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本體技術(shù)在多媒體教學(xué)資源管理中應用研究論文
摘要：目前多媒體教學(xué)資源的應用給教學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)新變革的同時(shí)，也帶來(lái)了資源繁雜、分散、查詢(xún)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對多媒體教學(xué)資源進(jìn)行分析、分類(lèi)、定義屬性、注釋、限定條件和建立關(guān)系等來(lái)構建一個(gè)基于owl語(yǔ)言的本體，實(shí)現對多媒體教學(xué)資源的高效管理。
關(guān)鍵字：本體多媒體教學(xué)資源管理
一、引言
教學(xué)環(huán)境的信息化是教育現代化的前提，教學(xué)資源的數字化則是教學(xué)環(huán)境信息化的重要內容之一。目前，由于教學(xué)資源分散和結構性匾乏，教師需要付出大量時(shí)間和精力去收集整理教學(xué)所需資源，直接導致教師備課時(shí)間大幅增多，使教師產(chǎn)生抵觸情緒，影響教學(xué)信息化進(jìn)程。因此，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)改革逐步深入的重心，也是現代教育技術(shù)不斷發(fā)展的重點(diǎn)。面對現有的天量無(wú)序資源，只有充分應用信息處理、知識管理等現代化技術(shù)才可能使教師能在較少時(shí)間內找到合適資源，為其帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的方便�；诖�，本文主要闡述了本體方法論和本體軟件protege3。3。1對多媒體教學(xué)資源進(jìn)行分析、分類(lèi)、定義屬性、注釋、限定條件和建立關(guān)系等方面的應用，初步構建了一個(gè)基于owl語(yǔ)言的本體，旨在為實(shí)現多媒體教學(xué)資源高效管理做出有益探索。
二、本體定義和相關(guān)構建工具
�。ㄒ唬┍倔w的概念
“本體”最早出現于哲學(xué)領(lǐng)域，是哲學(xué)上的一個(gè)概念，描述事物存在的規律和本質(zhì)。后來(lái)引入計算機界，人們便賦予它新的含義。從1991年neches等提出的“一個(gè)本體定義了組成主題領(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則”。此后，本體的概念逐漸深入知識工程界，并且和早先有著(zhù)完全不同的含義。在眾多定義中，被廣大學(xué)者接受，在界內影響力最大的是gruber于1993年提出的：“本體是概念化的一個(gè)明確的規格說(shuō)明”。
�。ǘ┍倔w的描述語(yǔ)言和構建工具
關(guān)于本體的描述語(yǔ)言有很多種，目前開(kāi)發(fā)的本體語(yǔ)言主要是基于一階邏輯和描述邏輯語(yǔ)言，以一階邏輯語(yǔ)言為主，主要有以下幾類(lèi)：斯坦福大學(xué)知識系統研究室開(kāi)發(fā)的ontolingua；cyc系統的描述語(yǔ)言cycl；基于一階謂詞的高級編程語(yǔ)言loom等。另外，基于web的本體描述語(yǔ)言有馬里蘭大學(xué)開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)單html本體擴展語(yǔ)言shoe，美國sar國際人工智能中心開(kāi)發(fā)的xol，歐洲ist項目on—to—knowledge開(kāi)發(fā)的oil}darpa定義的本體描述語(yǔ)言daml+oil}w3c公布的web本體語(yǔ)言推薦標準owl等。
目前常用的本體創(chuàng )建和開(kāi)發(fā)工具有以下幾種：斯坦福大學(xué)知識系統實(shí)驗室開(kāi)發(fā)的ontoligua；美國南加州大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院設計的ontosaurus；西班牙馬德里理工大學(xué)計算機學(xué)院開(kāi)發(fā)的webode；美國斯坦福大學(xué)研制的protege；德國卡爾斯魯爾大學(xué)的應用信息學(xué)和形式化描述方法研究所開(kāi)發(fā)的kaon等。其中protege使用最為簡(jiǎn)便，且其源代碼開(kāi)放，模塊劃分清晰，提供api接口，擴展性強，方便用戶(hù)學(xué)習和使用。用戶(hù)可以在其工具站點(diǎn)—http：//protege。stanford。edu/，免費下載最新版本、插件和相關(guān)文檔資料，所以本文創(chuàng )建本體采用了protege3。3。1。
