本体获取方法及其在学习中的认知策略研究

发布时间：2017-08-20 18:01

  本文关键词：本体获取方法及其在学习中的认知策略研究

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【摘要】：如何高效地获取和设计学习资源是教育技术学研究领域的重要研究内容,资源的获取一般分为人工和自动两种方法。人工方法主要依靠人力去从大量的学习资源中去找出目标资源,而自动或者半自动方法主要是指利用计算机技术去获取学习资源,使资源获取呈现一定的自动化。在众多学习资源中,学科领域知识一直是中小学教学的主要内容。许多教师在教学资源的获取和设计上花费了大量心血,而在计算机领域,也有专门对领域知识的获取进行研究,即用一种能够被计算机处理的知识表示方法来形式化地表达领域知识所包含的内容。本体作为一种比较成熟的知识表示方式能够被用来清晰地表达特定领域里知识点的概念以及概念之间的关系,本体概念涵盖了领域内的所有内容,而本体关系将本体概念组织起来形成了一定的结构。本体虽然表现形式比较简单,但高质量的能够被用于计算机处理或人类学习的本体还非常少,特别是传统的通过手工获取本体的方法费时费力,面对网络上海量且杂乱无章的学习资源,仅凭人力去搜索往往事半功倍,在搜索的同时需要排除大量无关内容,有时还会遗漏相关重要内容。而且不同的研究者对某一内容的理解也会不同,从而使得手工构建的本体标准不统一,无法生成高质量的学科领域本体。不仅如此,许多时候还会出现对获得的本体资源没有能够充分利用的情况,即没有利用本体这一学习资源去促进学习者学习。本体一般来说是面向计算机处理的,而算法是计算机程序的灵魂核心。算法有着清晰明确的操作步骤,符合人类的认知习惯。将算法思想引入对本体的认知过程就可以将本体作为一种学习资源引入教育技术学研究领域,使其能够被用来进行学习设计或教学设计,以便帮助学习者学习。因此,对于本体获取方法尤其是在一定程度上的自动获取方法以及利用本体来促进学习者学习的研究就显得尤为重要。本文基于初中物理领域本体构建项目,从AECT94定义出发,探究了一套比较完整的本体资源的设计、开发、管理、利用和评价的流程。其中本体设计对应本体知识表示方式的选取,本体开发对应本体资源的获取,本体管理对应于本体存储,本体利用对应于利用本体促进学习者学习结构化知识,最后的本体评价对应于教师对学习过程的评价。其具体过程为：在充分考虑手工构建本体方法缺陷的情况下,利用相应的计算机技术(网络爬虫、自然语言处理)对本体自动获取方法进行了探究,设计并实现了相应的本体自动获取方法(算法),并对如何保存获得的本体术语进行了较为深入的研究；同时介绍了领域本体的构建方法,结合人工构建的本体对数据进行了分析,指出了相关方法的可行性和有效性；最后利用已获取的本体术语结合计算机领域的算法思想提出了基于结构化知识的本体认知策略,充分利用了本体这一学习资源,并设计出了针对学习过程的教学评价过程,使教师参与到教学活动中,帮助学习者学习。第1章阐明了研究的意义和主要内容,并介绍了国内外研究现状。第2章介绍了本体的相关概念和特点,说明了什么是本体以及本体的语义特点,探讨了本体获取的技术路线和主要方法,并重点介绍了人工获取和自动获取两种主要方法。第3章是基于第2章的方法获取本体的说明,对第二章中方法的实现进行了进一步阐述,并对本体的存储方法进行了研究。第4章介绍了领域本体构建方法并比较了人工和自动两种本体获取方式。第5章从教学设计的角度提出了本体认知的策略,设计了相应的学习过程和教学评价过程。第6章为总结与展望。
【关键词】：本体 网络爬虫 中文分词 本体存储 认知 学习过程 评价
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G434;G633.7
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 研究意义与背景11-12
• 1.2 研究目标、内容与方法12
• 1.2.1 研究目标12
• 1.2.2 研究内容12
• 1.2.3 研究方法12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 国内研究现状12-13
• 1.3.2 国外研究现状13-15
• 1.4 论文的主要结构15-16
• 第2章 本体获取方法研究16-25
• 2.1 相关基本概念16-18
• 2.1.1 本体概念的定义与特点16-17
• 2.1.2 本体的语义特点17
• 2.1.3 本体的呈现形式17-18
• 2.2 本体的人工获取方法18-19
• 2.3 本体的自动获取方法19-23
• 2.3.1 基于Python的网络爬虫19-22
• 2.3.2 基于NLP的中文分词22-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第3章 本体术语获取与本体存储研究25-36
• 3.1 数据预处理25-27
• 3.1.1 数据的选取与标注25-26
• 3.1.2 本体术语的界定26-27
• 3.2 目标本体的获取27-29
• 3.2.1 本体概念的获取27-28
• 3.2.2 本体关系的获取28
• 3.2.3 形成性评价28-29
• 3.3 本体存储研究29-34
• 3.4 本体自动获取框架研究34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 领域本体的构建36-41
• 4.1 初中物理领域本体库的构建36
• 4.2 领域本体术语来源的选取36
• 4.3 领域本体的构建方法36-39
• 4.4 两种方法的比较39-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第5章 基于本体论的学习设计41-54
• 5.1 基于本体论的结构化知识41
• 5.2 基于算法思想的学习方法41-44
• 5.2.1 机器的学习特点42
• 5.2.2 人类的学习特点42-43
• 5.2.3 利用算法思想来促进人类学习43-44
• 5.3 学习过程的设计44-49
• 5.3.1 主要学习算法的选取44
• 5.3.2 知识点层次的学习44-46
• 5.3.3 知识点关系的学习46
• 5.3.4 知识点路径的学习46-48
• 5.3.5 学习流程的设计48-49
• 5.4 教学评价的设计49-52
• 5.5 本章小结52-54
• 第6章 总结与展望54-56
• 6.1 研究总结54
• 6.2 研究展望54-56
• 参考文献56-59
• 攻读学位期间学术活动和成果59-60
• 附录160-61
• 附录261-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：708049