology system ) 是一款语义 web 的支撑软件 ，功能较 多: 支 持中英文 ，目前 ，大部分相关软件都是国外做的，语言方面不支持或者部分支持 汉语 ，对 中文的语言支持会给 国内研究带来很大便利; 支持数据库 ，可 以将本 体信息存在数据库 中， 不仅仅是 以本体文件格式存储 ; 支持 rdf 文件导入导 出 和 rql 查询 ; 支持第三方软件，开放性有利于 以后的系统软件扩展; 支持推 理机制 ，可 以通过对本 体 实例添 加规 则进行推理 。wodos 还有一个好 的用户界面 集成 各种操 作 ，学 习使用方便【 5】 。 北京大学心血 管所 医学生物信息组的基于 on t。 logy 的心血管疾病领域 医学 生物信息学知识库 ont0car dio 项 目，运用本体 的方法构建知识库 ，提供 知识服 务。该项 目运用本体表达疾病 、基 因 、药物等知识及其相互关系的 ，并可通 过插 件实现本体 的合并 ，从而有 效的统一数据 6。 中科 院计算所分析 了 目前服 务描述语言存在 的不足 ， 同时结合语义 web 服 务 和网格服 务等特 点，提 出 sdlsin 服务描述语言; 结合 sdlsin 和描述逻辑 ，提 出 了基于描述逻辑 的服 务匹配算法和 一个服务质量 (qos ) 模 型，对该模型上的计 算和评价方法进行 了深 入研究 7】 。 浙江 大学在语义 web 方面研究也 比较 多 ， 除高校项 目研究 ， 还有很多本体相 关研 究 ，如本体构建方法【 81、语义 web 系统架构 、本体检索l ， 、知识管理12 0、 本体合并12 2 2l、本体描述语言的扩展 问题2 3 112 4 等等。关于本体的具体应用研究 不太多 ， 在教育 中的本体应用也有 限2 512 6】 ， 关于课程方面 的本体研究有 一点【 2刀 ， 对教育信 息处理课程 的相关研究则没有发现 。 3 研 究 内容 1.3.1 主 要研 究 内容 通 过 对 语 义 web 当前研 究和 e一 1。 ar ning 中学 习资源 开发 的学 习分析 ，发现 目前关 于语 义 web 应 用于 e一 lear ni ng 方 面 的研 究 理论上 的 比较 多 ，相对 来说 具 体 的项 目应 用研 究 不 多 ，也许 语义 web 技术 发展 不成熟是主 要 原 因。关于本 体 的 研 究绝 大部分 集 中在领域本体方面 ， 在具体课程层 次的本体构建研究很少 ， 这 可 面 向语义 we b 的教育信息处理本体表示研究第一章 绪 论 能受本体构建方法 的影响 比较大 ， 当前 比较流行 的 自上而下 的构建方法让人们更 多的关注上一层 次的领域本体 。 为 了将本体在 e一 learni ng 的应用具体化 ，本文试 图构建具体课程这一微观 层 次的课程本体 ，利用合适 的本体构建方法构建教育信息处理课程 的核心本体 (应用元本体 )，在面 向语义 web 的教育资源建设方面做一个尝试 。选择教育信 息处理课程本体作为研 究 内容有两个方面 的考虑 :一方面具体课程 的本体构建研 究是语义 web 技术应用于教育领域 的一个研 究重点 ; 另一方面 ，导师 是教育信 息 处理课程 的专家 ，出版教育信 息处理教材 ，具有权威性 ，有更好 的条件构建科学 的本体 ， 因为本体构建需要学科专家的参与 ， 所 以本文选择 了教育信息处理课程 。 为了完成教育信息处理课程本体的构建工作 ， 首先需要对本体的相关知识表 示进行研究分析 ，以更好 的认识和理解本体 的思想概 念 ; 然后 ，为 了将本体形式 化为计算机可 以理解 的数据 ，需要对计算机 上的本体描述语言有认识和理解 ，为 了更高效的完成本体形式化 ， 还需要对本体构建方法和工具进行分析学习，以便 采用合适 的构建方法 ， 选择恰 当的本体构建工具 ; 接下 来就是利用对本体的认识 和选择的语言工具方法来实施开发教育信息处理应用元本体的构建工作; 最后 ， 为 了使本体得到预期应用效果 ， 需要通过一定的方法工具对教育信息处理应用元 本体进行有 效性验 证 的评价和 完善 。 .3.2 论 文 大纲 论文 分 六 章 : 第一章 绪论 。主要说 明研究的背景 、总结研 究现状 、指 出研究 内容 。 第二章知识表 示 。首先 阐述 知识表 示 内涵 ，然 后对 常见 的传统 知识表 示方 法 简单介 绍 ，最后 对本体 知识表 示详细介 绍 。 第三 章 本体 构建 方法及 语 言工具 。本 体 构建 工作 离不开本 体构建方法 ，首 先综合学 习分析现有 本体 构建方法 的基础 上 ， 然 后 结合项 目管理思想 ，总结一种 基 于项 目管理 的课程 本体构建方法 (pmbo) ; 最后对 本 体描述语 言和构建工 具做 了一些介绍 比较 ，为课程本 体 的形式化 构 建工作 奠 定技 术基础 。 第 四章 教育信 息处理 本体构 建 。利 用基 于项 目管理 的本体 构建方法 和 挑选 出的描述语 言和 构建工 具 ，构建 出 了教 育信 息处 理课程 的核心 本体 。首先对 教育信息处理课程进行分析 ， 得 出核心概 念和属性 ，以及它们之 间主要的语义关 面 向语义 从 触 b 的教育信息处理本体表示研究第一章 绪 论 系，然后利用对本体形式化描述表示 。 第五章