CN103605706B - 一种基于知识地图的资源检索方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于知识地图的资源检索方法，用于帮助学习者快速定位至所需的学习资源，引导学习者学习；本方法包括以下步骤：（1）知识点整理；（2）知识地图构建；（3）资源实体向知识地图映射；（4）资源检索与呈现。本发明检索快速，定位精确。

Description

一种基于知识地图的资源检索方法

技术领域

本发明是一种基于知识地图的资源检索方法，用于帮助学习者快速定位至所需的学习资源，引导学习者学习。

背景技术

信息技术的发展和网络远程教育的普及，使各种教育资源急速增长，学习者在网上搜索时往往会迷失在资源海洋中，找不到自己想要的资源。网络资源库的日益庞大，虽为网络学习者提供更多学习资源的选择，但同时增加了检索资源的难度，找到目标资源变得困难。

传统的学科资源检索主要是基于关键词方法，它的三种模型如布尔模型、向量模型和概率模型，简单快捷容易实现，很长一段时间内满足着人们的需求，也是实际应用中使用得最为广泛的检索模式。但随着资源库不断扩大，通过关键字检索的结果仅仅是大量资源的堆积，缺乏课程内容的整体性和系统性，层次不够清晰，且在查全率和查准率等方面已经不再能够满足人们的需求。

当今市面上已经有很多网络课程资源，虽然有巨大的资源库作支撑、内容丰富，但结构复杂不清，学习者无法辨识自己所学知识与资源库的结构关系，无法选择合适的学习路径，容易造成迷航现象。所以如何组织海量网络学科资源，为学习者提供良好的资源导航，已成为现阶段开发组织网络学科教学资源研究的热点和难点。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术中的资源检索的现状与问题，提出了一种基于知识地图的资源检索方法，该方法通过知识树直观形象地描述学科知识点间的结构及关系，学习者可轻松点击知识地图中某节点，方便地对学科资源进行检索和浏览。知识地图作为一种有效的知识表示工具，学习者可以通过直观的方式来获取、组织与呈现知识，实现资源的快速检索，避免了检索中的迷航现象，使传统的基于关键词的检索，上升到模糊匹配、语义检索的高度，提高信息检索的效率，从而提高资源管理的水平和资源服务的质量。

一种基于知识地图的资源检索方法，该方法包括：

知识地图的构建，对知识大纲进行收集与整理，每个知识点都拥有自己的关系，如先验知识点、后继知识点或者子知识点，最终归档为Excel表格，上传保存至数据库，再由数据处理单元分析呈现知识地图。

资源实体向知识地图的映射，对各种资源进行属性描述，标注其知识点，其描述标注信息存储于数据库资源描述表中。

选择知识地图中待检索资源的节点，数据处理单元根据数据库资源描述表检索，进行模糊匹配，列举出数据库中此知识点及其子知识点的所有资源列表，最终呈现资源实体对象。

在上述技术方案中，所述知识地图的构建过程包括以下步骤：

第一步，知识点整理。首先列举出本学科所有知识点，包括编号和权重，按层级的方式直观标识各知识点的社会关系，如“父节点”、“先验知识点”，通过层级父子关系寻找“后继知识点”，形成Excel表格，包括的列有知识点编号，主要知识点，次要知识点，子次要知识点，子次要知识点，子次要知识点，先备知识点(PR)，是否为常考知识点等。

第二步，压缩并上传Excel表格至数据库知识点表中。由于Excel表格中表示五级知识点的1-5列只能有一列有数据，表格中存在大量空单元格，为了减少存储数据，在将Excel数据导入到数据库时进行压缩，即数据库大纲表只设一个知识点字段，但同时添加父知识点字段，用于标识后继与层次关系。因此，数据表中的字段有知识点编号，知识点名，先备知识点(PR)，是否为常考，父节点，当父节点不存在时用-1表示根节点。

第三步，读取解析数据库中知识点表，可视化知识地图。用SQL语言读取数据库中知识点表，保存至程序的临时表DataTable对象中，foreach循环进行逐条解析，并把知识点名赋值给TreeViewItem对象的header属性，添加此对象到知识树TreeView中，同时递归构建其子节点。

在上述技术方案中，所述资源实体向知识地图的映射过程包括以下步骤：

第一步，资源实体常规描述。除了资源所属知识点，每个数字资源都有多方面的属性，如资源编号、资源名、类型、下载所需积分、上传时间、上传者、重要程度等，形成资源实体记录存储到数据库资源描述表中。

