基于本体技术的个性化集成学习环境研究

摘要

近年来，网络信息技术的飞速发展带动了传统教育方式的转变，越来越多的学校开始利用以计算机网络信息技术为核心的虚拟学习环境来辅助传统的课堂教学。虚拟学习环境可以为学习者提供大量有价值的学习资料，使学习者可以不受时空限制，在课堂之外随时随地进行主动性学习，利用这种方式辅助课堂教学，能够达到更加理想的学习效果。
　　整合了数字图书馆资源的集成学习环境(一体化虚拟学习环境)将传统的虚拟学习环境与数字图书馆的资源与服务相连接，实现了学习资源在数量上的最大化。但海量的学习资源在学习者检索过程中必然带来“脏数据”及“海量数据”问题，在强调个性化发展的时代，如何针对不同的学习者提供更加适合其具体情况的学习资源，也就是使系统能够更加科学合理的推荐准确的学习资源，从而真正的实现个性化学习，成为该领域的一个研究热点。本体的概念最初是在哲学领域提出的，后来被引入到人工智能领域，利用本体技术可以将现实世界按照不同领域进行抽象建模，并详细说明领域内各实体间的语义关系，提供了对客观世界进行语义描述的统一标准。本体技术在个性化学习中的应用主要涉及两个方面，即对不同学习者的进行本体建模以及对于资源的语义描述和组织分类。利用本体对学习者建模能科学合理的描述清楚不同学习者的特点及需求，使计算机在语义层次上真正了解学习者需求及背景，是个性化学习实现的基础。利用本体及相关技术对学习资源进行描述组织，能够减少或消除概念及术语上的混乱，更好的表达资源的特征，实现计算机在知识层面上对资源的检索。
　　本文首先总结了集成学习环境及个性化学习两方面的技术进展，分析了存在的问题，并对本体技术及目前流行的各种学习资源描述规范、用户建模技术做了概述，而后提出了一种基于本体技术的个性化集成学习环境系统模型— OBP-IVLEs(Ontology-Based Personalized Integrated Virtual Learning Environments)。在此系统中，通过合理的学习者本体建模，并根据高校院系划分及课程体系，借鉴知识空间理论联合本体技术对系统中的资源进行了科学合理的组织描述分类，依仗本体的语义优势及推理技术，系统能根据不同学习者特点自动推理生成适合该学习者的学习资源，实现了真正的个性化学习。论文最后基于以上设计思想构建出了原型系统OBP-IVLEs，并用实例说明了系统的良好效果。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状及分析

1.3 本文主要工作

1.4 本文的组织结构

第二章 本体理论及其应用

2.1 本体理论

2.2 本体的应用

2.3 本体技术在集成学习环境个性化学习中的应用分析

2.4 本章小结

第三章 基于本体技术的学习资源描述与组织

3.1 学习资源描述规范

3.2 基于知识空间理论及院系专业关系的本体资源组织

3.3 本章小结

第四章 基于本体技术的学习者建模与个性化学习推理

4.1 用户建模理论

4.2 基于本体技术的学习者建模

4.3 本体推理技术及个性化学习推理实例

4.4 本章小结

第五章 本体的构建及原型系统的设计实现

5.1 本体的构建

5.2 本体构建实例

5.3 原型系统设计与实现

5.4 本章小结

结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文和参与的项目