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基于XML―本体的开放教育个性化学生用户模型设计 　　摘 要：个性化学生用户模型是能否顺利实施开放教育个性化网络教学的核心，随着网上教学资源及资源类型的增加，传统的向量表述方式无法准确描述学生的个人兴趣。本文提出了基于领域本体的学生模型。在开放教育网络教学领域，在本体形式化描述基础上，构建了网络教学领域本体，并据此设计了基于XML-本体的个性化学生用户模型。 　　关键词：本体；领域本体；XML-；个性化网络教学；平均绝对偏差 　　中图分类号：TP311.52 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2014）03-0079-05 　　一、引言 　　随着社会和科学技术特别是信息技术的发展，人们可以足不出户接受教育。而教育也从原来单纯的学历教育发展到非学历教育，教育形式越来越多样化，教育的实现手段也越来越多样化。网络教学越来越为大多数人所接受，各种网络教学平台应时而生。而对于学生用户来说，最大的问题并不是没有资源，而是无法快速准确地找到自己所需的资源，即学生用户迫切需要个性化教学服务。“个性化学习推荐服务”是当前开放教育研究的热点和重点。[1-9] 　　个性化学习推荐服务的核心是学生用户模型和资源的组织。[1，10，11]目前绝大多数网上教学平台采用的是基于关键词或向量模型，缺乏语义信息，从而无法实现信息的共享和重用。资源的组织主要从编者的角度，以科目、章节或知识点为主线来组织资源。学生用户模型一般是静态的，学生仅仅是系统的使用者而非参与者。在这类用户模型中，无法体现出学生、导师及资源之间的关系，从而无法实现准确有效的个性化学习推荐服务。 　　为解决上述问题，国内外专家提出了引入“本体”（Ontology）。本体是概念化的明确的规范说明，形式上定义了领域内相关概念之间的关系。[10，11]本体描述的都是个体（实例）、类（概念）、属性以及关系。本体具有良好的概念层次以及实现对逻辑推理的支持，因而采用本体表示学生用户的模型是可行的。[2-7，9，11]在开放教育网络教学领域中，笔者以领域本体库的构建为基础，提出了一种基于XML-本体的学生用户模型，以实现个性化学习服务推荐。 　　二、开放教育网络教学领域本体 　　领域本体（Domain Ontology或Domain-specific Ontology，即领域特异性本体）所建模的是某个特定领域，或者现实世界的一部分。领域本体所表达的是那些适合于该领域的那些术语的特殊含义。开放教育网络教学本体指的是网络教学本体结构以及对网络教学资源概念的本体知识描述。此处本体在概念层次上定义，包含了概念的所有相关知识。 　　1.网络教学领域资源分析 　　在当前的网络学习平台中主要的用户对象包括学生、教师、企业培训对象、领域专家、其他领域爱好者等。资源主要包括用户资源、基础理论知识资源、实验实训资源等，其中还应包含关系及推理规则知识库。具体的结构如图1所示： 　　网络学习平台结构一般分为三层：应用层、实现层和资源层。应用层主要功能是与用户交互，包括用户身份认证、资源获取、信息反馈、资源评价以及资源添加等功能。实现层实现了资源推荐和分析算法，实现了资源的提取。这是整个系统的核心算法层。资源层主要是资源的维护，保证数据库资源的安全性、可靠性和可维护性。 　　2.网络教学本体结构 　　在参考了BlackBoard、WebCT、Moodle、Sakai等众多的LMS系统后，以国家开放大学学习平台及宁波电大网上课堂平台为具体研究实例，在2.1的基础上形成了网上教学本体体系。在设计时就考虑了网络学习资源的通用性，更重要的是考虑了信息的共享性和重用性，并且最终应方便知识库处理及知识的提取。图2是网络教学本体结构。 　　3.网络教学本体 　　（1）本体的形式化定义 　　就现有的各种本体而言，无论其在表达上采用的究竟是何种语言，在结构上都具有许多相似性。大多数本体描述的都是个体（实例）、类（概念）、属性以及关系。 　　本体构成要素包括类、属性、关系、函式术语、约束（限制）、规则及公理体系等。其中类是集合（sets）、概念、对象类型或者说事物的种类，[2]属性是对象（和类）所可能具有的属性、特征、特性、特点和参数，关系是类与类之间、类与个体以及个体与个体之间的彼此关联所可能具有的方式，函式术语是在声明语句当中，可用来代替具体术语的特定关系所构成的复杂结构，约束（限制）是采取形式化方式所声明的，关于接受某项断言作为输入而必须成立的情况的描述，公理是指采取特定逻辑形式的断言（包括规则在内）所共同构成的就是其本体在相应应用领域当中所描述的整个理论。下面给出本体的形式化定义： 　　定义1：本体O={C，AC，R，AR，H，P}，其中，C为类或对象的集合，AC为属性集，R为关系集，AR为关系