基于学习元的领域知识图谱自动构建研究

摘要

在线学习已经成为当前学生学习必不可少的学习方式，增加了学生学习选择的自主性和便利性。同时学生也出现了知识缺口、知识迷航、认知负荷过载等问题。因此，人们需要在新的视角下去探索既符合这种网络信息资源发展变化又能适应泛在学习的知识互联方法，构建在线学习资源语义关联和知识的图式表达能够减轻学生的认知负荷，提高学习效率，并且结合智能技术及时的对学生的认知状态进行反馈。知识图谱为知识互联提供了技术支持，为教育系统真正实现个性化教学提供了底层资源支持，学习元平台中利用知识图谱中语义联结原理，来动态展示众多学习资源的关联。学习元平台中知识图谱的手动构建，在知识本体层面需要消耗较大的时间精力，且构建效果覆盖的领域知识面窄，很难展示数量众多的知识及其关系，因此，本研究基于学习元理论的视角，探索知识图谱自动构建的方法，自动构建领域知识图谱，并将知识图谱应用到学习元平台中以期达到更好的学习效果。 本文在分析了网络学习中资源组织存在的问题、原因以及解决办法的基础上，对学习元理论和知识图谱进行融合分析，提出知识图谱自动构建研究的必要性和应用性。接着，对知识图谱自动构建所需的技术进行研究、设计和实现，构建了领域知识图谱自动构建系统，并且将系统构建的知识图谱应用到学习元平台中来帮助学生提高学习效率和效果。本文共有六章对基于学习元的领域知识图谱自动构建技术研究进行论述： 第一章，阐述本研究的背景和意义，对知识图谱和学习元进行国内外综述，介绍本文具体的研究内容，提出研究流程和方法。 第二章，对研究所需要的基础理论概念和其对本文的指导作用进行分析，简单介绍研究需要用到的核心技术，最后提出基于学习元的知识图谱架构。 第三章，作为本文的核心，主要对构建知识图谱需要的领域开放文本进行调研，对研究需要的实体抽取、关系抽取、实体识别、PageRank等算法进行设计、编写。 第四章，作为本文的另一个核心，完成领域知识图谱自动构建系统的设计与搭建，实现前一章设计的算法，并完成实验测试。 第五章，将知识图谱技术实际应用到学习元平台中，提出知识本体、学习元、知识群构建方法，对学习元平台中知识图谱的应用效果进行分析。 第六章，将本文研究成果进行总结分析，发现本文研究的不足，并提出下一步工作的重点以及对研究的展望。

目录

1 绪论

1.1研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 研究流程和方法

2 基础理论和技术

2.1 基础理论研究

2.2基于学习元的知识图谱schema设计

2.3 技术支持

3 基于学习元的领域知识图谱自动构建方法

3.1 基于学习元的知识图谱构建技术描述

3.2 实体抽取

3.3 实体语义相似值计算

3.4 实体识别

3.5 基于PageRank值的实体关系挖掘方法

4 基于学习元的知识图谱的自动构建算法设计与实现

4.1 文本资源获取与预处理实现

4.2 领域文本实体抽取实现与验证

4.3 领域文本实体关系计算

4.3 实体识别

4.4知识图谱的可视化

4.5本章小结

5 知识图谱在学习元平台中的应用实践

5.1 知识图谱和学习元平台的融合分析

5.2基于知识图谱的课程知识构建

5.3知识图谱在学习元平台中的教学应用

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 下一步的工作重点

6.3 展望

参考文献

致谢

在校期间科研成果和奖励