CN102135997A - 一种基于本体的数字化学习资源的管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字化学习资源管理领域，提供一种基于本体的数字化学习资源的管理方法，该方法包括以下步骤：创建领域本体、创建学习资源模型、标注语义描述文件、发送语义描述文件、解析语义文件、插入语义文件扩充领域本体等。使用本发明方法能够使不同的学习资源通过包含的语义信息关联起来，形成一个整体的知识点网状结构，清晰地呈现各个知识点间的关系，可实现数字化学习资源的有效获取、语义检索和高效共享，提高数字化学习资源的使用效率。

Description

一种基于本体的数字化学习资源的管理方法

技术领域

本发明涉及数字化学习资源管理领域，具体的说是一种基于本体的数字化学习资源的管理方法。

背景技术

随着信息技术的迅猛发展，对人们的思维方式和学习方式产生了重大影响，并正推动教育和学习模式发生着前所未有的变革。信息技术应用到教育教学过程中后，引起了学习环境、学习资源和学习方式都开始迅速向数字化方向发展，形成了改变传统教育模式的数字化学习环境、数字化学习资源和数字化学习方式。学习者在数字化学习环境中，利用数字化学习资源，以数字化学习方式进行学习的过程，即为数字化学习。而数字化学习资源是数字化学习的关键。它是指经过数字化处理，可以在多媒体计算机上或网络环境中运行的多媒体材料，是一种支持学习者进行建构性学习的各种学习资源。数字化学习资源具有多样性、共享性、互动性、扩展性、再生性，而且知识间的联系是网状的，可以有多种组合方式与检索方式。

目前对数字化学习资源的关注主要还是停留在资源层面上，研究不同的数字化学习资源的表示，而未考虑其代表的知识间的联系，没有利用知识间的联系，真正达到数字化学习资源的共享和有效检索。

因此，表达数字化学习资源知识本身的意义，更大程度地实现知识的共享，是实现数字化学习资源高效共享的核心途径。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，提供一种基于本体的数字化学习资源的管理方法，实现数字化学习资源更好地共享和复用。

一种基于本体的数字化学习资源的管理方法，该方法包括以下步骤：

（1）根据数字化学习资源对应的学科知识点结构，利用W3C推荐性标准OWL（Web Ontology Language，网络本体语言）和本体建模工具protégé，建立该学科的领域本体，并将其存入数据库中；

（2）根据IEEE 1484.12.1 LOM（Learning Object Metadata，学习对象元数据）标准，建立数字化学习资源的模型，该模型由数字化学习资源本身和与该数字化学习资源相应的语义描述文件组成，其中与该数字化学习资源相应的语义描述文件由数据属性部分和关系属性部分组成；

（3）使用OWL表示上述语义描述文件，对数字化学习资源进行语义标注，从而生成其相应的语义描述文件.owl；

（4）数字化学习资源的语义描述文件.owl通过网络传输到数字化学习资源管理站点，并发送消息通知数字化学习资源管理站点；

（5）数字化学习资源管理站点接收到数字化学习资源的语义描述文件.owl，并对该语义描述文件.owl进行解析，提取出语义描述文件.owl中的关系属性部分，根据关系属性中的信息，将该语义描述文件.owl插入领域本体对应的位置，融合成为一个大本体，并更新数据库原有的本体文件；

（6）依次重复步骤（3）、（4）、（5），直至该学科知识点对应的学习资源全部完成标注，生成最终的该学科的领域本体文件，此时，数据库中存储的本体文件即表示了该学科的所有相关知识点的网状结构；学习用户利用数据库，检索查询相应的学习资源，检索结果将呈现该学习资源的具体信息，以及与该学习资源相关联的学习资源，供用户进一步查看和学习；

（7）数字化学习资源管理站点将最终的领域本体文件发送到目录服务器上，其它数字化学习资源管理站点利用目录服务器共享发布的领域本体文件。

在上述技术方案中，步骤（1）中所述的学科知识的领域本体是对数字化学习资源对应的学科知识点结构的描述，是该学科知识点的框架。

在上述技术方案中，步骤（2）中所述的语义描述文件是对数字化学习资源的语义描述，一个语义描述文件包含了对数字化学习资源的基本信息以及与其它数字化学习资源间的关系的描述，每个语义描述文件实例包含以下几部分：

