淺析本體技術(shù)在多媒體教學(xué)資源管理中的應(yīng)用研

淺析本體技術(shù)在多媒體教學(xué)資源管理中的應(yīng)用研論文關(guān)鍵字:本體多媒體教學(xué)資源管理論文內(nèi)容摘要:當(dāng)前多媒體教學(xué)資源的應(yīng)用給教學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)新變更的同時(shí)，也帶來(lái)了資源冗雜、分散、查詢不便等一系列繁瑣問(wèn)題。本文利用本體方法論和本體軟件protege3.3.1對(duì)多媒體教學(xué)資源進(jìn)行分析、分類、定義屬性、注釋、限定條件和建立關(guān)系等來(lái)構(gòu)建一個(gè)基于owl語(yǔ)言的本體，實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體教學(xué)資源的高效管理。一、引言教學(xué)環(huán)境的信息化是教育現(xiàn)代化的前提，教學(xué)資源的數(shù)字化則是教學(xué)環(huán)境信息化的主要內(nèi)容之一。當(dāng)前，由于教學(xué)資源分散和構(gòu)造性匾乏，老師需要付出大量時(shí)間和精神去采集整理教學(xué)所需資源，直接導(dǎo)致老師備課時(shí)間大幅增加，使老師產(chǎn)生抵觸情緒，影響教學(xué)信息化進(jìn)程。因而，組織和管理好多媒體教學(xué)資源是教學(xué)信息化和教學(xué)改革逐步深切進(jìn)入的重心，也是現(xiàn)代教育技術(shù)不斷發(fā)展的重點(diǎn)。面對(duì)現(xiàn)有的天量無(wú)序資源，只要充足應(yīng)用信息處理、知識(shí)管理等現(xiàn)代化技術(shù)才可能使老師能在較少時(shí)間內(nèi)找到適宜資源，為其帶來(lái)實(shí)著實(shí)在的方便?；诖?，本文重要論述了本體方法論和本體軟件protege3.3.1對(duì)多媒體教學(xué)資源進(jìn)行分析、分類、定義屬性、注釋、限定條件和建立關(guān)系等方面的應(yīng)用，初步構(gòu)建了一個(gè)基于owl語(yǔ)言的本體，旨在為實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)資源高效管理做出有益探尋求索。二、本體定義和相關(guān)構(gòu)建工具(一)本體的概念“本體〞最早出現(xiàn)于哲學(xué)領(lǐng)域，是哲學(xué)上的一個(gè)概念，描繪敘述事物存在的規(guī)律和實(shí)質(zhì)。后來(lái)引入計(jì)算機(jī)界，人們便賦予它新的含義。從1991年neches等提出的“一個(gè)本體定義了構(gòu)成主題領(lǐng)域詞匯的基本術(shù)語(yǔ)和關(guān)系，以及用于組合術(shù)語(yǔ)和關(guān)系，以定義詞匯外延的規(guī)則〞。此后，本體的概念逐步深切進(jìn)入知識(shí)工程界，而且和起初有著完全不同的含義。在諸多定義中，被廣闊學(xué)者承受，在界內(nèi)影響力最大的是gruber于1993年提出的:“本體是概念化的一個(gè)明確的規(guī)格說(shuō)明〞。(二)本體的描繪敘述語(yǔ)言和構(gòu)建工具關(guān)于本體的描繪敘述語(yǔ)言有許多種，當(dāng)前開(kāi)發(fā)的本體語(yǔ)言重要是基于一階邏輯和描繪敘述邏輯語(yǔ)言，以一階邏輯語(yǔ)言為主，重要有下面幾類:斯坦福大學(xué)知識(shí)系統(tǒng)研究室開(kāi)發(fā)的ontolingua;cyc系統(tǒng)的描繪敘述語(yǔ)言cycl;基于一階謂詞的高級(jí)編程語(yǔ)言loom等。另外，基于web的本體描繪敘述語(yǔ)言有馬里蘭大學(xué)開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)單本體擴(kuò)展語(yǔ)言shoe，美國(guó)sar國(guó)際人工智能中心開(kāi)發(fā)的xol，歐洲ist項(xiàng)目on-to-knowledge開(kāi)發(fā)的oil}darpa定義的本體描繪敘述語(yǔ)言daml+oil}w3c公布的web本體語(yǔ)言推薦標(biāo)準(zhǔn)owl等。