基于知识管理的智能电子教科书系统设计原理与实现
发布时间：2021-10-20 12:04
教科书是系统地记录和传播领域知识的主要形式和载体。传统教科书通常以印刷或电子文档的形式进行整体管理,知识内容之间的关联关系和逻辑结构难以被计算机理解和有效利用,因而在使用过程中无法满足动态化、共享化、智能化等方面的需求。为了解决一般电子教科书中的不足,本文做了以下工作。基于数学知识管理的思想和方法,提出以细粒度地方式表示、组织和管理知识数据的解决方案,并以线性代数为实例,设计实现了一个动态的智能电子教科书系统。该系统实现了跨平台辅助多用户细粒度地创建、维护、共享、浏览包含多模态数据和交叉引用的线性代数教科书或文档,自动检测所构建的教科书结构是否合理,内容是否全面。在实现这些功能的过程中,研究并解决了跨知识库的知识数据引用问题。使用本体作为知识库模式的表示方法,通过对知识内在联系展开研究,提出了知识、资源与元数据三个本体类以及类间关系来规范化地描述知识数据的组织结构,采用图数据库存储知识数据及其相互关系,通过对线性代数主流教材进行知识抽取、封装、存储和呈现,构建了一个细粒度地管理知识之间多视角语义关联的知识库。基于所构建的知识库,研究并实现了一套利用知识数据关联结构的文档自动生成方法,满...
【文章来源】：广西民族大学广西壮族自治区
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MathML的源码和对应的数学公式除了专用于数学公式的表示语言外，也有一些排版语言支持数学知识的标准化表
广西民族大学硕士论文绪论4数学知识的表示、存储、管理、检索、展示、交互以及推理和计算等相关知识研究或应用相关功能的实现。这也标志着学术领域开始重视标准化的数学知识表示和数学知识标注知识库的构建。在基于知识管理的智能电子教科书系统的研究中，已经有部分学者在电子教科书领域进行探索性的电子教科书或交互式电子文档等研究。如王东明和陈肖宇研究的几何电子教科书吸取了动态软件的理念[12]，专门为交互式处理几个知识点编写了一套用于几何知识推理、图表可视化、多版本教科书生成和一致性检测的一套软件系统[13][14][15]。这套智能几何电子教科书系统的提出描绘了未来具有冲击性、突破性的教科书应有的样子——适应型、众包型、交互型、智能型、可视化的电子教科书[16]。除了几何电子教科书，交互式的数学电子文档MathDox已经实现了记录书本内容信息的同时也存储了用户的个人信息[17]。更进一步还有通过加入知识表达和问题解答系统的电子教科书InquireBiology。该教科书系统是专门为了回答用户问题而设计的[18]。智能教学系统在近几年也在大力地研究和发展。这样的教学系统可以给学生提供及时、相适应的教学和数据反馈，同时将基于用户知识领域、问题求解方法、教学方法、学生资质和个人信息进行交互测验[19]。图1.2电子几何教科书系统
广西民族大学硕士论文绪论5图1.3线性代数动态教科书虽然在电子教科书领域已经有了很多先驱性的研究，如基于数学知识管理的线性代数教科书，其中给出了一种针对数学知识的抽象封装和管理方式[20]，但其在教育领域基于知识管理方面的研究还有待推进。同时，相关研究中也难以找到某一个领域完整可用的标准知识库，这为针对教育领域的知识管理相关研究带来一定的阻力。这些电子教科书研究中的不足也是作为几何和线性代数电子教科书的主要创建者王东明教授致力于解决的问题，其相关研究为本文中的研究的问题指明了方向。1.3研究动机知识作为宝贵的财富，古往今来都是人类文化中的重要组成，然而粗粒度的知识文档已经远不能满足当今的使用需求。虽然以文档作为知识表现形式的教科书在过去对知识的传授和普及起到了极大的作用，人直接使用教材的方式传统而有效，但随着计算机科技的进步，如何透过计算机对知识进行管理，如何让计算机理解使用人类的知识成为了知识管理中的重点。数学知识与一般知识相比更为基础且复杂，通过计算机进行自动推理和计算对其富有逻辑性的内容和算法习题等又极大的帮助，这也是除了单纯电子化教材中用户和市场所渴求的研究方向[21]。在计算机技术兴起以及移动设备的普及后，人们对于传统教育中的教材电子化诉求只多不少[22][23]。虽然教科书中知识是粗粒度的纯文本，但其中的内容按照一定的逻辑结构进行表示的，如何通过格式化的封装[24]并结合计算机领域中的数据管理、自动计算、自动推理来实现一个应用于线性代数领域进行知识管理的电子教科书软件系统，并使其
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用型本科电子类课程一体化教学改革研究与探索[J]. 张旭,吴杰,徐小阳,吴有龙,邾劲宇. 物联网技术. 2019(12)
[2]供需视角下大学生教材无纸化可行性研究[J]. 刘玥,于耀翔,陈英,马一博,张永达. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2018(07)
[3]线性代数动态教科书系统的设计与实现[J]. 乔宇,杨静. 物联网技术. 2018(06)
[4]数学机械化:让数学更加实用——数学机械化领域吴文俊、高小山侧记[J]. 唐琳. 科学新闻. 2015(12)
[5]一种动态软件体系结构下的代码生成方法[J]. 范玥,王淑玲. 小型微型计算机系统. 2013(03)