数据属性部分-对数字化学习资源的基本信息的描述；

关系属性部分-描述了该数字化学习资源与其它数字化学习资源间的关系。

在上述技术方案中，所述语义描述文件中的数据属性部分包括LOM标准中的通用，生存期，技术，教育四大类，选择各个类别的主要元素，具体为：

a) 通用类 集合了对数字化学习资源进行整体描述的通用信息，主要使用了该类别中如下元素，标题、标识符、关键字、语言、描述；

b) 生存期类 集合了与数字化学习资源的历史和现行状态有关的属性及创建信息，主要使用了该类别中的如下元素，版本、创建者、创建时间；

c) 技术类 集合了数字化学习资源的技术要求和特征，主要使用了该类别中的如下元素，格式、学习要求；

d) 教育类 集合了数字化学习资源的教育和教学特征，主要使用了该类别中的如下元素，学习难度、学习对象、学习资源类型。

在上述技术方案中，所述语义描述文件中的关系属性部分包括LOM标准中的关系类别，并对该类别的元素进行了扩展，具体为：

a) 所属知识 表示该数字化学习资源所属的知识类别；

b) 先修知识 表示该数字化学习资源的先修的学习资源；

c) 后续知识 表示该数字化学习资源的后续的学习资源；

d) 相关知识 表示该数字化学习资源的相关的学习资源；

e) 参照知识 表示该数字化学习资源的参照的学习资源。

本发明所述的基于本体的数字化学习资源的管理方法具有适用范围广，操作方便等优点，尤其是每个数字化学习资源都使用统一的语义描述方式，使得不同的学习资源通过包含的语义信息关联起来，形成一个整体的知识点网状结构，清晰地呈现各个知识点间的关系。通过利用本方法管理数字化学习资源，可实现数字化学习资源的有效获取、语义检索和高效共享，提高数字化学习资源的使用效率，推动数字化学习方式由资源的共享向知识的共享转变，由资源的服务向知识的服务转变。

附图说明

图1是本发明中数字化学习资源的模型图。

图2是本发明基于本体的数字化学习资源的管理方法流程图。

图3是本发明中目录服务器站点与数字化学习资源管理站点连接图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示为数字化学习资源的模型图，它阐述了数字化学习资源的模型各部分之间的关系。该语义描述文件由两部分组成：一个用来描述数字化学习资源的基本信息的数据属性组。一个用来描述该数字化学习资源与其它数字化学习资源间关系的关系属性组。

在上述实施例中主要利用根据LOM标准改进的数字化学习资源语义描述规范来描述学习资源，描述学习资源的数据元素被组合成不同的类别。基本框架有5个不同的类别组成：

a) 通用类 集合了对数字化学习资源进行整体描述的通用信息，例如：标题，标识符，关键字，语言，描述；

b) 生存期类 集合了与数字化学习资源的历史和现行状态有关

的属性及创建信息，例如：版本，创建者，创建时间；

c) 技术类 集合了数字化学习资源的技术要求和特征，例如：格式，学习要求；

d) 教育类 集合了数字化学习资源的教育和教学特征，例如：学习难度，学习对象，学习资源类型；

e) 关系类 集合了该数字化学习资源与其它数字化学习资源间的关系信息，例如：所属知识，先修知识，后续知识，相关知识，参照知识。

以上的5个类别组成语义描述文件的基本框架。每个类别都允许用户根据需要进行扩展，故该框架提供了一种简单的扩展机制。

现在以具体的一个数字化学习资源为实例，详细介绍基于本体的数字化学习资源的管理方法，其具体步骤如图2所示。

S1步骤，选取待处理的数字化学习资源；

S2步骤，根据数字化学习资源对应的学科知识点结构，利用W3C推荐性标准OWL（Web Ontology Language，网络本体语言）和本体建模工具protégé，建立该学科的领域本体，并将其存入数据库中；

S3步骤，根据IEEE 1484.12.1 LOM（Learining Object Metadata，学习对象元数据）标准，建立数字化学习资源的模型，该模型由数字化学习资源本身和与该数字化学习资源相应的语义描述文件组成；其中与该数字化学习资源相应的语义描述文件由数据属性部分和关系属性部分组成；

S4步骤，利用标注工具完成数字化学习资源的语义标注工作；例如语义标注数字化学习资源的标题，标识符，关键字，格式，创建者，创建时间，资源描述，学习对象，学习难度，学习要求等等，以及该数字化学习资源与其它数字化学习资源的关系信息即先修知识，后续知识等；这些描述性信息按照数字化学习资源的本体建模规范，生成名为resource.owl的owl文件即语义描述文件；

上述步骤中所述的标注工具是指专为数字化学习资源的语义标注设计的标注页面，该标注页面利用OWL表示上述语义描述文件中的各个元素节点，并给出相应的信息输入框。根据提示信息，在相应位置输入正确信息后，点击“提交”按钮，即可得到该数字化学习资源的语义描述文件.owl；

S5步骤，通过网络将上步生成的语义描述文件上传至数字化学习资源管理系统，管理系统利用JMS消息服务（Java Message Service）将语义描述文件的描述信息发送给本地数字化学习资源管理站点；

