本體知識地圖在教學(xué)中的應(yīng)用——以測繪工程專業(yè)為例

張軼輝

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長沙410004）

現(xiàn)如今，知識作為人工智能的重要分支，是對世界中客觀存在物的一種系統(tǒng)性的描述。本體知識地圖作為一種智能性的教學(xué)系統(tǒng)，往往需要借助與計算機輔助教育和人工智能學(xué)科實現(xiàn)的一種綜合性教學(xué)。對于測繪工程專業(yè)而言，本體知識地圖在教學(xué)中的應(yīng)用，不僅僅將促進了機器的理解，同時也將知識共享和互操作的問題加以解決，對于測繪工程專業(yè)學(xué)生技能提高有著一定的積極作用。

1 本體知識地圖的相關(guān)基本理論

所謂的本體，主要起源于哲學(xué)的領(lǐng)域，是對世界上客觀存在物的一種系統(tǒng)性的描述。伴隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，本體逐漸成為知識獲取的核心環(huán)節(jié)。長期以來，本體在計算機科學(xué)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

本體知識地圖主要是對抽象客觀世界中的一些現(xiàn)象的概念進行模型的轉(zhuǎn)化，這種本體知識地圖不僅僅有著一定的明確性和形式化，同時也有著一定的共享性，主要是將共同認(rèn)可的知識加以體現(xiàn)，并對相關(guān)領(lǐng)域中公認(rèn)的概念集加以反映?？偠灾?，本體知識地圖主要是一種可以形式化的一種知識，同時也是一種具備管理知識的知識，這種特殊的本體知識地圖更是本著極其特殊的應(yīng)用系統(tǒng)，有著極為廣泛的應(yīng)用。

2 本體知識地圖構(gòu)建的主要技術(shù)

本體知識地圖構(gòu)建過程中，往往有著一定的技術(shù)特征，本文首先分析了本體知識地圖構(gòu)建過程中所遵循的基本原則，并對其方法作了簡單的講解。

2.1 原則

本體知識地圖構(gòu)建的過程中，同樣也要遵循一定的基本原則，一方面就要遵循明確性和客觀性的基本原則，另一方面就要遵循可擴展性和最小編碼偏差的基本原則，其原則往往有著一定的指導(dǎo)性，做好領(lǐng)域的分析和概念的增加，并保證本體知識地圖構(gòu)建有著一定的規(guī)范化和科學(xué)化。

2.2 方法

本體知識地圖構(gòu)建中，往往需要借助于教學(xué)軟件，同時也要借助于手工的方法，實現(xiàn)本體知識地圖的共享性和互操作性。軟件開發(fā)生命周期中的IEEE1074-1995標(biāo)準(zhǔn)，在某種程度上并不是本體構(gòu)建方法的標(biāo)準(zhǔn)，僅僅是一種知識工程領(lǐng)域中的軟件開發(fā)方法。在本體知識地圖構(gòu)建的過程中，往往需要對其需求進行綜合性的分析，并對領(lǐng)域本體的建設(shè)實施，最后就要做好形式化的編碼以及確認(rèn)評價。

3 本體知識地圖在工程測繪專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

對于工程測繪專業(yè)教學(xué)而言，更要結(jié)合專業(yè)的特色和專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)心理狀態(tài)，并做好本體知識地圖的綜合應(yīng)用。

3.1 需求分析

本體知識地圖在工程測繪專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用過程中，就要做好需求的分析。就工程測繪專業(yè)教學(xué)而言，其信息檢索系統(tǒng)緊緊是對簡單的關(guān)鍵詞進行搜索，并沒有綜合的考慮測繪專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的知識。當(dāng)前工程測繪專業(yè)知識教學(xué)中，主要是由多個知識點組成的，而知識點之間往往存在各種各樣的聯(lián)系。在外部知識排序的過程中，就要對內(nèi)部排序的基本因素進行詳細(xì)的了解，做好基礎(chǔ)的需求分析。語義檢索過程中，更要將用戶檢索請求的本體化全面提高，借助于本體知識地圖進而將關(guān)鍵詞檢索的局限性打破，將本體層次的檢索實現(xiàn)，并將檢索的覆蓋率和精度全面提高。

