國家社科基金項目語義網(wǎng)課題研究概述

        “基于語義網(wǎng)的遠程教學資源管理及個性化知識服務模型研究”課題是網(wǎng)上人大承擔的國家社科基金項目，于2006年立項，2009年結(jié)題，順利通過國家級評審驗收，獲得“良好”成績。后續(xù)研究課題“基于本體的知識型數(shù)字圖書館在網(wǎng)絡教育中的應用研究”也是國家社科基金項目之一，網(wǎng)上人大于2010年獲批立項，正在研究進行中。
        語義網(wǎng)Semantic Web最初是由Tim Berners- Lee在2001年世界XML大會上正式提出并進行了解釋。Tim Berners- Lee的演講，后來被很多業(yè)內(nèi)人士稱為語義網(wǎng)的誕生的標志。Berners-Lee給出了語義網(wǎng)中的層次關系，它主要基于XML和RDF/RDFS，并在此之上構(gòu)建本體和邏輯推理規(guī)則，以完成基于語義的知識表示和推理，從而為計算機提供理解和處理的基礎。語義網(wǎng)的目標是為因特網(wǎng)上的信息提供具有計算機可以理解的語義，從而滿足智能體對WWW上異構(gòu)、分布信息的有效檢索和訪問，實現(xiàn)網(wǎng)上信息資源在語義層上的全方位互聯(lián)，并在此基礎上實現(xiàn)更高層次的、基于知識的智能應用。人們把語義網(wǎng)看成是讓計算機完成人類才能做到的智力工作，是計算機擁有智能的解決方法之一。   
        隨著互聯(lián)網(wǎng)的誕生和發(fā)展，語義網(wǎng)絡被認為是互聯(lián)網(wǎng)的第二次革命。自2001年以來，逐漸發(fā)展起來的語義網(wǎng)理念和語義網(wǎng)技術為解決網(wǎng)格智能性不足的問題提供了一個全新的解決方案，迄今為止，這個方案被認為是從理論上最完善地解決了計算機的智能化問題。在這一理論指引下，計算機領域紛紛致力于開展語義網(wǎng)的資源架構(gòu)、技術語言等解決方案。其中技術語言研究中，W3C的成果得到了業(yè)內(nèi)普遍認可。2004年，W3C規(guī)定了RDF和OWL作為W3C推薦級標準。語義網(wǎng)的興起也為我國知識資源的服務系統(tǒng)的發(fā)展帶來了新的機遇，語義網(wǎng)的研究從2001年開始逐漸升溫。
        網(wǎng)上人大承擔的“基于語義網(wǎng)的遠程教學資源管理及個性化知識服務模型研究”課題主要解決了以下問題：
       一是提出了本體構(gòu)建工具應該具備本體的協(xié)作編輯、圖形化顯示、查詢、評價與演化生長、導入導出等功能。對現(xiàn)有的本體構(gòu)建工具進行了比較分析，發(fā)現(xiàn)沒有完全適合本課題使用的本體構(gòu)建工具。為了和遠程教學系統(tǒng)更好的融合，方便各位學科專家和領域?qū)＜夜餐焖俳⒊跏急倔w，本課題首先用傳統(tǒng)的基于專家構(gòu)建本體的思想，開發(fā)了基于WEB的知識本體管理系統(tǒng)。另外提出了本體的自組織演化機制，引入社會化思想，設計并開發(fā)了社會化本體構(gòu)建系統(tǒng)。該系統(tǒng)適合更廣泛的用戶來一起對一個初始本體進行評價和貢獻本體，實現(xiàn)本體的科學評價和自動演化生長。
        二是從本體應用到教學上的角度，將教學資源分成學科領域的基本概念本體、知識點本體、知識結(jié)構(gòu)本體和教學領域的教學策略本體、教學任務本體、學習者特征本體等等。分析了資源元數(shù)據(jù)、本體、教學設計理論對組織和管理上述各類教學資源的作用。研究了由信息空間和知識空間組成的學習資源管理框架。其基本思路是利用領域本體知識實現(xiàn)無序異構(gòu)資源的有效組織，明確體現(xiàn)學習資源的語義結(jié)構(gòu)。
