[发明专利]基于领域本体的分布式学习内容互操作系统

说明书

本发明提供一种基于领域本体的分布式学习内容互操作系统，可以应用于在互联网环境下、以领域本体为知识库的智能型分布式学习内容的设计与智能教学系统的开发,实现基于领域本体的学习内容在不同的智能型教学系统间的移动与共享。该互操作系统包括：基于领域本体的领域知识通用框架、基于领域本体的分布式内容对象模型、分布式内容对象查询领域本体的通信机制、实现领域本体分布式查询的通信接口原型、领域本体分布式查询的通信数据模型以及教学管理系统与分布式内容对象的分工。

技术领域

本发明属于计算机技术与教育技术的交叉，涉及计算机领域中的分布式处理、人工智能，以及教育学领域中的智能教学系统、学习内容设计等多种技术，具体是基于领域本体的分布式学习内容互操作系统，可以应用于在互联网环境下、以领域本体为知识库的智能型分布式学习内容的设计与智能教学系统的开发,实现基于领域本体的学习内容在不同的智能型教学系统间的移动与共享。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展，教育技术正面临二大挑战：1)如何综合运用人工智能、教育学与认知心理学等多种技术，模拟人类教师教学，实现因材施教并进行有针对性指导的开放式人机交互教学，最终实现计算机从辅助教师教学逐步过渡到代替教师教学，因此智能教学系统是目前教育技术中的一大热点与难点；2)为适应当今互联网高度发达的信息时代，如何避免教学课件的重复开发，实现各类教学资源的共享与各种异构型教学系统的互操作性。为此，从1997年开始，国际上有众多组织从事研究和制定远程教育技术规范，比较著名的有：IEEE学习技术标准委员会LTSC，ISO组织的JTC1/SC36工作组，美国联邦政府组织ADL高级分布式学习小组等。在国内，由教育部牵头于2001年成立了教育信息化技术标准委员会，颁布了CELTS系列标准。随着全球最大的网络多媒体软件公司Macromedia在其Adobe软件中对SCORM与AICC规范的全面支持，目前远程教育技术规范的推广应用显现快速发展的趋势。

目前，最典型的智能教学系统技术规范是美国联邦政府下的高级分布式学习组织ADL发布的SCORM规范，该规范已被纳入到ISO学习技术标准体系当中，并已获得包括Adobe在内的众多软件平台的支持。SCORM规范打破了传统封闭式教学系统的设计方法，制定出基于可共享内容对象SCO的内容聚集模型与基于产生式规则的学习顺序模型，将教学内容与教学策略从其运行环境中剥离出来，由学科教师按照统一的标准进行设计，同时为教学系统制定了标准化的运行模式，使得异构型教学系统之间能够交换各类资源，从而实现了一个分布式Web教学系统互操作模型。但是SCORM规范目前的领域知识模式只采用了面向学生的结构化课件,并没有引入基于领域本体的学科专家模型，其目标模型只是实现了一个可为学习者提供个性化教学、基于结构化课件与产生式规则的自适应教学系统，其整体智能程度并不高。

起源于哲学的本体论(ontology)近年来在信息领域得到了广泛应用，尤其本体论在Web上的应用导致了语义Web的诞生。本体是关于共享概念的一致约定，其核心概念是知识共享,因此本体从一开使就广泛应用于知识工程。本体的描述逻辑DL(DescriptionLogic)是在语义网与框架的基础上发展起来的，是一阶逻辑的一个可判定的子集,具有良好的语义、强大的知识表达能力与推理的可判定性。目前，语义Web与本体在智能教学系统中得到了广泛的应用，包括：学习资源的语义标注与学习对象的语义检索，基于领域本体的学习内容开发及聚集，以及基于领域本体的个性化学习、自然语言接口与定理证明等。

目前，W3C组织发布的基于描述逻辑的OWL DL作为本体描述语言，实现了本体表示的互操作性，即领域本体可在不同的教学系统间实现共享与互操作，但基于领域本体的各种教学内容设计依然还是封闭于不同的教学系统内部，造成大量的基于领域本体的智能型课件的重复开发。

发明内容