當(dāng)前常用的本體開(kāi)創(chuàng)建立和開(kāi)發(fā)工具有下面幾種:斯坦福大學(xué)知識(shí)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的ontoligua;美國(guó)南加州大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院設(shè)計(jì)的ontosaurus;西班牙馬德里理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院開(kāi)發(fā)的webode;美國(guó)斯坦福大學(xué)研制的protege;德國(guó)卡爾斯魯爾大學(xué)的應(yīng)用信息學(xué)和形式化描繪敘述方法研究所開(kāi)發(fā)的kaon等。其中protege使用最為簡(jiǎn)便，且其源代碼開(kāi)放，模塊劃分清楚明晰，提供api接口，擴(kuò)展性強(qiáng)，方便用戶學(xué)習(xí)和使用。用戶能夠在其工具站點(diǎn)—，最新版本、插件和相關(guān)文檔資料，所以本文開(kāi)創(chuàng)建立本體采取了protege3.3.1。三、多媒體教學(xué)資源本體的建構(gòu)(一)多媒體教學(xué)資源分類標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)當(dāng)前教育資源的復(fù)雜多樣性，為避免出現(xiàn)教育資源條理分類不清和屬性標(biāo)注混亂，教育部制訂了〔教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范〕(celts-41.1)，其中對(duì)教育資源的媒體素材進(jìn)行了分類。媒體素材是傳播教學(xué)信息的基本材料單元，根據(jù)規(guī)范現(xiàn)分五大類:文本類、圖形(圖像)類、音頻類、視頻類、動(dòng)畫類。因而，其后的多媒體教學(xué)資源本體構(gòu)建中基本以上述五類為根據(jù)。(二)多媒體教學(xué)資源本體構(gòu)建經(jīng)過(guò)1.概念及關(guān)系確實(shí)定筆者從媒體類型、學(xué)科、適用對(duì)象、媒體格式、使用語(yǔ)言和存放位置將多媒體教學(xué)資源類劃為六大類。①媒體類型被〔教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范〕分為五類，筆者在這五類下又劃分出多個(gè)子類，如“文本〞包括子類“說(shuō)明〞“教學(xué)資料文本〞“教案〞“歷史資料〞“習(xí)題〞等。②學(xué)科類的劃分參照2004年頒布的全國(guó)普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄。③適用對(duì)象類根據(jù)年級(jí)劃分，包括“本科階段〞“碩士階段〞“博士階段〞“其他〞。④媒體格式根據(jù)媒體類型詳細(xì)編排，包含“文本格式〞“圖形圖像〞“音頻〞“視頻〞“動(dòng)畫〞。⑤語(yǔ)言類指多媒體教學(xué)資源使用的語(yǔ)言，如英語(yǔ)、漢語(yǔ)等。⑥存放位置:考慮到添加多媒體資源各個(gè)屬性后，資源所在的詳細(xì)位置于之后也是主要的概念，因而位置類也作為主要概念列入。2.定義屬性根據(jù)屬性標(biāo)注選定的內(nèi)容，此次本體構(gòu)建中教育資源屬性標(biāo)注分為兩個(gè)部分:①采取lom模型必需元數(shù)據(jù)中的內(nèi)容;②另一部采取〔教育資源建設(shè)技術(shù)規(guī)范〕中針對(duì)各類教育資源的特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的分類擴(kuò)展集中的屬性內(nèi)容。首先，必選元數(shù)據(jù)內(nèi)容詳細(xì)如下:(1)標(biāo)識(shí)，指多媒體教學(xué)資源的標(biāo)號(hào)，在系統(tǒng)中應(yīng)該唯一;(2)描繪敘述，對(duì)多媒體教學(xué)資源內(nèi)容的文本描繪敘述;(3)關(guān)鍵字，描繪敘述多媒體教學(xué)資源的關(guān)鍵字;(4)語(yǔ)種，多媒體教學(xué)資源使用的語(yǔ)言，詳細(xì)包含“使用語(yǔ)言〞屬性，連接語(yǔ)言類個(gè)體和多媒體教學(xué)資源實(shí)例;(5)開(kāi)創(chuàng)建立者，記錄是誰(shuí)開(kāi)創(chuàng)建立了該資源;(6)開(kāi)創(chuàng)建立時(shí)間，記錄開(kāi)創(chuàng)建立資源的詳細(xì)時(shí)間;(7)格式，多媒體教學(xué)資源在技術(shù)上的數(shù)據(jù)類型，詳細(xì)有“所用格式〞屬性連接格式類個(gè)體和多媒體教學(xué)資源實(shí)例;(8)大小，多媒體教學(xué)資源的字節(jié)大小，假如經(jīng)過(guò)壓縮，指未壓縮時(shí)的大小;(9)位置，描繪敘述多媒體教學(xué)資.