        另一方面采用課題所研究確定的本體構(gòu)建流程和本體構(gòu)建方法進行了西方經(jīng)濟學這一重點課程領域初始本體的構(gòu)建，創(chuàng)建了100多個類，40多個屬性，700多個個體。并簡要說明了西方經(jīng)濟學本體的應用價值，不同的遠程教育機構(gòu)可以很方便地共享此本體文件，將其應用到自己的教學系統(tǒng)中，為學習者提供知識服務。如果有機構(gòu)想新建西方經(jīng)濟學網(wǎng)絡課程，也可以方便地使用該本體中的知識內(nèi)容，減少課程開發(fā)的工作量，實現(xiàn)教學資源的可重用性。這些本體知識直接應用在遠程教學上，可以為學習者提供西方經(jīng)濟學結(jié)構(gòu)化的知識。還可以利用本體標注工具，對網(wǎng)絡上已有的西方經(jīng)濟學知識（包括網(wǎng)絡課程）進行知識標注，使這些網(wǎng)頁具有語義性質(zhì)，成為計算機可理解的知識，為智能檢索、智能答疑、個性化知識推送等智能教學打下基礎，從而大大降低了遠程教師教學輔導工作量，解決遠程輔導教師不足的問題。
        三是研究了基于語義的資源如何具體應用。首先分析現(xiàn)代遠程學習模式的特點，總結(jié)出學習模式的總體發(fā)展趨勢正在從接受學習模式向探究型學習模式變革，從個人學習向群體的社會學習發(fā)展。目前整個社會正在發(fā)生著學習的變遷，包括：學習資源共享范圍在擴大；學習群體突破傳統(tǒng)地域和年齡的局限；越來越重視學習過程的群體協(xié)作和交流；學習觀念從有限正規(guī)化學習到終生非正式化學習的轉(zhuǎn)變；學習內(nèi)容突破傳統(tǒng)課程的局限；新一代的學習者的特征是“網(wǎng)絡一代”等變化。接下來介紹了遠程教學理論的基本內(nèi)容和適應成人學習者的遠程學習模型，創(chuàng)新性地研究了網(wǎng)絡技術引領的社會化協(xié)作學習模式。然后構(gòu)建了基于語義網(wǎng)的四層次個性化教學資源服務模型，四層次分別是信息資源層、靜態(tài)知識層、動態(tài)知識層、智能服務層。這樣，在固化語義關聯(lián)的靜態(tài)知識基礎上，使得知識服務在使用過程中得到不斷自動演化和改進，確保了知識服務的靈活性、動態(tài)性和智能性。
        本課題重點從基于本體的智能檢索和個性化學習內(nèi)容推送兩個方面研究和實現(xiàn)基于資源的個性化知識服務。利用SPARQL (Simple Protocol and RDF Query Language)實現(xiàn)了基于本體的智能查詢。但是基于本體的語義智能檢索作為一個研究重點方向，有賴于人工智能的自然語言理解技術、語義理解技術、機器學習等技術的發(fā)展。目前語義智能檢索系統(tǒng)還有很多問題有待進一步的研究和完善，比如需要進一步研究對信息資源的自動標注技術；需要進一步研究檢索結(jié)果的排序問題，這一步直接影響到檢索的效率，結(jié)果排序涉及到具體領域中的相關度計算，把與用戶相關度高的信息排在檢索的前面，使用戶在最短的時間內(nèi)獲取到有用的信息，這是一個優(yōu)秀的搜索引擎所必須要做到的。
        另外本研究創(chuàng)新性地提出了幾種個性化資源推送服務，包括：基于學習背景的學習建議內(nèi)容推送服務；基于關鍵字查詢的內(nèi)容推送服務；基于學習進度的內(nèi)容推送服務；基于課程 Blog的內(nèi)容推送服務；基于學習者學習評價的內(nèi)容推送服務和基于知識結(jié)構(gòu)的內(nèi)容推送服務。
        課題組認為，在知識型數(shù)字圖書館的知識管理和知識應用中，使用領域本體來構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)、知識內(nèi)容和知識之間關系無疑具有非常廣泛的前景。擁有知識本體的知識型數(shù)字圖書館，由于其知識描述上具有全面、邏輯等明顯的優(yōu)點，未來應用于遠程教育將會大大推進我國遠程教育的教育水平。所以，課題組申請新課題“基于本體的知識型數(shù)字圖書館在網(wǎng)絡教育中的應用研究”并立項，擬就基于本體的語義智能檢索、充分挖掘語義資源在遠程教學中的作用實現(xiàn)智能教學和個性化教學進行深入探索。