基于概念图知识表示的教学专家系统的设计与实现

摘要

职业教育处于一种特殊的教育阶段，它所要求的是学生掌握的技能和理论的结合，注重培养学生实践操作能力。随着职业教育改革的不断深化，运用建构注意学习理论构建新型的教学模式，促进教学手段与方法的改革，迎接信息社会对于职业教育的挑战，已经成为当今职业教育的必然选择。 教学专家系统是一种借助人工智能技术，让计算机扮演教师的角色实施个别化教学，向不同需求、不同特征的学习者传授知识、提供指导的适应性教学系统。解决了传统CAI和CBT不能利用领域知识和学生模型进行决策的不足，但遇到了知识表示的困难。 本文将能直观形象的方式表达知识结构，并有效呈现思维的过程及知识的关联的概念图引入到专家系统，以解决目前教学专家系统知识表示的瓶颈。论文的主要工作如下： (1)将概念图作为教学专家系统的知识表示模型。概念图不但能够表示传统知识表示方法所表示的知识，而且具有表达能力强、表达直观、可靠性好、易于实现、接近自然语言等特点，使系统能够方便的管理知识库。 (2)在关系数据库的基础之上实现概念图知识库。知识库是一个专家系统的核心部件，概念图知识库既可以表示事实也可以表示经验规则。 (3)设计了符合概念图链式推理的推理机制。 (4)以计算机应用基础课程为背景，用Prolog实现了基于概念图的教学专家系统原型。实验表明在个性化教学方面达到了预定的教学目标。

目录

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声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2相关研究背景

1.2.1辅助教学专家系统

1.2.2概念图在教学中的应用

1.3本课题主要工作及创新点

第二章教学专家系统研究进展

2.1专家系统的构成

2.2专家系统开发工具Prolog

2.2.1 Visual Prolog概述

2.2.2 Visual Prolog推理机

2.2.3面向对象Visual Prolog程序设计

2.2.4 Prolog的特点

2.3教学专家系统研究进展

2.3.1教学专家系统及其基本架构

2.3.2教学专家系统研究重点

2.3.3教学专家系统研究热点

2.3.4教学专家系统发展趋势

2.4专家系统的评价

2.4.1主观评价法

2.4.2技术评价法

2.4.3经验评价法

2.5本章小结

第三章基于概念图的知识表示

3.1知识表示

3.1.1知识

3.1.2知识表示一般方法

3.2产生式表示方法

3.3概念图知识表示方法

3.4概念图内部表示的实现

3.5本章小结

第四章基于概念图的推理

4.1完全匹配

4.2投影匹配

4.3最大连接匹配

4.4约束合一匹配

4.5本章小结

第五章教学专家系统原型的设计与实现

5.1系统总体设计

5.2人机接口模块的设计与实现

5.3知识获取模块的设计与实现

5.4知识库的设计与实现

5.5推理机的设计与实现

5.5.1推理过程

5.5.2使用概念图表示数据库实体

5.5.3基于概念图的推理通道分析

5.5.4推理控制系统的实现

5.6系统运行

5.7本章小结

第六章总结

6.1研究工作总结

6.2下一步的工作

参考文献

致 谢