源的物理位置，詳細(xì)有“所處位置〞屬性位置下的個(gè)體和多媒體教學(xué)資源實(shí)例;(10)連續(xù)時(shí)間，是指連續(xù)運(yùn)行多媒體教學(xué)資源需要的時(shí)間;(i1)使用者，指使用該資源的重要用戶，最主要的優(yōu)先列出，詳細(xì)有“適用對(duì)象〞屬性對(duì)象下的個(gè)體和多媒體教學(xué)資源實(shí)例;(12)難度，指學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)該資源的難易水平的界定，在這里將難度分為非常簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)單、中等、困難和非常困難五類;(13)評(píng)注，指對(duì)多媒體教學(xué)資源在使用方面評(píng)論的內(nèi)容;(14)文獻(xiàn)資料，對(duì)詳細(xì)某個(gè)多媒體教學(xué)資源的補(bǔ)充，為學(xué)習(xí)者提供更多資源。其次，分類擴(kuò)展集中的屬性根據(jù)素材類型分為不同又具有各自類型特色的屬性，在這里不再贅述。3.添加實(shí)例實(shí)例是本體領(lǐng)域中最精到準(zhǔn)確、最小的概念，是實(shí)現(xiàn)本體最終作用中非常主要的一步。之前所有步驟，包含類的定義、屬性確實(shí)立等，已經(jīng)讓本體初步成形;而實(shí)例的添加能使本體更充分豐滿，可以以逐步建立領(lǐng)域知識(shí)框架。因而，在添加實(shí)例前要挑選和記錄精確的個(gè)體，添加時(shí)，選擇適當(dāng)類別進(jìn)行添加。下面扼要描繪敘述怎樣對(duì)各類進(jìn)行實(shí)例添加。(1)媒體類型類的實(shí)例添加:根據(jù)自頂向下原則，先根據(jù)實(shí)例類型，納入詳細(xì)分類中，再根據(jù)重要內(nèi)容進(jìn)行更細(xì)的劃分。如描繪敘述美國(guó)克林頓總統(tǒng)的視頻，先歸入“視頻〞類，界定出這個(gè)資源為人物描繪敘述，則再添入視頻下的人物類。(2)學(xué)科類的實(shí)例添加:學(xué)科下添加時(shí)可參考2004年頒布的全國(guó)普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄中的專業(yè)名稱，詳細(xì)不再贅述。(3)對(duì)象類的實(shí)例添加:多媒體教學(xué)資源的適用對(duì)象分類在本文中已經(jīng)確定，各年級(jí)的名稱作為實(shí)例歸入相應(yīng)類下，如本科一年級(jí)作為實(shí)例添加到本科階段類中，其他類中先不添加實(shí)例，可在之后根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況添加子類。(4)媒體格式類的實(shí)例添加:媒體格式包括的五個(gè)子類詳細(xì)明晰，如:video/rmvb,image/gif,audio/midi等等，僅需填入對(duì)應(yīng)類中即可。(5)語(yǔ)言類的實(shí)例添加:語(yǔ)言類的實(shí)例為資源使用的語(yǔ)種，如漢語(yǔ)、英語(yǔ)、法語(yǔ)等，直接添入對(duì)應(yīng)語(yǔ)言類下即可。(6)位置類的實(shí)例添加:位置類實(shí)例根據(jù)多媒體教學(xué)資料存儲(chǔ)空間的名稱添加。添加完實(shí)例后，多媒體教學(xué)資源本體庫(kù)就初步完成了。在使用這個(gè)本體經(jīng)過(guò)中，使用者通過(guò)對(duì)該本體定義屬性、添加實(shí)例等不斷對(duì)本體進(jìn)行修改、擴(kuò)展、完善，這是本體構(gòu)建經(jīng)過(guò)中必不可少的本體優(yōu)化步驟。筆者使用protege3.3.1編纂后的多媒體教學(xué)資源本體主界面如此圖to4.本體檢索本體構(gòu)建完成后，利用protege3.3.1自帶的插件queries能夠?qū)崿F(xiàn)多重語(yǔ)義檢索。在queries插件中，能夠利用類的名稱、屬性和屬性的約束條件等對(duì)多媒體教學(xué)資源進(jìn)行查詢。queries插件提供的多條件限制使資源檢索更為精到準(zhǔn)確:查詢結(jié)果必需符合