基于本体的教学知识库系统分析

　　【论文关键词】教学知识；本体；知识库系统

　　【论文摘要】教学知识的共享和重用是影响教学效率的重要因素，文章将本体技术引入到教学知识管理中，通过使用现有的本体编辑工具、描述语言和开发方法，构建并实现基于本体的教学知识库系统，为网络教学系统以及其他用户提供教学领域知识的共享模型，从而实现教学知识的共享和重用。

一、本体概述

本体是指对领域知识的共享概念模型和明确的形式化规范说明，它涵盖了领域中的基本术语与关系，并利用这些术语和关系构成知识的外延规则和复杂定义，是一种能够提供对领域知识的共同理解和共享的知识表示模型。

本体的定义很多都具有高级的普遍性，但从数学的角度对本体进行精确描述的形式化定义却很少，因为形式化定义很难包括所有不同类型的本体。本体的形式化定义是概念化术语映射到逻辑世界的桥梁，李文杰对三种应用较为普遍的本体形式化定义进行了详细介绍。

　　(一)本体的描述语言与开发工具

目前构建本体的工具很多，以Protege使用最为广泛。Protege是斯坦福大学医学院医学信息研究组( Stanford Medical Informatics , SMI)开发的一个免费、开源的本体工具，它为知识工作者提供了一个可以构建领域本体的环境，协助知识工程师和领域专家完成知识管理任务。

本体的实现依赖于本体标记语言的表示功能，OWL ( Ontology Web Language)是W3C推荐标准，能够清晰表达概念以及这些概念之间的关系。本文使用Protege3.3.1做为开发工具，从形式化表达能力和推理能力两方面考虑采用OWL, DL本体描述语言。

　　(二)本体知识库及其优点

张立等对本体与传统知识库的相似点和不同点进行了阐述，使用本体建模的方法和相关知识表示的标准建立知识库，便于广大研究者间的交流和协作。对计算机而言，可以实现不同领域、不同模型之间的跨平台的互操作、共享和重用。使用本体作为知识库的基础的优点主要有:

1.可重用性。本体作为某个领域概念、关系以及概念间内在关系的形式化表达，这种表达可以被共享和重用。

2.智能检索。基于知识的、语义上的匹配，在查准率和查全率上有更好的保证，克服了全文检索查准率比较低和数据检索对用户要求较高的缺点。

3.可靠性好。领域知识和模型的形式化表达便于正确性检测，一些已有的本体建模工具已经提供了一些相应的功能模块。

4.良好知识表达、解析能力。本体能良好地表达规范的任务和知识，有助于领域知识的分解和解析，利用本体对领域知识进行建模，可以使相互独立的层次有机地组成一个完整的系统，可以实现领域知识的共享和重用，领域知识条理清楚的形式化便于正确性的检查，使知识库的结构更加清晰，有利于知识库系统的维护。

二、教学知识本体库的构建

常用的本体构建方法体系有骨架法、评估法、Bernaras法和Sensus法等，冯志勇等对几种本体构建方法优势与不足进行了详细的比较和说明，本文在参考这几种方法的基础上，遵循Gruber提出的5条原则，提出保障知识本体的构建步骤。

　　(一)教学领域知识描述

本文以教学知识作为研究对象，该领域本体覆盖范围包括教学内容的知识点、课件、例题、实验、习题练习、相关学习资源和常见问题解答等，昊煌煌对教学领域知识的描述，形成了教学领域知识内概念的体系结构划分。

根据课程进行分类，分成小学综合课程、初中分科与综合相结合课程、高中分科课程、本科课程等具体的学习阶段，不同阶段中包含具体的课程实例，如高中阶段有语文、数学、政治、英语、地理等课程。知识点是教学知识组成的基本粒子。在课程标准的指导下，具体分析学生的学情，选择合适的教学策略，包括教学活动程序、教学方法、教学组织形式和教学媒体等。知识点与课程可以按照教学策略组合成为新的课程。