3.2 教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計

工程測繪專業(yè)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中，主要是對B/S模式加以采用，并結(jié)合J2EE框架的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)加以實現(xiàn)，學(xué)生和教師借助于瀏覽器，并對Web接口以及Web頁面加以采用，其服務(wù)器端更是對多層體系架構(gòu)設(shè)計加以采用。這種教學(xué)體系設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主要有用戶組、管理員組、語義查詢接口、學(xué)習(xí)資源采集接口以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本體等，其層次分別有瀏覽器用戶層、視圖表現(xiàn)層、應(yīng)用服務(wù)器中間層、數(shù)據(jù)存儲層以及操作系統(tǒng)層和網(wǎng)絡(luò)層等。

檢索的過程中，主要是采取直接輸入的方式，并對有意義的關(guān)鍵詞取出，查詢實現(xiàn)的過程中，盡可能的保障其有著一定圖元素集合，并借助于可視化的形式，將圖元素集合加以表現(xiàn)。

3.3 工程測繪專業(yè)教學(xué)中本體知識地圖的建模過程

依據(jù)工程測繪專業(yè)教學(xué)中的具體情況，對工程測繪專業(yè)教學(xué)的結(jié)構(gòu)領(lǐng)域加以確定，進而對本體知識地圖進行建立，并實現(xiàn)對教學(xué)和學(xué)習(xí)的一種輔助，通過借助于系統(tǒng)將學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和實際的教學(xué)推理機制實現(xiàn)，并將學(xué)生將要學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容加以展現(xiàn)，幫助學(xué)生對學(xué)習(xí)中需要查詢的知識進行查詢。為用戶將精確的查詢結(jié)果提供。

這種本體知識地圖系統(tǒng)的用戶主要有最終用戶和教師教學(xué)管理人員兩種。所謂的最終用戶也即是使用者學(xué)生，而教師和教學(xué)管理人員則是資源的一種加工者，并借助于提供的接口和網(wǎng)絡(luò)，對本體知識地圖庫進行豐富，進而為學(xué)生服務(wù)。本體知識地圖在實際的建模過程中，往往需要長期的進化和改進，通過借助于數(shù)據(jù)庫存儲本體作為后臺，將OWL接口作為前端，輸出輸入文件格式采取OWL格式，有利于對當(dāng)前的Web信息進行綜合性的描述。

本體知識地圖在構(gòu)建的過程中，就要將測繪專業(yè)領(lǐng)域相對重要的概念和關(guān)系提出，并將其作為進化的一種中職，在各個專家的深層次交流之后，進而對測繪專業(yè)課程的核心主體進行初步的建立。在當(dāng)前工程測繪專業(yè)教學(xué)而言，就要對現(xiàn)有的課程本體知識地圖相關(guān)概論進行嚴(yán)格的分析，并借助于計算機網(wǎng)上技術(shù)，對本體進行構(gòu)建，盡可能的對大量的圖片和文字信息等資料進行搜集，借助于教師的教學(xué)經(jīng)驗，做好教學(xué)內(nèi)容的綜合性分析，盡可能的對部分知識點的結(jié)構(gòu)圖進行總結(jié)。通過對各個知識點之間的關(guān)系進行全面的了解，并對教學(xué)內(nèi)容的大部分重要知識獲取，借助于計算機算法的基本設(shè)計知識，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)專家之間的溝通交流，并將內(nèi)容學(xué)習(xí)的本體知識地圖進行建立，將個別化學(xué)習(xí)提供給學(xué)生。

