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基于本体的计算机支持协同学习关键技术研究

作　者: 王真星
导　师: 瞿兆荣
学　校: 复旦大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: CSCL CSCW 本体语义查询资源管理半结构化数据
分类号: TP399
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

计算机支持的协同学习是计算机信息技术和协作学习相结合的产物，它使不同时间、地点的人们开展高效率的协作学习成为可能。而学习参与者围绕某个问题的合作交流以及基于语义的学习资源查询是决定学习效率的关键因素。这两项任务的完成都要求语义采用明确、一致的方式表达。为此，本文研究用本体来解决协同学习中合作交流和基于语义的学习资源查找问题。主要研究如下： (1)合作交流的语义表示。用三层模型对学习中基于问题的组成员合作交流进行描述，用言语行为理论对发生在两人之间的问题讨论过程进行分析。根据分析结果，提出用本体来解决人与人讨论时语义的明确表达。为具体实现，进一步提出了本体知识导航，对其中的角色和操作以及状态进行了定义，并给出了本体知识导航的体系结构。 (2)本体的描述逻辑分类以及框架表示。通过对本体的框架表示和逻辑表示进行比较分析，提出用本体的描述逻辑表达来解决知识导航过程中概念的自动分类问题。通过采用模型理论，以本体概念的解释是否可满足为基础，研究了描述逻辑中概念的自动分类，并给出了将描述逻辑本体转换为框架表示的算法。 (3)学习资源的语义标注。提出了基于本体的资源语义标注以及将标注资源描述文件和原始资源分开的标注方法，实现了标注的灵活性。为解决资源标注时采用不同本体库带来的推理问题，研究了本体集成中的不匹配类型并给出了解决方法，提出了用关联本体库和全局本体库生成集成本体库。 (4)学习资源的语义查询。具有半结构化特点的学习资源没有固定的库模式，用户对其语义难以产生清晰的认识，无法有效地查询所需的内容。提出了基于本体的柔性查询，用户通过了解数据库本体语义信息而发出的查询不必遵循严格的数据库模式也能得出结果。重点研究了描述半结构化数据语义信息的概念本体库的提取，以及为提高查询效率将具有图结构的本体转化为树的算法。 (5)CSCL系统原型。从协同学习的功能需求出发，对当前正在开发的CSCL平台作了介绍。该平台突出了协同学习中本体和语义的支持，使高效率的协作学习成为可能。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章前言  9-18
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 相关研究分析  10-14
    1.2.1 CSCL的相关工作  10-12
    1.2.2 本体表示的相关工作  12
    1.2.3 资源标注的相关工作  12-13
    1.2.4 半结构化数据语义查询的相关工作  13-14
  1.3 CSCL中语义的处理  14-15
    1.3.1 描述逻辑本体库转换为框架本体库  14
    1.3.2 资源语义标汁及标注本体集成  14-15
    1.3.3 半结构化学习资源的语义信息提取和柔性查询  15
  1.4 本论文的工作及论文的组织  15-18
第二章合作交流及语义  18-33
  2.1 CSCL中的合作类型  18-19
  2.2 学习过程中的协作分析  19-22
    2.2.1 三层协作模型  19-21
    2.2.2 讨论结果共享  21-22
  2.3 采用本体的合作交流  22-30
    2.3.1 基本概念定义  24-26
    2.3.2 基本规则定义  26-27
    2.3.3 系统描述  27-30
  2.4 实验配置与结果  30-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章本体分类及框架表示转换  33-51
  3.1 引言  33-34
  3.2 本体的框架表示和逻辑表示  34-37
    3.2.1 本体的框架表示  34-37
    3.2.2 本体的描述逻辑表示  37
  3.3 描述逻辑的语法法和语义  37-38
  3.4 TBOX和ABOX  38-40
  3.5 概念的分类及算法  40-50
    3.5.1 概念的分类及框架表示转换算法  43-47
    3.5.2 实例研究  47-49
    3.5.3 具有SameClassAs语义的概念分类  49-50
  3.6 本章小结  50-51
第四章学习资源的语义标注  51-75
  4.1 引言  51-52
  4.2 为资源添加语义信息  52-56
    4.2.1 按语义查询的标注  53-54
    4.2.2 按主题查询的标注  54
    4.2.3 按结构查询的标注  54-56
  4.3 标注文档的处理  56-59
  4.4 资源描述本体的集成  59-74
    4.4.1 本体表示的异构性  59-62
    4.4.2 本体集成的失配问题  62-64
    4.4.3 本体集成框架  64-68
    4.4.4 本体集成的步骤及相应操作  68-69
    4.4.5 本体集成实例研究  69-73
    4.4.6 本体集成支持工具  73-74
  4.5 本章小结  74-75
第五章半结构化学习资源的柔性查询  75-88
  5.1 引言  75-76
  5.2 数据模型  76-79
  5.3 半结构化数据的本体描述  79-82
  5.4 柔性查询语义  82-83
  5.5 概念本体库的DAG图转化为等价树  83-87
  5.6 本章小结  87-88
第六章 CSCL系统原型  88-101
  6.1 协同学习平台的功能  88-91
    6.1.1 虚拟教室功能  88-90
    6.1.2 学习资源管理功能  90-91
  6.2 平台的体系结构  91-94
  6.3 合作交流子系统  94-99
    6.3.1 讨论信息的合成  95-97
    6.3.2 白板知识点的操作  97-99
  6.4 学习资源管理子系统  99-100
  6.5 总结  100-101
全文总结及展望  101-103
附录  103-107
参考文献  107-114
致谢  114-115

基于本体的计算机支持协同学习关键技术研究

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