第二步，资源实体知识点描述。要实现根据知识地图来查找资源，就要建立资源到知识地图的映射关系，所以在每条资源实体记录中加入知识点的描述，其知识点可关联到知识点表中，建立表间关联，为保证其准确性，此处只允许用户选择知识点而不允许输入。

在上述技术方案中，所述资源的检索与呈现过程包括以下步骤：

第一步，用户发出检索请求。知识地图已向用户直观呈现学习的框架与流程，用户根据已有知识选择需要知识点，记录此知识点名，将此请求和知识点名发送至服务器。

第二步，模糊匹配并返回查询结果。服务器结合资源描述与知识点标记在资源数据库中进行模糊匹配，如用户选择了“[MJ1]有理数”知识点，程序读取“[MJ1”，然后在资源表中查找知识点名以“[MJ1]”或“[MJ1-”开头的资源，以资源列表形式返回。

第三步，资源呈现。根据上步返回的资源列表，以资源特有的格式呈现在用户界面中，实现资源的在线显示。

本发明对比现有的资源检索方法具有以下优点：

(1)知识地图可视化，形象直观。以可视化的方式显示知识结构，学习者一目了然，能轻松把握知识框架的同时，也能快速检索所需知识点资源进行学习，节约检索时间，避免思路分散，提高学习积极性与连贯性。

(2)整合学习资源。形成完整的、条理清晰的课程框架，利用知识地图，整合各种学习资源，包括教学素材（如图片、动画、视音频、文档等）、课件、教案、课堂实录、试题等，使得知识的学习不再局限于书本或参考书，而是拥有相关的专业知识库，拓宽了学习者视野。

(3)学习导航作用。在知识点与知识点之间建立关联，并按层级方式进行组织，使无序的资源实体以有序的面貌呈现出来，帮助学生建立并巩固合理的知识结构，引导学生学习，有助于提高学习效率。

(4)快速检索，定位精确。采用知识地图和关键字的模糊匹配，能快速定位至所需资源，检索效率高定位准。

附图说明

图1为本发明一种基于知识地图的检索方法分层结构图。

图2为本发明实施条例中基于知识地图的检索方法的流程图。

图3为本发明实施条例中知识地图的构建的原理示意图。

图4为本发明实施条例中资源实体向知识地图的映射及检索方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1所示，是本发明的分层结构图。最底层为资源实体层，包括各种格式的教学资源，存储在服务器上。中间层为语义层，是整个框架最重要的部分，实际是用数据库存储资源实体描述和知识点信息，形成资源描述表和知识点表。其中知识点表由各学科专家整理成Excel表格，经压缩解析导入到数据库，记录着知识节点的关系和资源向知识地图的映射关系等信息。最顶层为显示层，呈现根据知识地图检索出的资源列表。

如图2所示，是本发明完成基于知识地图的资源检索与呈现的基本流程图。

1.1知识点整理。获取知识点，对知识点分类整理，标识各知识点间的关系，生成Excel表格。

1.2知识地图构建。解析Excel文档至数据库，通过程序读取数据，可视化知识地图。

1.3资源实体向知识地图映射。描述资源实体并对资源实体进行标记。

1.4资源检索与呈现。用户发出检索请求至服务器，服务器结合数据库中描述信息进行模糊匹配，最终将资源结果返回以供用户预览。

以上所述基于知识地图的资源检索与呈现的过程中，知识地图的构建是整个检索与呈现的核心过程，知识地图的质量将直接影响学习者对学科框架的理解，决定检索和学习的效率，其流程如图3所示，基本步骤如下：

第一步，知识点获取。学科老师列举出该学科所有知识点和它的权重，是否为常考知识点，按5层级排列在表格中，突出知识节点的“兄弟关系”和“后继关系”。

第二步，对各知识点进行链接，找出各知识节点的先备知识点（PR），形成隐形的向上网络。

第三步，确定知识地图的有效性并最终整理成Excel文档，回顾组织知识点的定义、提取和链接的过程，检查是否存在未发现、未确认的知识点，是否建立了正确的链接关系。最终包括知识点社会关系的Excel表格如下图所示：

第四步，保存至库。读取Excel表格中的数据，将1-5列（每行的1-5列只有一列有数据）中不为空的一项，保存到数据表Point字段，Excel先备知识点（PR）列的数据保存到PrePoint字段，是否常考保存至Common字段。其中求ParentId的方法为：提取Point的前编号，以“]”为界，如“[MJ1”或“[MJ12”，若为4个或5个字符，则证明为根节点，标记为-1；若为其它，则查找上面表中此条记录上面条目，若匹配，则将此条目的ID号写在ParentId字段中。TConcept表内容如下：

