关于学科本体的学习资源语义检索方法的研究

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1、武汉理工大学硕一b学位论文第1章绪论1．1研究的背景及意义随着Imemet技术的迅速发展，很多大学和组织都把它们的培训和教学课程移植到了W曲上，给人们的学习带来了极大的便利，特别是在职的人员，他们要承担工作和家庭的责任和义务，不可能全脱产的去接受再教育，他们希望能根据自己的时间来灵活的安排时间学习，以满足工作的需要。所以网络学习(E．Le锄ing)也成为了一种重要的学习方式。但是，目前网络学习还难以普及，其中的一个重要的原因是网络学习者难以有效的获取满足要求的学习内容。目前学习者获得学习资源主要是基于人工分类目录或关键字匹配这两种方式。前者对于海量的学

2、习资源的查询的效率太低。后者以关键字的匹配作为基础，一般要求学习者能够非常准确的描述自己的需求；由于学习者，特别是初学者很难准确地描述他们的需求，导致检索结果的准确率不高。目前不同的教育机构或是组织都按照各自的方式提供网络学习资源，按照各自的方式对网络学习资源进行标注；由于对学习资源的标注不规范也不统一，也导致了检索结果的准确率不高。出现上面问题的深层的原因是，在不同的应用环境、不同的学习者、不同的学习资源的提供者之间，对学习内容的语义理解存在大量的不一致。本体及其相关技术的发展为解决语义层上的冲突提供了一个有效的途径。本体的目标是捕捉特定领域中可以共

3、享的知识，抽象出该领域内被广泛认可的词汇及其词汇之间的相互联系，并对这些词汇和词汇之间的联系进行形式化的描述。领域本体对特定应用领域知识的重用和共享提供了支持。本论文的研究引入了学科本体【11，目的是为学习资源的检索提供语义支持。学科本体(DisciplineOntology)以学科(例如计算机科学与技术、交通运输工程等)以及学科知识体作为研究对象，描述了一个学科中词汇的语义及其词汇之间的联系，表示了学习者和学习内容提供者对学科知识的共同理解。以学科本体为基础，应用合适的推理机和推理规则可以支持对关键字进行的语义匹配和语义扩展，从而为提高学习资源检索的

4、准确率提供基础。武汉理T大学硕上学位论文为了使用标准的方法来定义和描述学习资源，从而支持异构平台的互操作，一些学术机构或是组织，如IEEELTSC、IMS、ADL(AdvancedDistributedLeamingInitiative)、中国网络教育技术标准委员会等，都致力于制定网络学习的相关标准并且研究相关的实现技术。学习资源元数据(Metadata)描述学习资源的属性，包括学习内容的描述(例如关键词，摘要等)、管理信息(例如作者，版本号等)、引用信息(例如学习资源的uRL)等。本论文遵循IMS学习资源元数据标准规范，抽取了描述学习资源的元数据；学

5、习资源元数据将学习资源的描述信息从学习资源中分离出来，规范了学习资源的标注，为学习资源的检索奠定了基础。本论文的研究以学科本体作为基础，将学习资源检索从基于关键词匹配层面提高到基于语义概念或是知识层面上，有效地解决了不同的环境、不同的学习者或是不同的学习资源提供者对学习内容的语义理解不一致的问题。对提高网络学习资源检索的准确率，进一步的提高网络教学的质量和普及网络学习有着非常重要的意义。‘1．2国内外研究现状1．2．1基于本体的语义检索目前国内外对基于本体的语义检索相关技术研究的研究状况如下：基于本体的查询扩展最早是在1994年被voorhees提出，

6、利用本体中的同义词和特定的子类关系进行查询扩展【2l。之后基于本体的查询扩展研究主要集中在基于结构化的方法和基于注释的方法两个方面。基于结构化的方法主要是根据本体的结构信息来抽取相似度衡量的依据，而基于注释的方法主要是通过计算本体术语的定义中的重叠次数来计算语义相似度。2003年Mal【i提出了基于本体结构的语义扩展方法，利用本体中的层次关系进行查询扩展【3】。在本体的结构图中，概念之间都是相互关联的，查询扩展就是通过搜索与用户提供的查询关键词相关联的关键词来实现的。在选择概念的时候，Mal(i提出了一系列的计算关系边和概念节点之间相似度的方法，选择与

7、被扩展概念相似度较大的概念进行扩展。Mal(i利用本体的结构图中概念间路径的数量、长度以及路径中存在的关系种类数、路径中节点种类等因素作为计算相似度的因素。2武汉理丁人学硕．}：学位论文2004年Navigli提出了基于本体注释的查询扩展方法【41。该方法的思想是利用W．ordNet中的概念并对其进行扩充了注释，而且假设本体中使用相似的定义来定义相似的概念。在计算扩展概念之间的相似度时，决定两个概念是否相似是通过对概念的注释中出现的普通单词或断语进行统计来实现的2000年PllilipNour在项目开发经验库时使用了基于本体的方法来建立关于经验的索引，

8、使用者可以通过该索引来检索经验库【5J。2001年GSoldar提出了语义检索模型的体系结构，