适应性网络教学中的知识库设计

摘要：知识库设计是一个功能强大的适应性网络教学平台的核心。本文首先介绍了智能知识库及其组成，而后对知识点的和类型进行了必要的阐述，最后提出了知识点的关系及关系的划分，给出了较容易追溯学生知识体系中的欠缺知识点关系的表示。

关键词：适应性网络教学；智能知识库；知识点关系

中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 16-0000-02

Knowledge Base Design in Adaptability Online Teaching

Wang Lei

(Zhejiang Guangsha Construction Vocational Technology College,Dongyang322100,China)

Abstract:Knowledge is a powerful design adaptive network teaching platform core.This paper introduces the intelligent knowledge base and its components,then the type of knowledge points and made the necessary exposition concludes with a knowledge point of the relationship and division of the relationship,given the relatively easy to trace the students knowledge of the lack of knowledge points expression of the relationship.

Keywords:Adaptability online teaching;Intelligent knowledge base;Knowledge point relationship

适应性网络教学系统关键在于能够对学习者的学习效果进行检验并能够给出相应的学习建议，从而实现学习过程的智能化适应性，主要功能包括：建立教学内容的智能知识库；学习指导和建议；学习导航；允许学生用自然语言与计算机导师进行交流；为学生创造交互协作学习的环境。

其中智能知识库存放传授给学生的课程专业知识，还能生成问题，对问题的正确解答以及求解问题的过程。该领域模型一般包含两方面的知识：一是有关课程的内容；二是有关应用这些知识来求解问题的知识，即过程知识。知识表示方法有语义网络（主要采用命题语义网络或数据语义网络）、规则等形式。

知识库又由静态知识和动态知识两部分组成。静态知识是指专业知识、考核知识、教学目标、教学过程以及教学策略专业知识。为准确合理地描述专业知识，需要对教学内容进行必要的分解，在此基础上给出各部分及相互之间关系的有关知，采用人工智能方法把这些知识转换成为计算机能够理解和传播的知识表达方式，这一过程称为知识表示。

考核知识是与检测教学效果相关的知识，包括课程知识体系各个部分的测试试题、评分标准、考核要求、考核方式、试卷分析、综合评介等。为推测学生的学习进度和学习效果提供依据，是教学策略实施的保障。

教学过程包括各部分教学内容时间的分配、学习要求、相关知识等。在教学过程的组织形式上是依靠学生的个体差异以及学生的学习习惯来决定的。

教学策略的功能是根据学生模型及具体的教学过程采取相应的方法，对学生的学习进程进行控制，或向学生提出学习建议。教学策略的选用由所教授知识以及学生的认知结构决定，具有严格的使用条件，即必须符合所学知识的要求，必须适合于具体的学生模型。教学策略元素是实现教学过程的基本元素，教学策略元素包括学习目标、教学顺序、知识的呈现方式、辅导原则、反馈方式、教学模式、诊断测试、练习类型、考核标准、评价规则等。

动态知识是系统运行过程中生成的临时性知识，这些知识是系统进一步运行的前提条件。包括推理过程中得到的中间数据、问题的中间结果、解题过程的记录等数据。

一、知识点的划分

良好的知识表示方法不仅可以合理、有效地将领域知识组织在一起，也能为系统提供信息查询，而且还可以帮助学生建立清晰的概念关系，建立的知识结构，提高问题求解能力。

知识点是教学活动过程中传递教学信息的基本单元，包括理论、原理、概念、定义、范例和结论等。其中最基本的在内容上具有不可划分性的教学单元称为原子知识点。由两个或两个以上的知识点组成的知识称为复合知识点。组成复合知识点的知识点可以是原子知识点，也可以是复合知识点。为了准确合理地描述教学内容，需要对其进行必要的分解。首先把整个教学内容分解成若干个单元知识点，各单元之间既相互独立又相互联系，然后再把各个单元知识点分解为若干个节知识，而节知识点又可再分为一个一个的教学内容的最小单元―原子知识点。分解时应注意保持知识点内容的完整性和一致性，这样就形成了一个树形的层次结构。

二、知识点类型

一个知识领域可以分解成若干单元，一个知识单元又包含若干个知识点[28]。知识体系结构的最高层为知识领域，表示特定的学科子域；中间层为知识单元，表示知识领域中相对独立的主题模块；每一个知识单元都是由一系列的知识点组成，一般认为知识点是不可再分的，是组成整个科知识的最基本的单位。知识点应该包含有一个关键字集便于查找和发现。知识点根据其教学目标类型，可以分为记忆性知识点、理解性知识点、应用性知识点、分析性知识点、综合性知识点、评价性知识点等。