S6步骤，本地数字化学习资源管理站点解析resource.owl文件，并提取该文件中的关系属性描述部分信息；

S7步骤，根据关系属性信息，将该resource.owl文件插入领域本体文件中相应的节点处；

S8步骤，把融合后的本体文件（.owl文件）更新到本体数据库中；

S9步骤，最终更新的本体文件完成后，上传到本地数字化学习资源管理站点后，可以发布到目录服务器上。

用户可以访问本地数字化学习资源管理站点，通过本地站点的语义检索功能检索数字化学习资源的标题，标识符，创建者，创建时间，资源描述等基本信息，以及该数字化学习资源与其它数字化学习资源的关联关系。例如用户检索摄影知识中的“快门的作用”，检索结果不仅能给出对快门作用的具体说明信息，还能呈现出“快门的作用”的先修知识为“快门的概念”，后续知识为“快门的速度选择”，相关知识为“快门与光圈的关系”，以及其它关于快门和光圈的知识。这样用户不仅能所检索知识的具体信息，还能了解其与其它知识间的关系。通过这种方式，实现了知识的语义检索。又例如，如图3所示，华中科技大学和它的各个实验室都设有数字化学习资源管理站点，每个实验室制作的数字化学习资源都上传到各自的资源管理站点，如图中的站点1、2、3等，各自的资源管理站点完成各自实验室的资源管理。同时各个实验室的资源管理站点又将数字化学习资源的描述性信息发布到目录服务器上，用户通过目录服务可以检索华中科技大学和各个实验室的数字化学习资源信息，通过这种方式可以达到知识共享的目的。

Claims (5)

1.一种基于本体的数字化学习资源的管理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）根据数字化学习资源所属的学科知识点结构，利用W3C推荐性标准OWL和本体建模工具protégé，创建该学科的领域本体，并将其存入数据库中；

（2）根据IEEE 1484.12.1 LOM标准，建立数字化学习资源的模型，该模型由数字化学习资源本身和与该数字化学习资源相应的语义描述文件组成，其中与该数字化学习资源相应的语义描述文件由数据属性部分和关系属性部分组成；

（3）使用OWL表示上述语义描述文件，对数字化学习资源进行语义标注，从而生成其相应的语义描述文件.owl；

（4）数字化学习资源的语义描述文件.owl通过网络传输到数字化学习资源管理站点，并发送消息通知数字化学习资源管理站点；

（5）数字化学习资源管理站点接收到数字化学习资源的语义描述文件.owl，并对语义描述文件.owl进行解析，提取出语义描述文件.owl中的关系属性部分，根据关系属性中的信息，将该语义描述文件.owl插入领域本体对应的位置，融合成为一个大本体，并更新数据库原有的本体文件；

（6）依次重复步骤（3）、（4）、（5），直至该学科知识点对应的学习资源全部完成标注，生成最终的该学科的领域本体文件；学习用户利用数据库，检索查询相应的学习资源；

（7）数字化学习资源管理站点将最终的领域本体文件发送到目录服务器上，其它数字化学习资源管理站点利用目录服务器共享发布的领域本体文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于本体的数字化学习资源的管理方法，其特征在于：步骤（1）中所述的学科知识的领域本体是对数字化学习资源对应的学科知识点结构的描述，是该学科知识点的框架。

3.根据权利要求1所述的一种基于本体的数字化学习资源的管理方法，其特征在于：步骤（2）中所述的语义描述文件是对数字化学习资源的语义描述，一个语义描述文件包含了对数字化学习资源的基本信息以及与其它数字化学习资源间的关系的描述，每个语义描述文件实例包含以下几部分：

数据属性部分-对数字化学习资源的基本信息的描述；

关系属性部分-描述了该数字化学习资源与其它数字化学习资源间的关系。

4.根据权利要求3所述的一种基于本体的数字化学习资源的管理方法，其特征在于所述语义描述文件中的数据属性部分包括LOM标准中的通用，生存期，技术，教育四大类，选择各个类别的主要元素，具体为：

a) 通用类 集合了对数字化学习资源进行整体描述的通用信息，主要使用了该类别中如下元素，标题、标识符、关键字、语言、描述；

b) 生存期类 集合了与数字化学习资源的历史和现行状态有关的属性及创建信息，主要使用了该类别中的如下元素，版本、创建者、创建时间；

c) 技术类 集合了数字化学习资源的技术要求和特征，主要使用了该类别中的如下元素，格式、学习要求；

d) 教育类 集合了数字化学习资源的教育和教学特征，主要使用了该类别中的如下元素，学习难度、学习对象、学习资源类型。

5.根据权利要求3所述的一种基于本体的数字化学习资源的管理方法，其特征在于所述语义描述文件中的关系属性部分包括LOM标准中的关系类别，并对该类别的元素进行了扩展，具体为：

a) 所属知识 表示该数字化学习资源所属的知识类别；

b) 先修知识 表示该数字化学习资源的先修的学习资源；

c) 后续知识 表示该数字化学习资源的后续的学习资源；

d) 相关知识 表示该数字化学习资源的相关的学习资源；

e) 参照知识 表示该数字化学习资源的参照的学习资源。

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