国家社科基金项目语义网课题研究概述

        “基于语义网的远程教学资源管理及个性化知识服务模型研究”课题是网上人大承担的国家社科基金项目，于2006年立项，2009年结题，顺利通过国家级评审验收，获得“良好”成绩。后续研究课题“基于本体的知识型数字图书馆在网络教育中的应用研究”也是国家社科基金项目之一，网上人大于2010年获批立项，正在研究进行中。
        语义网Semantic Web最初是由Tim Berners- Lee在2001年世界XML大会上正式提出并进行了解释。Tim Berners- Lee的演讲，后来被很多业内人士称为语义网的诞生的标志。Berners-Lee给出了语义网中的层次关系，它主要基于XML和RDF/RDFS，并在此之上构建本体和逻辑推理规则，以完成基于语义的知识表示和推理，从而为计算机提供理解和处理的基础。语义网的目标是为因特网上的信息提供具有计算机可以理解的语义，从而满足智能体对WWW上异构、分布信息的有效检索和访问，实现网上信息资源在语义层上的全方位互联，并在此基础上实现更高层次的、基于知识的智能应用。人们把语义网看成是让计算机完成人类才能做到的智力工作，是计算机拥有智能的解决方法之一。   
        随着互联网的诞生和发展，语义网络被认为是互联网的第二次革命。自2001年以来，逐渐发展起来的语义网理念和语义网技术为解决网格智能性不足的问题提供了一个全新的解决方案，迄今为止，这个方案被认为是从理论上最完善地解决了计算机的智能化问题。在这一理论指引下，计算机领域纷纷致力于开展语义网的资源架构、技术语言等解决方案。其中技术语言研究中，W3C的成果得到了业内普遍认可。2004年，W3C规定了RDF和OWL作为W3C推荐级标准。语义网的兴起也为我国知识资源的服务系统的发展带来了新的机遇，语义网的研究从2001年开始逐渐升温。
        网上人大承担的“基于语义网的远程教学资源管理及个性化知识服务模型研究”课题主要解决了以下问题：
       一是提出了本体构建工具应该具备本体的协作编辑、图形化显示、查询、评价与演化生长、导入导出等功能。对现有的本体构建工具进行了比较分析，发现没有完全适合本课题使用的本体构建工具。为了和远程教学系统更好的融合，方便各位学科专家和领域专家共同快速建立初始本体，本课题首先用传统的基于专家构建本体的思想，开发了基于WEB的知识本体管理系统。另外提出了本体的自组织演化机制，引入社会化思想，设计并开发了社会化本体构建系统。该系统适合更广泛的用户来一起对一个初始本体进行评价和贡献本体，实现本体的科学评价和自动演化生长。
        二是从本体应用到教学上的角度，将教学资源分成学科领域的基本概念本体、知识点本体、知识结构本体和教学领域的教学策略本体、教学任务本体、学习者特征本体等等。分析了资源元数据、本体、教学设计理论对组织和管理上述各类教学资源的作用。研究了由信息空间和知识空间组成的学习资源管理框架。其基本思路是利用领域本体知识实现无序异构资源的有效组织，明确体现学习资源的语义结构。
        另一方面采用课题所研究确定的本体构建流程和本体构建方法进行了西方经济学这一重点课程领域初始本体的构建，创建了100多个类，40多个属性，700多个个体。并简要说明了西方经济学本体的应用价值，不同的远程教育机构可以很方便地共享此本体文件，将其应用到自己的教学系统中，为学习者提供知识服务。如果有机构想新建西方经济学网络课程，也可以方便地使用该本体中的知识内容，减少课程开发的工作量，实现教学资源的可重用性。这些本体知识直接应用在远程教学上，可以为学习者提供西方经济学结构化的知识。还可以利用本体标注工具，对网络上已有的西方经济学知识（包括网络课程）进行知识标注，使这些网页具有语义性质，成为计算机可理解的知识，为智能检索、智能答疑、个性化知识推送等智能教学打下基础，从而大大降低了远程教师教学辅导工作量，解决远程辅导教师不足的问题。
        三是研究了基于语义的资源如何具体应用。首先分析现代远程学习模式的特点，总结出学习模式的总体发展趋势正在从接受学习模式向探究型学习模式变革，从个人学习向群体的社会学习发展。目前整个社会正在发生着学习的变迁，包括：学习资源共享范围在扩大；学习群体突破传统地域和年龄的局限；越来越重视学习过程的群体协作和交流；学习观念从有限正规化学习到终生非正式化学习的转变；学习内容突破传统课程的局限；新一代的学习者的特征是“网络一代”等变化。接下来介绍了远程教学理论的基本内容和适应成人学习者的远程学习模型，创新性地研究了网络技术引领的社会化协作学习模式。然后构建了基于语义网的四层次个性化教学资源服务模型，四层次分别是信息资源层、静态知识层、动态知识层、智能服务层。这样，在固化语义关联的静态知识基础上，使得知识服务在使用过程中得到不断自动演化和改进，确保了知识服务的灵活性、动态性和智能性。
        本课题重点从基于本体的智能检索和个性化学习内容推送两个方面研究和实现基于资源的个性化知识服务。利用SPARQL (Simple Protocol and RDF Query Language)实现了基于本体的智能查询。但是基于本体的语义智能检索作为一个研究重点方向，有赖于人工智能的自然语言理解技术、语义理解技术、机器学习等技术的发展。目前语义智能检索系统还有很多问题有待进一步的研究和完善，比如需要进一步研究对信息资源的自动标注技术；需要进一步研究检索结果的排序问题，这一步直接影响到检索的效率，结果排序涉及到具体领域中的相关度计算，把与用户相关度高的信息排在检索的前面，使用户在最短的时间内获取到有用的信息，这是一个优秀的搜索引擎所必须要做到的。
        另外本研究创新性地提出了几种个性化资源推送服务，包括：基于学习背景的学习建议内容推送服务；基于关键字查询的内容推送服务；基于学习进度的内容推送服务；基于课程 Blog的内容推送服务；基于学习者学习评价的内容推送服务和基于知识结构的内容推送服务。
        课题组认为，在知识型数字图书馆的知识管理和知识应用中，使用领域本体来构建知识结构、知识内容和知识之间关系无疑具有非常广泛的前景。拥有知识本体的知识型数字图书馆，由于其知识描述上具有全面、逻辑等明显的优点，未来应用于远程教育将会大大推进我国远程教育的教育水平。所以，课题组申请新课题“基于本体的知识型数字图书馆在网络教育中的应用研究”并立项，拟就基于本体的语义智能检索、充分挖掘语义资源在远程教学中的作用实现智能教学和个性化教学进行深入探索。