教学领域本体构建研究——以“C++程序设计”课程为例

摘要

当前，互联网为学习者提供了丰富的教学资源，在降低教育成本、扩大教育规模和实现终身教育方面起了不可替代的作用。由于不同资源开发者使用不同的方式标记资源，使得不同系统的信息难以共享和重用，造成了资源的重复性建设，很容易导致信息孤岛、网络迷航等问题。如何建设可重用性高、支持语义的网络教学资源，成为近年来教育技术领域的研究热点。作为新一代网络——语义网的主要技术基础，本体是目前最流行的可用来解决信息的语义标注的新技术。
　　 本文首先分析了教学资源建设中存在的难题和解决策略，概述了领域本体的发展现状，并对领域本体构建的基本理论做了详细介绍，包括本体的基本理论、本体构建工具、构建方法、与语义网之间的关系，以及其他与教学领域本体构建相关的理论等。现有的本体构建方法通常适用于某一具体领域，并在方法论、评价和共享等方面存在着缺陷，对于教学领域并不适合。为弥补这些不足，本文尝试将教学系统化设计思想和学科教学的基本规律等，融合于本体构建方法中。主要研究内容和成果如下：
　　 (1)论述了构建本体的必要性和可行性。针对网络教学资源的共享性差、重用率低、缺乏语义等缺点，以及我国对教学领域本体的研究刚刚起步、缺少适用于教学领域的构建方法的现状，本文首次对教学领域本体的构建进行了研究。
　　 (2)提出了一种适用于教学领域的本体构建方法——基于ISD的本体构建方法。该方法融合了学科教学的基本规律以及知识概念间的基本关系，遵循教学系统设计的思想，并强调本体的评价和进化，具有一定的专业性和先进性。
　　 (3)利用本体开发工具Protege，使用本文提出的方法，成功构建了“C++程序设计”教学领域本体，证明了该方法的实用性，同时为建设具有语义信息的教学资源指明了方向，为下一步构建基于语义的教学资源管理系统做好了准备。
　　 本文围绕本体在教学资源建设中的作用，提出了基于ISD的教学领域本体构建方法，并在“C++程序设计”课程领域本体构建中进行了检验，且所建本体库已发布于互联网。同时，该本体库作为基于领域本体的“C++程序设计”双语课程语义检索系统的数据库，最终得到了实际应用。如何使本文的方法和所建本体库更加完善，并实现语义的自动标注，是下一步的研究方向。

目录

文摘

英文文摘

图表目录

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 教学资源建设中存在问题

1.1.2 本体在教学资源建设中的必要性

1.1.3 本体在教学资源建设和管理中的可行性

1.2 教学领域本体的研究现状

1.2.1 教学领域本体研究现状

1.2.2 构建方法研究现状

1.3 本文主要工作及论文组织结构

第2章 本体构建理论

2.1 本体理论

2.1.1 本体的定义

2.1.2 本体的特点

2.1.3 本体的分类

2.2 本体构建

2.2.1 建模工具

2.2.2 构建方法

2.3 本体与语义网的关系

2.3.1 语义网的概念

2.3.2 本体与语义网

2.4 其他相关理论

2.4.1 结构主义教学理论

2.4.2 系统化教学设计思想

2.4.3 软件工程理论

第3章 基于ISD的领域本体构建方法

3.1 教学本体构建原则

3.2 教学领域本体构建方法

3.3 ISD本体构建方法

3.3.1 本体需求分析

3.3.2 建立核心本体库

3.3.3 本体描述

3.3.4 调试

3.4 教学领域本体评价方法

3.5 教学领域本体进化方法

第4章 “C++程序设计”领域本体构建实例

4.1 需求分析

4.2 概念获取

4.2.1 确定本体概念集

4.2.3 属性和关系的确定

4.3 本体描述

4.4 本体评价与进化

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 本文结论

5.2 本文创新点

5.3 不足与工作展望

5.3.1 研究中的不足

5.3.2 工作展望

参考文献

附录

附录1部分核心代码

附录2领域本体评价量表

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目

致谢