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本体C语言网络教学模式

 论文栏目:网络教学论文   更新时间:2015-08-22 10:44   点击:

一、本体相关概念

(一)本体

本体(ontology)是共享概念模型的明确的形式化规范说明[1]。它通过抽象某一应用领域的概念和术语,形成该应用领域中共享和公共的领域概念,建立一种知识的描述。本体目前已经成为知识工程、自然语言处理等方面的研究热点。本体的基本结构可以通过一个五元组来描述[2,3]:O=<C,R,F,A,I>,其中,概念C指任何对象,如词汇、术语、任务、功能等,概念之间具有一定的层次结构;关系R指概念之间、概念和个体实例之间的关联,常用的关系类型有:IS-A关系、Instance-Of关系、Member-Of关系,Before关系和After关系;函数F表示一种特殊的关系,可形势化的表示为:F:C1×C2×…×Cn-1→Cn,即第n个元素由前n-1个元素推理决定;公里A指的是概念之间或关系之间的一些约束规则;实例I表示某个概念类所指的具体实例。

(二)本体描述语言和构建工具

本体描述语言是一种对领域模型进行清晰、形式化描述的语言,通过这种方式把客观世界中的基本概念转换为计算机能够理解和执行的形式,具体可以通过定义类和关系来实现。目前有两类常用的本体描述语言,一种是以KIF、Flogic为代表的基于AI的本体实现语言;一种是以RDF、OWL为代表的基于Web的本体标记语言[4]。其中,OWL被W3C作为本体描述语言的标准,它不仅具有丰富的语义,而且具有强大的推理功能,因此,文章采用OWL来组织C语言程序设计的课程体系。本体的构建主要通过工具来实现的,包括本体的建立、整合、查询、推理和学习等[5-6]。常用的是Protégé,它可以通过类和槽组件来定义知识规则,并以树形结构的形式显示各对象,文章使用它来构建C语言程序设计课程本体。

二、基于本体的C语言程序设计网络教学模型

(一)《C语言程序设计》课程本体的定义

课程本体就是对课程中知识点及知识点之间的逻辑关系的合理描述,提供可共享和重用的资源。其中,知识点可以是基本概念,控制语句,例题和练习等,根据《案例式C语言程序设计》教材的章、节结构及教学的目的和要求。应用本体技术,可将课程内容和其他教学资源定义为如下的形式:K=<(C),(R),(P)>在这里,课程知识本体为K,抽取出的概念集合为C,而C中各对象之间的关系集合为R,本体中的属性集为P,可分为数据属性(DP)和对象属性(OP)两部分。定义1:数据属性(DP)主要用来对某个知识点概念的含义和特点进行描述,没有行为支持。比如“常量”的定义和分类等属性既为数据属性。定义2:对象属性(OP)主要指知识点概念具有调用、运算和流程等特性,在对它进行描述时会用到其他概念。比如“函数”的定义、分类、说明、返回值、调用、参数等属性既为对象属性。

(二)《C语言程序设计》本体的构建

根据七步法和骨架法的基本思想,把《C语言程序设计》课程本体的核心概念分为三类,分别为C语言语法、课程资源和教学目标。其中C语言语法又分为数据类型、运算符、表达式、语句、函数、文件等。课程资源包括大纲、课件、视频、经典例题、练习、测试等。教学目标有教学重点、难点、基本要求等子概念。接下来,我们使用Protégé4.1编写C语言课程知识本体,其本体结构图如图2所示,把C语言中的知识点和关系用类、子类、属性形式化表示出来。

(三)基于本体的系统导航

本体模型构建以后,就可以将它应用在网络教学平台中。学生在学习某项内容时,平台同时可以显示该内容的前导知识和后续知识。比如,在学习“表达式”时,可以提供前导知识“运算符”及后续知识“输入输出语句”,并可根据学生基础和习惯等推荐一种适合的学习路径,以便学生进行自主的学习。

三、结束语

网络教学是一个非常重要的教学手段,但是平台中知识杂乱、重复现象比较严重,缺乏共享,难以提供良好的系统导航。将本体技术应用到网络教学中,可以有效地表示和组织知识,改善以上问题,以便学生更好的学习。

作者:赵晓萌 贾丙静 单位:安徽科技学院

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