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摘要:當前不同高校使用的多媒體遠程教育系統，通過計算機信息技術、類語義網絡技術等的互相結合，對系統中存在的知識信息作出歸納與表示。文章以語義網絡技術的應用為指導，將遠程教育系統抽象的二維數據信息，轉化為語義網絡之間的類關聯，進行智能教學系統中領域知識、邏輯知識的分離，建構起知識表示、教學推理開發的網絡結構模型，帶動傳統課堂教學向網絡教學轉變，從而達到較好的遠程教學效果。
關鍵詞:新型遠程教育系統;語義網絡技術;應用;研究
語義網絡中的本體語言編碼，主要通過將現實存在的特定事物，以抽象方式進行系統化描述，轉換為計算機能夠讀取與處理的內容，實現固定形式知識的共同認可。而語義網絡技術引入到新型遠程教育系統中，利用Web表示層、業務應用層、服務層等多層架構的建立，加快知識表示、教學方法、問題求解與推理等系統模塊的功能融合，滿足遠程教學目標制定、教學實施、互動交流和檔案管理的需求。
1語義網絡(Web)服務的概述及主要結構
1.1Unicode、URI層
語義網絡作為萬維網未來的發展方向，其將多種網站、語言、應用程序的數據進行整合，將Web上的自然語言信息，轉化為能夠被機器理解、處理與共享的數據。Unicode、URI為語義網絡的*底層，也是機器語義表達轉換與實現的基礎。Unicode是通用字符集編碼，其涵蓋Web網絡中所有的語言、文字與字母內容，可以對網絡存在的多種數據信息進行統一編碼。而URI則包括統一資源定位(URL)、統一資源名稱(URN)等子集，可以對互聯網任何的HTML文檔、圖像、視頻片段、程序等資源，進行標識與定位，提高數據資源檢索的準確性。
1.2XML+XMLSchema層
XML層利用XML標記語言，在不同文檔標簽上添加xmlns屬性，可以為前綴賦予一個，與某個命名空間相關聯的限定名稱，這樣將形成多種網絡資源結構、信息內容與數據的表現格式分離，確保不同類型元素的準確描述。而語義網絡中的XMLSche-ma描述，通常存在包含、重定義、導入等機制，重定義是對引入的模式文檔組件進行重新定義，導入Import主要負責其他名稱空間組件的引入。
1.3RDF、Schema層
該層主要用于多種網絡資源類型、語言的表達描述，包括Web頁面標題、作者、修改時期，以及Web文檔版權、共享資源等的表示。利用XML語法、Web元數據，對Web上任何被標識的數據信息進行定義與描述，轉換為機器可理解的語義內容。
1.4本體層
本體層包括頂層本體、領域本體、任務本體和應用本體等層級，通常用于描述萬維網內各種資源的類、關聯關系，其中類指的是某一領域內現實事物的抽象形式，包括對資源本身語義、不同資源關聯性復雜語義的解釋，以便完成多種計算機信息的轉換、形式化描述，常用于語義網絡的Ontology語言為OWL編程語言。
2新型遠程教育系統的總體組成架構設計
智能遠程教學系統中教學模式、信息資源組織等的開發設計，對整個教學環節實施的效果具有影響。因此在互聯網信息環境下，構建知識表示、問題求解、推理方法于一體的專家系統，易于被廣大用戶群體使用和接受。本文對于智能遠程教學系統開發設計，通常設置課堂情境、課程內容教學、作業布置、診斷學習及信息反饋等環節，并對不同教學流程的不足、學生存在的學習問題作出調整，新型遠程教育系統的總體架構如圖1所示。根據計算機智能遠程教學的統一性、系統性原則，將整個遠程教育系統封裝為教師模型、學生模型。其中教師模型內存在教學策略、教學模塊、診斷模塊、測試模塊，以及教學方法庫、知識庫、題庫等組成結構，學生模型則包含學習目標、學習內容、歷史記錄、教學反饋、評價指標等，通常用于反映某一時間段內，學生的專業知識掌握情況、學習狀態〔1〕。
3新型遠程教育系統中語義網絡技術的組織架構設計
3.1Web網絡層
Web層級往往處于計算機后臺服務器的客戶端中，通常包括Web層控制器、校驗器、請求轉發器等組成模塊。新型遠程教育系統中，利用Servlet、JSP和前端控制器，對學生檔案、教學目標、教學課程、教學進度等資源，作出教學及教育活動管理。其中遠程教育系統的教學管理，包含信息查詢、資源添加、資源修改和實時交互，一般覆蓋所有的教學目標、教學內容、過濾與管理多種用戶會話(Session)、客戶請求、并轉發請求。
3.2業務層
業務層作為一個本體模型，通常包含包括服務器、管理器、上下文控制器和BO軟件應用程序，被封裝為ManagedBean屬性框架中。現階段業務層本體模型選擇SUNGlassfish、Spring分層架構，定義不同資源創建、配置與管理的組件方式，進行多種創建對象的描述、語義查詢服務，在配置文件中為不同對象提供組件服務。其中Spring分層框架的單個模塊或組件，可以單獨提供控制與管理活動，也可以與其他模塊聯合進行功能實現，上下文控制包括JNDI接口服務、EJB集群服務、電子郵件等功能的提供〔2〕。
3.3服務層
服務層主要為Web網絡層、業務應用層的底層，通常用于軟硬件配置、日志處理、異常狀況處理、數據綁定等任務，提供網絡連接、數據傳輸與處理等功能服務。