[6]Web App还是Native App[J]. 王志勤. 商学院. 2012(05)
[7]电子教材:概念、功能与关键技术问题[J]. 陈桄,龚朝花,黄荣怀. 开放教育研究. 2012(02)
[8]论电子教材取代纸质教材发展趋势的必然性[J]. 李林,王冬,覃文圣,张淑琴,高栩. 中国信息界. 2011(05)
[9]基于UML类图的OWL本体映射方法[J]. 刘振中,刘勇. 计算机工程. 2009(13)
[10]动态软件体系结构研究综述[J]. 李琼,姜瑛. 计算机应用研究. 2009(06)
本文编号：3446876
【文章来源】：广西民族大学广西壮族自治区
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MathML的源码和对应的数学公式除了专用于数学公式的表示语言外，也有一些排版语言支持数学知识的标准化表
广西民族大学硕士论文绪论4数学知识的表示、存储、管理、检索、展示、交互以及推理和计算等相关知识研究或应用相关功能的实现。这也标志着学术领域开始重视标准化的数学知识表示和数学知识标注知识库的构建。在基于知识管理的智能电子教科书系统的研究中，已经有部分学者在电子教科书领域进行探索性的电子教科书或交互式电子文档等研究。如王东明和陈肖宇研究的几何电子教科书吸取了动态软件的理念[12]，专门为交互式处理几个知识点编写了一套用于几何知识推理、图表可视化、多版本教科书生成和一致性检测的一套软件系统[13][14][15]。这套智能几何电子教科书系统的提出描绘了未来具有冲击性、突破性的教科书应有的样子——适应型、众包型、交互型、智能型、可视化的电子教科书[16]。除了几何电子教科书，交互式的数学电子文档MathDox已经实现了记录书本内容信息的同时也存储了用户的个人信息[17]。更进一步还有通过加入知识表达和问题解答系统的电子教科书InquireBiology。该教科书系统是专门为了回答用户问题而设计的[18]。智能教学系统在近几年也在大力地研究和发展。这样的教学系统可以给学生提供及时、相适应的教学和数据反馈，同时将基于用户知识领域、问题求解方法、教学方法、学生资质和个人信息进行交互测验[19]。图1.2电子几何教科书系统
广西民族大学硕士论文绪论5图1.3线性代数动态教科书虽然在电子教科书领域已经有了很多先驱性的研究，如基于数学知识管理的线性代数教科书，其中给出了一种针对数学知识的抽象封装和管理方式[20]，但其在教育领域基于知识管理方面的研究还有待推进。同时，相关研究中也难以找到某一个领域完整可用的标准知识库，这为针对教育领域的知识管理相关研究带来一定的阻力。这些电子教科书研究中的不足也是作为几何和线性代数电子教科书的主要创建者王东明教授致力于解决的问题，其相关研究为本文中的研究的问题指明了方向。1.3研究动机知识作为宝贵的财富，古往今来都是人类文化中的重要组成，然而粗粒度的知识文档已经远不能满足当今的使用需求。虽然以文档作为知识表现形式的教科书在过去对知识的传授和普及起到了极大的作用，人直接使用教材的方式传统而有效，但随着计算机科技的进步，如何透过计算机对知识进行管理，如何让计算机理解使用人类的知识成为了知识管理中的重点。数学知识与一般知识相比更为基础且复杂，通过计算机进行自动推理和计算对其富有逻辑性的内容和算法习题等又极大的帮助，这也是除了单纯电子化教材中用户和市场所渴求的研究方向[21]。在计算机技术兴起以及移动设备的普及后，人们对于传统教育中的教材电子化诉求只多不少[22][23]。虽然教科书中知识是粗粒度的纯文本，但其中的内容按照一定的逻辑结构进行表示的，如何通过格式化的封装[24]并结合计算机领域中的数据管理、自动计算、自动推理来实现一个应用于线性代数领域进行知识管理的电子教科书软件系统，并使其
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用型本科电子类课程一体化教学改革研究与探索[J]. 张旭,吴杰,徐小阳,吴有龙,邾劲宇. 物联网技术. 2019(12)
[2]供需视角下大学生教材无纸化可行性研究[J]. 刘玥,于耀翔,陈英,马一博,张永达. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2018(07)
[3]线性代数动态教科书系统的设计与实现[J]. 乔宇,杨静. 物联网技术. 2018(06)
[4]数学机械化:让数学更加实用——数学机械化领域吴文俊、高小山侧记[J]. 唐琳. 科学新闻. 2015(12)
[5]一种动态软件体系结构下的代码生成方法[J]. 范玥,王淑玲. 小型微型计算机系统. 2013(03)
[6]Web App还是Native App[J]. 王志勤. 商学院. 2012(05)
[7]电子教材:概念、功能与关键技术问题[J]. 陈桄,龚朝花,黄荣怀. 开放教育研究. 2012(02)
[8]论电子教材取代纸质教材发展趋势的必然性[J]. 李林,王冬,覃文圣,张淑琴,高栩. 中国信息界. 2011(05)
[9]基于UML类图的OWL本体映射方法[J]. 刘振中,刘勇. 计算机工程. 2009(13)
[10]动态软件体系结构研究综述[J]. 李琼,姜瑛. 计算机应用研究. 2009(06)
本文编号：3446876
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