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基于本体的教育资源检索系统研究

范文

刘媛媛

摘要：在海量的互联网教育资源中精准有效的检索到所需要资源的是当前在线教育建设的难点，该文针对传统网络教育资源检索的不足，提出了一种基于本体的教育资源智能检索系统，通过介绍系统的设计，以及描述了教育资源本体的设计方法和构建的具体步骤，实现了教育资源领域的语义智能检索，结果表明，该系统提高了教育资源检索的查准率和查全率。

关键词：本体；教育资源；信息检索

中图分类号 G203 文献标识码 A 文章编号：1009-3044（2017）35-0001-02

1 概述

随着信息技术的飞速发展，教育与互联网结合的越来越紧密，网络上出现了丰富的网络教育资源。如何在海量的互联网教育资源中精准有效的检索到所需要资源成为在线教育建设的难点。信息检索是一条有效的途径，但是传统的信息检索大部分都是根据关键词来查询信息，但是仅仅根据关键词来检索很难完全匹配用户的查询需求。这是因为关键词无法准确的表示逻辑语义，难以完全表示用户的查询意图，会检索出许多无关内容；关键词无法精准的描述内容关系，难以全面反映用户查询要求，会漏掉许多近似内容。针对传统检索难以精准的查询到所需教育资源的问题，本文基于语义，提出一种智能教育资源检索系统，帮助用户精准有效的检索到所需的教育资源。

2 基于本体的教育资源检索系统设计

基于本体的教育资源检索系统综合应用本体理论，语义网络技术和信息检索等相关技术。基于本体的检索是通过的构建描述某个事物及其关系的具体的本体，并且将其应用到相应的信息资源检索之中。具体在教育资源检索系统中，首先需要有对教育资源及其相关关系进行定义和描述的本体，然后基于教育资源本体来进行语义的推理和解析，实现精确检索。

基于本体的教育资源检索系统由用户交换、检索引擎模块、教育资源本体模块、元数据库模块、网络采集模块和RDF实例模块六个部分组成。其中用户交互模块提供友好的用户查询检索页面；检索引擎模块负责根据教育资源本体信息解析用户的查询请求，并向元数据库请求用户所需数据，并返回给用户；教育资源本体模块定义教育资源本体内容，在查询检索过程中负责语义分析和推理；网络采集模块负责采集网络信息；RDF实例模块负责对所采集的信息基于教育资源本体信息进行标注处理，生产相应的本体实例，并且形成对应的RDF实例文件；元数据模块负责存储生成的RDF实例文件。基于本体的教育资源检索系统的系统结构如图1所示。

3 基于本体的教育资源检索系统的实现

3.1 系统的功能

基于本体的教育资源检索系统的主要目标就是能够更加准确高效的检索教育资源信息，即提高查全率和查准率，其主要功能是实现基于语义的查询，使检索上升到基于语义检索和知识检索的层次。基于语义的教育资源智能查询主要實现如下功能：1）能够通过本体，实现对用户数据关键词的语义解析，丰富查询结果。2）能够实现对用户输入的关键词及其同义词的查询，如用户输入“计算机网络”，对应的搜索结果不但有“计算机网络”相关教育资源，还会有“网络技术”、“网络科学”、“网络应用”等同义词的相关教育资源。3）能够实现对用户输入关键词及其相关联内容的查询，包括关键次的上层关系和下层关系（即父类和子类关系），如用户输出“程序设计”，对应的搜索结果不但有“程序设计”相关教育资源，还会有“软件开发”这样的父类资源，也会有“Java语言设计”、“C语言基础”等这样的子类资源。

3.2 系统实现步骤

（1）创建本体

基于本体的教育资源检索系统首先需要创建教育资源本体，包含设计教育资源本体和将其应用到检索系统中。本体是一种形式化表示“知识”的工具，目前已经广泛应用在语义网络、信息检索、人工智能等领域。本系统设计的本体是应用在教育资源智能检索中，虽然有许多理论研究者和实践工作者将本体应用到教育领域，但是当前在网络教育资源领域还没有一个统一的标准和方法，因此需要根据具体的应用来进行设计。本体的设计方法主要有“迭代设计法”和“至上而下设计法”两种。“迭代设计法”的步骤是首先设计一个初始本体，然后不断的修正和完善该本体的细节，使之逐步的满足所要实现的目标。“至上而下法”的步骤是从根目录开始，不断丰富其层次结构，从而达到描述目标对象的目标。本文采用本体编辑工具Protégé进行本体模型构建，包括定义本体的类、类属性、类层次和实例，设计教育资源本体的主要步骤包含如下几步：1）确定范围，即确定教育资源本体的领域知识所包含的范围；2）描述概念，描述教育资源本体的中的重要概念；3）确定类，定义教育资源本体中的类和类的关系；4）定义属性，定义本体类的属性。5）确定属性约束；6）建立实例。

（2）语义标注

在基于本体的教育资源检索系统中，设计好本体之后，需要基于教育资源本体信息进行标注处理，生产相应的本体实例，并且形成对应的RDF实例文件。语义检索需要针对统一格式的文档，一般采用基于XML语法的文档，该文档采用RDF三元组的方式描述信息资源。本研究采用手动的方式对采集的信息资源进行语义标准，标准的结果存储在基于XML语法的XML实例文件中。

（3）信息检索

根据检索条件，基于教育资源本体，采用jena推理机进行语义推理，最终得到检索结果。在创建了教育资源领域信息知识本体构和语义标注后，使用Jena推理机将XML文件转化为可供检索程序应用的格式。Jena是一款开源的，由惠普公司开发的基于Java的语义网工具包，是用来创建语义Web系统的框架，它提供基于本体的语义检索相关工具API。

3.3 系统的运行效果分析

该系统实现了对教育资源的语义查询，不仅实现对用户输入的关键词及其同义词的查询，还实现了对用户输入关键词及其相关联内容的查询，包括关键次的上层关系和下层关系。

4 结束语

本文基于教育资源本体理论，构建了计算机网络学科领域的知识本体，实验证明，基于本体的教育资源检索在查准率和查全率上都有显著提升。与传统教育资源检索相比，基于本体的网络教育资源检索通过教育资源的本体信息在本体层来检索教育资源，利用合理完善的教育资源本体描述，表达了教育资源概念（类）的语义含义和相互之间的内在联系，帮助用户更精准的检索到所需要的教育资源信息，更好地满足用户需求。

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