第五步，知识地图的呈现。用SQL语言读取数据库中知识点表，保存至程序临时表DataTable实例中，foreach循环进行逐条解析，并把知识点名赋值给TreeViewItem对象的header属性，添加此对象到知识树TreeView中，同时递归构建其子节点。

如图4所示，为本发明实施案例中资源实体向知识地图映射以及资源检索和呈现的总过程，其实现步骤如下：

第一步，对每个资源进行描述，资源实体常规描述。除了资源所属知识点，每个数字资源都有多方面的属性，如资源名、类型、下载所需积分、上传时间、上传者、重要程度等，形成资源实体记录存储到数据库资源描述表中。

第二步，知识点标记。在每条资源实体记录中加入知识点的描述，其知识点即可关联到知识点表中，建立表间关联，完成资源向知识点大纲的映射。资源描述表TResource如下图所示：

第三步，用户在知识地图界面发出检索请求，将请求和知识点名发送至服务器，服务器根据发送过来的知识点名，服务器结合资源描述与知识点标记在资源数据库中进行模糊匹配，如用户选择了“[MJ1]有理数”知识点，用户希望读取[MJ1]下的所有知识点的资源，包括[MJ1]、[MJ1-1]、[MJ1-1-1]等，因此，程序读取“[MJ1”，然后在资源表TResource中用Like关键字进行知识点名匹配，找到以“[MJ1]”或“[MJ1-”开头的资源形成列表，即提取用户所需的资源列表返回。

第四步，系统将资源列表呈现给用户，但只包括资源的描述信息，若用户继续请求在线访问资源，再将请求发给服务器，服务器将调用资源实体库中资源加以呈现。

Claims (2)

1.一种基于知识地图的资源检索方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）知识地图的构建

列举学科内所有知识点，对知识点进行分类和分层，使其相互链接形成知识网络，并归档成Excel文档，上传保存至数据库，数据处理单元根据数据库中的内容分析呈现知识地图；所述知识地图的构建过程具体步骤如下：

第一步，知识点整理，列举出本学科所有知识点，包括编号和权重，按层级的方式直观标识各知识点的社会关系，通过层级父子关系寻找后继知识点，形成Excel表格，包括的列有知识点编号，主要知识点，次要知识点，子次要知识点，子次要知识点，子次要知识点，先备知识点(PR)，是否为常考知识点；

第二步，压缩并上传Excel表格至数据库知识点表中，为缩小存储数据，在将Excel数据导入数据库时进行压缩，即数据库大纲表只设一个知识点字段，但同时添加父知识点字段，标识其后继与层次关系，数据表中字段有知识点编号，知识点名，先备知识点(PR)，是否为常考，父节点，当父节点不存在时用-1表示根节点；

第三步，读取解析数据库中知识点表，可视化知识地图，用SQL语言读取数据库中知识点表，保存至程序临时表DataTable实例中，foreach循环进行逐条解析，并把知识点名赋值给TreeViewItem对象的header属性，添加此对象到知识树TreeView中，同时递归构建其子节点；

（2）资源实体向知识地图的映射

对各种资源进行属性描述，标注其知识点，其描述信息存储于数据库资源描述表中；所述资源实体向知识地图的映射过程具体步骤如下：

第一步，资源实体描述，对资源进行多方面的描述，形成资源实体记录存储到数据库资源描述表中；

第二步，知识点标注，在每条资源实体记录中加入知识点的描述，其知识点可关联到知识点表中，建立表间关联，为保证其准确性，此处只允许用户根据知识地图选择知识点而不允许输入；

（3）资源的检索与呈现

选择知识地图中待检索的节点，数据处理单元根据数据库资源描述表检索，进行模糊匹配，列举出数据库中此知识点及其子知识点的所有资源列表，最终呈现资源实体对象。

2.根据权利要求1所述的一种基于知识地图的资源检索方法，其特征在于所述资源的检索与呈现过程包括以下步骤：

第一步，用户发出检索请求，知识地图已直观呈现学习的框架与流程，用户根据已有知识选择需要知识点，将此请求发送至服务器；

第二步，模糊匹配并返回查询结果，服务器结合资源描述与知识点标记在资源数据库中进行模糊匹配，并从数据库中提取用户所需的资源数据，最终将资源信息结果以列表形式返回用户；

第三步，资源呈现，用户发出查看单个资源请求时，服务器分析资源格式，以资源特有的方式呈现在用户界面中，实现资源的在线显示。