三、多媒體教學(xué)資源本體的建構
�。ㄒ唬┒嗝襟w教學(xué)資源分類(lèi)標準
針對目前教育資源的復雜多樣性，為避免出現教育資源層次分類(lèi)不清和屬性標注混亂，教育部制定了《教育資源建設技術(shù)規范》（celts—41。1），其中對教育資源的媒體素材進(jìn)行了分類(lèi)。媒體素材是傳播教學(xué)信息的基本材料單元，根據規范現分五大類(lèi)：文本類(lèi)、圖形（圖像）類(lèi)、音頻類(lèi)、視頻類(lèi)、動(dòng)畫(huà)類(lèi)。因此，其后的多媒體教學(xué)資源本體構建中基本以上述五類(lèi)為依據。
�。ǘ┒嗝襟w教學(xué)資源本體構建過(guò)程
1。概念及關(guān)系的確定
筆者從媒體類(lèi)型、學(xué)科、適用對象、媒體格式、使用語(yǔ)言和存放位置將多媒體教學(xué)資源類(lèi)劃為六大類(lèi)。①媒體類(lèi)型被《教育資源建設技術(shù)規范》分為五類(lèi)，筆者在這五類(lèi)下又劃分出多個(gè)子類(lèi)，如“文本”包含子類(lèi)“人物說(shuō)明”“教材文本”“教案”“歷史資料”“習題”等。②學(xué)科類(lèi)的劃分參照2004年頒布的全國普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄。③適用對象類(lèi)依據年級劃分，包含“本科階段”“碩士階段”“博士階段”“其他”。④媒體格式按照媒體類(lèi)型具體編排，包括“文本格式”“圖形圖像”“音頻”“視頻”“動(dòng)畫(huà)”。⑤語(yǔ)言類(lèi)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，資源所在的具體位置于之后也是重要的概念，因此位置類(lèi)也作為重要概念列入。
2。定義屬性
根據屬性標注選定的內容，此次本體構建中教育資源屬性標注分為兩個(gè)部分：①采用lom模型必須元數據中的內容；②另一部采用《教育資源建設技術(shù)規范》中針對各類(lèi)教育資源的特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的分類(lèi)擴展集中的屬性?xún)热荨?/p>
首先，必選元數據內容具體如下：（1）標識，指多媒體教學(xué)資源的標號，在系統中應該唯一；（2）描述，對多媒體教學(xué)資源內容的文本描述；（3）關(guān)鍵字，描述多媒體教學(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，具體包括“使用語(yǔ)言”屬性，連接語(yǔ)言類(lèi)個(gè)體和多媒體教學(xué)資源實(shí)例；（5）創(chuàng )建者，記錄是誰(shuí)創(chuàng )建了該資源；（6）創(chuàng )建時(shí)間，記錄創(chuàng )建資源的具體時(shí)間；（7）格式，多媒體教學(xué)資源在技術(shù)上的數據類(lèi)型，具體有“所用格式”屬性連接格式類(lèi)個(gè)體和多媒體教學(xué)資源實(shí)例；（8）大小，多媒體教學(xué)資源的字節大小，如果經(jīng)過(guò)壓縮，指未壓縮時(shí)的大��；（9）位置，描述多媒體教學(xué)資。源的物理位置，具體有“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）持續時(shí)間，是指連續運行多媒體教學(xué)資源需要的時(shí)間；（i1）使用者，指使用該資源的主要用戶(hù)，最重要的優(yōu)先列出，具體有“適用對象”屬性對象下的個(gè)體和多媒體教學(xué)資源實(shí)例；（12）難度，指學(xué)習者學(xué)習該資源的難易程度的界定，在此將難度分為非常簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)單、中等、困難和非常困難五類(lèi)；（13）評注，指對多媒體教學(xué)資源在使用方面評論的內容；（14）文獻資料，對具體某個(gè)多媒體教學(xué)資源的補充，為學(xué)習者提供更多資源。