3.4 工程測繪專業(yè)教學(xué)中本體知識地圖的應(yīng)用實現(xiàn)過程

工程測繪專業(yè)教學(xué)中，本體知識地圖主要是針對學(xué)生學(xué)習(xí)的基本特點和教學(xué)情況，借助于現(xiàn)代化信息技術(shù)和計算機技術(shù)，進而對教學(xué)內(nèi)容的基本概念進行分析和確定，并確定教學(xué)的基本方法和教學(xué)的技巧，并對教學(xué)之間的關(guān)系進行分析，對知識的語義模型進行建立。工程測繪專業(yè)課程作為一門專業(yè)性的技術(shù)課程，在整體課程設(shè)計中更要對各個章節(jié)之間的銜接綜合性的考慮，并在實際的實施過程中，做好對信息的收集和處理工作。

本體知識地圖在工程測繪專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用過程中，通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、線性結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)等加以采用，進而對測繪專業(yè)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容進行確定。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要是對現(xiàn)實世界實體數(shù)學(xué)模型的一種描述，并借助于計算機操作實現(xiàn)的過程。而線性結(jié)構(gòu)主要是對結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)元素的對應(yīng)關(guān)系的一種描述，并保證對應(yīng)關(guān)系中有著某種程度上的關(guān)聯(lián)。

教學(xué)過程中，本體知識地圖查找時，就要借助于某一確定的關(guān)鍵詞，實現(xiàn)知識的搜索和教學(xué)，更要確定重要性的關(guān)系。對于工程測繪專業(yè)而言，其課程教學(xué)和學(xué)習(xí)過程往往有著一定的特殊性，而教材不僅僅對教學(xué)單元作了主要的安排，同時對于教學(xué)的進度也做了不同程度上的安排，而教學(xué)關(guān)系確定時，更要嚴(yán)格的按照于教學(xué)的知識點，并對教學(xué)之間的基本概念和相關(guān)的方法加以確定。

學(xué)習(xí)資源和測繪專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識點更要做好分開的設(shè)計，測繪專業(yè)教學(xué)知識點背景知識、主要內(nèi)容以及教學(xué)的主要特點均要進行詳細(xì)的說明，對于工程測繪專業(yè)學(xué)生而言，更要結(jié)合知識的難以程度進行劃分，盡可能的將教學(xué)知識的難度不僅僅要有著非常簡單和簡單兩個劃分，同時也要劃分為中等、困難和特別困難等級。對于相對典型的目標(biāo)用戶而言，盡可能的將知識點學(xué)習(xí)的時間延長，并做好知識點角色用戶的劃分，合理的描述學(xué)習(xí)資源，對相關(guān)知識點的關(guān)聯(lián)屬性進行建立，借助于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)知識點和資源的連接。

總而言之，工程測繪專業(yè)教學(xué)中本體知識地圖的應(yīng)用，不僅僅為學(xué)生的知識學(xué)習(xí)提供了一定的便利，同時對于教師教學(xué)質(zhì)量的提高和教學(xué)效率的提高也有著一定的積極影響作用。

4 結(jié)語

隨著時代經(jīng)濟的飛速發(fā)展，工程測繪專業(yè)教學(xué)更加注重學(xué)生綜合性技能的培養(yǎng)，在當(dāng)前的工程測繪專業(yè)教學(xué)中，本體知識地圖作為一種針對性的教學(xué)系統(tǒng)，并借助于計算機技術(shù)以及信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺，通過對測繪工程專業(yè)相關(guān)的知識重點難點進行本體的構(gòu)建，并實現(xiàn)一種智能性的教學(xué)軟件系統(tǒng)，在當(dāng)前的時代的推動下，實現(xiàn)先進性、科學(xué)性以及技能性的教學(xué)，并培養(yǎng)出一批專業(yè)素質(zhì)過硬以及技能精湛的測繪專業(yè)人才，不僅僅推動了現(xiàn)代化工程測繪專業(yè)教育的發(fā)展，同時也加快了我國工程建設(shè)發(fā)展的進程。

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