4新型遠程教育的網絡語義查詢流程與運行原理
遠程教育語義查詢子系統中，本體庫主要負責Jena應用程序接口調用，以及查詢語言檢索、本體數據資源修改和存儲、語義數據庫的操作，也是語義網絡系統的核心，能夠實現多種教學知識的查詢、獲取。其中知識查詢是將結構化數據、非結構化的數據，包括Web網頁資源、教學課件、在線課堂作業等內容，自動分類、添加到遠程教育系統上;而知識獲取則是對不同類型的數據資源，作出標準化處理后存儲至本體庫，具體知識查詢、獲取流程如圖2所示〔3〕。語義網絡知識查詢、獲取等的過程，即為本體層級中不同本體的開發設計、集成驗證流程，以及對不同開發資源作出增量引入與迭代。首先設定問題描述框架，定義教學系統范圍、信息查詢任務、知識管理目標，將多種教學課件、圖像、視頻、郵件等文本，轉換為能夠結構化分析的數據報告。其中頂層本體、領域本體、任務本體和應用本體的開發設計，是根據確定的規則機制，對控制詞表進行提取、識別，以及本體庫內不同個體知識圖譜的集成，來完成現有教學模型的修改和擴充，自動生成本體教學數據。
4.1RDF類的定義與運行原理
在不同類資源描述的過程中，通常使用Protege等軟件，以及OW、RDF本體描述語言。其中RDF作為Web網絡上的資源描述框架，涵蓋多個不同個體集合，如學科屬性、繼承/被繼承關系等特征，因而RDF類主要用于不同實體、實體語義聯系等的清晰表達。當前新型遠程教學系統內，通常將RDFschema作為某類事務的總體概念，囊括Web頁面、文檔類型、數據庫及其他抽象概念，類的描述過程中使用RDFsclass、RDFsresource、RDFstype、RDFssubclas-sof等，并在類資源定義時制定一個URI參照ex:。但由于大學專業課程的學科較多，不可能為每個學科建立單獨的定義類，所以定義四個基礎類包括Parts類、Course類、Performance類、profile類等。其中Course類描述教學基本知識塊、Parts類描述課程章節，Parts類繼承Course類的必要約束條件，借助于isPartOf與其他課程知識塊、章節建立連接。Per-formance類用于描述課堂教學的執行、完成情況，通過hasFinished屬性與Course類建立連接關系，表明某一課程被完成〔4〕。
4.2Profile類的運行原理
Profile類、Goal類和Performance類等，主要對不同學生的學習狀況作出描述。Profile類用于描述學生檔案信息，包括hasGoal、hasPerformance等必要約束條件，也就是說Profile類為Goal類和Perform-ance類的包含條件，學生檔案中包含學習目標、學習表現，Profile類包含的具體屬性如表1。表1Profile類包含的屬性及描述一般新型遠程教學的教育本體庫中，不僅包括學生檔案類、學習目標類和學習表現類，還存在很多本體子屬性層級，包含學生姓名、學習成績、課堂表現、自主學習情況等個人信息屬性。其中學習目標類(Goal)用于描述教學計劃，屬性為HasCovered、hasGoalName、isGoalOf;學習表現類(Performance)用于描述課程進度、教學進度〔5〕。
4.3新型遠程教育的教學資源處理、教學管理的執行流程
高校遠程教育系統中的教育管理需求，通常包含知識查詢、知識維護、數據檢索等管理操作，分為查詢請求處理、生成對象元數據、調用數據管理等流程。在語義網絡Web層、業務層等層級，圍繞Pro-file、Goal、RDF、Course等類資源，涵蓋學生姓名、性別、年齡、學號，以及課程編號、課程標題、教學內容、教學進度等描述信息，通過查詢控制端口發送查詢請求，對本體語義知識作出轉換、分析。之后將結構化分析、過濾后的知識數據，存儲至管理類控制數據庫之中，具體流程如圖3所示〔6〕。
5結語
基于語義網絡的遠程教育系統，是利用本體的共享形式化類型及其屬性，對系統中的二維信息資源、業務邏輯進行轉換，通過結構化的數據或業務處理方式，有效地提升網絡遠程信息資源的使用價值。因此語義網絡技術，引入到新型遠程教育系統中，可以形成多種專業課程知識作出領域數據、邏輯數據分離，構建起知識庫、教學策略庫、教學方法庫、師生交互界面等組成構架，保證每個系統節點中的數據信息傳輸、存儲，符合高校不同專業課程教學的多樣化需求。
參考文獻:
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〔4〕王新雷，張慧芳，劉秋紅.新時代現代遠程教育校外學習中心的轉型發展〔J〕.工業技術與職業教育，2020(01):122-124.
〔5〕許曉莉，周勇.現代遠程教育與高職教育的融合發展探索〔J〕.太原城市職業技術學院學報，2018(11):1-3.
〔6〕李曉麗，李榮鵬.對外培訓中現代遠程教育的應用研究〔J〕.當代教育實踐與教學研究，2020(06):16-17.
作者：張德洪 單位：集美大學 師范學院
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