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1、 电子科技大学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA硕士学位论文MASTER THESIS 论文题目 学科知识本体的构建及其应用 学 科 专 业计算机软件与理论201121060315高丹丹学号作 者 姓 名指 导 教 师 符红光 教授 分类号密级UDC学 位 论 文学科知识本体的构建及其应用高丹丹指导教师 符红光 教 授 电子科技大学 成 都 申请学位级别 硕士 计算机软件与理论 提交论文日期 2014.04.09 论文答辩日期 2014.05.19 学位授予单位和日期电子科技大学学科专业2014年 06月 29日答辩
2、委员会主席 评阅人 CONSTRUCTION AND APPLICATION OF SUB-JECT KNOWLEDGE ONTOLOGYA Master Thesis Submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaMajor:Computer Software and TheoryGao Dandan Author:Advisor: Fu Hongguang School : School of Computer Science & Engineering 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师
3、指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：2014年 5月 29日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保
4、密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：2014年 5月 29日 摘要摘要近年来随着网络和计算机技术的迅猛发展，教育领域开始重视教学的信息化和科技化，由此涌现出越来越多的网络课程教学平台和各种计算机教辅软件。作为一种新型的教学辅助方式，这些信息化的系统给传统教育领域增添了些许活力，然而它们目前仍然存在一些不容忽视的问题，比如课程知识的结构没能很好地予以描述，学习资源缺乏有效的组织和管理等等。而本体作为一种概念模型，能够描述特定领域的各种对象、对象的属性以及对象间的关系。采用本体可以加强系统中相关学科知识的语义性，有助于实现资源的共享和重用，并进一步促进教学系统智能化和个性化
5、的发展。本文将研究本体及其在教育领域的应用，主要的研究内容包括以下三个部分：第一，通过对本体相关理论的研究，以及几种本体构建方法的分析，结合学科知识领域的特点，提出了学科知识本体的构建方法。该方法重点考虑了本体在教学领域的两个相关应用：学科知识地图和学科知识字典。知识地图可以展示整个学科的知识结构，知识字典主要提供该学科知识实体的语义查询服务。基于这两个应用，该本体构建方法主要在核心概念的提取、概念层次结构的划分以及概念属性的定义三个方面进行了深入的研究，并提出了一种新思路。第二，在上述本体构建方法的指导下，构建了离散数学知识本体。在正式开发本体之前，首先对离散数学课程的知识内容和结构特点进行
6、了仔细的研究，为本体的构建工作做好铺垫，然后按照学科知识本体构建方法中提出的标准抽取并定义离散数学本体的概念、属性，并建立离散数学知识点之间的联系。最后，本文基于离散数学知识本体，设计并实现了离散数学课程学习平台，该学习平台支持针对离散数学知识点的关系查询，通过图的形式返回查询的结果，并且构建概念地图展示学科知识点的结构关系。关键词：本体，学科知识，知识结构图，语义查询，离散数学I II ABSTRACTABSTRACTIn recent years，with the rapid development of Internet and computer technology,education
7、 field began to attach importance to informatization and technicalization inteaching process, thus a growing number of network teaching platform and comput-er-aided teaching software constantly emerge. As new teaching methods, these teachingsystems brought boundless vitality for the traditional teac
8、hing. However, some prob-lems in these systems should not be ignored, for example, learning resources are lack ofeffective organization and management, and the structure of subject knowledge doesntbe well demonstrated. Ontology, as a conceptual model, describes various objects, ob-jects attributes a
9、nd relationships between objects in specific domain. Applying ontolo-gy in teaching systems can enhance the semantics of subject knowledge and realize thesharing and reuse of resources. It can also contribute to the realization of intelligenceand personalization in teaching or learning systems. Thus
10、, this paper examines the on-tology and its applications in the filed of education subjects. The main content includesthe following aspects:First, through research of ontology theory and analysis of several ontology con-struction methods, combining with the features of subject knowledge, this paper
11、pro-poses a new method constructing subject knowledge ontology. This method primarilyconsiders two related ontologys applications in teaching domain, including subjectknowledge map and subject knowledge dictionary. The knowledge map can visuallydemonstrate knowledge structure, while the knowledge di
12、ctionary mainly provides se-mantic query service of subject knowledge. Based on these two applications, this on-tology constructing method proposes a new thinking and does deep research in threeaspects, including extraction of core concepts, division of concepts hierarchy and defi-nition of concepts
13、 property.Second, the knowledge ontology of discrete mathematics is built, under the guid-ance of new ontology construction method. In the process of building ontology, firstlythe content and structure characteristics of discrete mathematics courses are analyzed indetail, which will lays a good foun
14、dation for next step. Then, according to the proposedstandards, extract and define the concepts and properties of ontology, and establish linksbetween knowledge points.III ABSTRACTLast, based on the constructed ontology, design and realize a learning platform ofdiscrete mathematics. The learning platform supports relational query of knowledgecovered by discrete mathematics and return the query results graphically. It also buildsconcept maps showing the structural re