其次，分類(lèi)擴展集中的屬性按照素材類(lèi)型分為不同又具有各自類(lèi)型特色的屬性，在此不再贅述。
3。添加實(shí)例
實(shí)例是本體領(lǐng)域中最精確、最小的概念，是實(shí)現本體最終作用中非常重要的一步。之前所有步驟，包括類(lèi)的定義、屬性的確立等，已經(jīng)讓本體初步成形；而實(shí)例的添加能使本體更充實(shí)飽滿(mǎn)，也可以逐步建立領(lǐng)域知識框架。因此，在添加實(shí)例前要挑選和記錄準確的個(gè)體，添加時(shí)，選擇適當類(lèi)別進(jìn)行添加。以下簡(jiǎn)要描述如何對各類(lèi)進(jìn)行實(shí)例添加。
�。�1）媒體類(lèi)型類(lèi)的實(shí)例添加：按照自頂向下原則，先根據實(shí)例類(lèi)型，納入具體分類(lèi)中，再根據主要內容進(jìn)行更細的劃分。如描述美國克林頓總統的視頻，先歸入“視頻”類(lèi)，界定出這個(gè)資源為人物描述，則再添入視頻下的人物類(lèi)。
�。�2）學(xué)科類(lèi)的實(shí)例添加：學(xué)科下添加時(shí)可參考2004年頒布的全國普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄中的專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)，具體不再贅述。
�。�3）對象類(lèi)的實(shí)例添加：多媒體教學(xué)資源的適用對象分類(lèi)在本文中已經(jīng)確定，各年級的名稱(chēng)作為實(shí)例歸入相應類(lèi)下，如本科一年級作為實(shí)例添加到本科階段類(lèi)中，其他類(lèi)中先不添加實(shí)例，可在之后根據實(shí)際應用情況添加子類(lèi)。
�。�4）媒體格式類(lèi)的實(shí)例添加：媒體格式包含的五個(gè)子類(lèi)具體明晰，如：video/rmvb，image/gif，audio/midi等等，僅需填入對應類(lèi)中即可。
�。�5）語(yǔ)言類(lèi)的實(shí)例添加：語(yǔ)言類(lèi)的實(shí)例為資源使用的語(yǔ)種，如漢語(yǔ)、英語(yǔ)、法語(yǔ)等，直接添入對應語(yǔ)言類(lèi)下即可。
�。�6）位置類(lèi)的實(shí)例添加：位置類(lèi)實(shí)例依據多媒體教學(xué)資料存儲空間的名稱(chēng)添加。
添加完實(shí)例后，多媒體教學(xué)資源本體庫就初步完成了。在使用這個(gè)本體過(guò)程中，使用者通過(guò)對該本體定義屬性、添加實(shí)例等不斷對本體進(jìn)行修改、擴展、完善，這是本體構建過(guò)程中必不可少的本體優(yōu)化步驟。筆者使用protege3。3。1編輯后的多媒體
教學(xué)資源本體主界面如圖to
4。本體檢索
本體構建完成后，利用protege3。3。1自帶的插件queries可以實(shí)現多重語(yǔ)義檢索。在queries插件中，可以利用類(lèi)的名稱(chēng)、屬性和屬性的約束條件等對多媒體教學(xué)資源進(jìn)行查詢(xún)。queries插件提供的多條件限制使資源檢索更為精確：查詢(xún)結果必須符合多個(gè)限定條件中的任意一個(gè)或者每一個(gè)才會(huì )呈現出來(lái)，這種檢索方式給用戶(hù)的使用帶來(lái)很大便捷。
四、結束語(yǔ)
筆者構建的多媒體教學(xué)資源本體是一個(gè)初步、簡(jiǎn)單的本體，其中類(lèi)和屬性的定義不夠完備，關(guān)系確定不夠精確，實(shí)例的添加還不完整，這些有待進(jìn)一步的改進(jìn)和擴展。相信隨著(zhù)本體技術(shù)的不斷發(fā)展，多媒體教學(xué)資源本體庫的建立會(huì )越來(lái)越規范，會(huì )為教育教學(xué)信息化發(fā)展提供必要的條件。
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