适应性网络教学中的一级知识点、二级知识点、三级知识点的逻辑结构中除基本属性外还设置了知识性质、难度系数、题库中属于知识点的试题各类统计情况等属性。

知识点的性质与难度系数是个性化服务的重要依据。系统中知识点的性有掌握、理解、了解、补充四种，难度系数有易、较易、中等、较难、难五种，根据学生的学习情况，系统可以把相应性质、难度的知识点呈现在生面前。知识点性质与难度系数的引入使对知识点的划分更精确。

三、知识点之间的关系及知识点关系的划分

通过对知识点的分析，在领域知识库中，知识点之间存在着一种部分和整体的关系，称为组织关系。知识点之间的关系除通过知识点划分而获得的组织关系外，它们之间还存在着其所表述的内容之间前后相继的关系，称这种关系为依赖关系，依赖关系又称为支撑关系。

组织关系又称父辈关系，它是根据书本的组织对知识的划分而得到的。一个教学复合知识点由一个或多个教学元知识点或教学复合知识点组成，由几个知识点组成的复合知识点又称为父知识点，父知识点是子知识点的综述，这些子知识点从不同的侧面，不同的角度，不同的范畴围绕其父知识点进行阐述。其中父知识点一定是教学复合知识点，子知识点可以教学复合知识点也可以是教学元知识点，用函数GR（Pt，P2）表示。CR（Pt，P2）=1表示知识点P2是知识点Pt的一个组成部分[29]。

按照这种组织关系，领域知识库可以表示成一棵领域树，该领域树知识树具有以下特性：（1）层次越高，其整体性越强，即所囊括的内容越多，所表述的内容越抽象。（2）层次越低，其部分性越强，即所表述的内容越具体，所说明的只是问题的一个方面。

具有依赖关系的知识点在学习过程中具有一种必然的先后关系。一个知识点当前是否可学习往往取决于另一些知识点是否学习过，或者说后者是前者的预备知识，用函数DR（Pt，P2）表示。DR（Pt，P2）=1表示在学习和知识点P2之前必须学习知识点Pt，知识P2的学习依赖于知识Pt。

组织关系和依赖关系是知识点关系的两个方面，组织关系是通过对知识的划分得到的，是一种人为关系，依赖关系是知识点所表述内容之间的内在关系，它们从不同的角度反映了知识点之间的关系。知识点之间除单纯的组织关系和依赖关系外，它们之间还有可能表现为一种复合关系：兄弟关系和平行关系。（1）兄弟关系：具有兄弟关系的两个知识点有共同的父知识点，并且这两个知识点之间具有依赖关系，用函数BR（Pt，P2）表示。若BR（Pt，P2）=1则存在一知识点P使得以CR（P，P1）=1，CR（P，P2）=1且DR（P，P2）=1。（2）平行关系：具有平行关系的两个知识点有共同的交知识点，但这两个知识点之间不具有依赖关系，用函数HR（Pt，P2）表示。若HR（Pt，P2）=1则存在知识点P使得CR（P，P）=1，CR（P，P2）=1且DR（P，P2）=0。

组织关系反映的是知识点之间整体和部分的关系；依赖关系反映的是知识点之间的一种支撑关系。从组织关系的角度来看，整个知识库可表示为一棵领域树，从依赖关系的角度来看，整个知识库可表示为一个前向网络，它们从不同的侧面不同的角度反映了知识点之间的内在和外在的关系。

四、知识点关系的表示

知识是以树的形式从根节点逐层展开存储和呈现知识，即一门课通常是由若干一级知识点组成。一级知识点是一门课程中最抽象的一个层次，它下面包含了若干二级知识点。二级知识点是一个次抽象的层次，二级知识点又是由若干三级知识点组成。三级知识点是最具体和细化的一个层次，在教学过程中该知识点作为一个整体进行教授，对这而言三级知识点在内容上不可以再进行进一步的划分。它是在某一特定知识范围内最底层、最基础的知识点。

一般来说，学生在学习某一部分知识之前都要先学习它的预备知识，也称为基础知识，即知识之间不是相互孤立、毫无联系的，而是有一种顺序上的关系，这种顺序体现了知识之间的依赖关系。根据知识点之间的这种依赖关系，用如图1所示的树形结构来描述知识点及其联系。

图1：知识点树形结构

这种树形结构能反映知识之间的相互依赖关系，从某知识点开始，可以找到与该知识点有密切关系的所有知识点。要树中每一个知识点都赋予一个唯一的编码，编码采用包含上层知识点的树形结构。

如果学生在某一方面的知识掌握不好，可能不仅仅是这一个知识点的问题，还可能与前面学过的某些知识点有关。在树形结构中，表现为与父辈知识点有关，而与兄弟结点和孩子结点无关。通过上面分析，可以看到使用这种结构是很容易找到父辈结点的，即利用这种结构可以较容易追溯学生知识体系中的欠缺。

参考文献：

[1]钱宣,赵克,李凯.基于模块化设计思想的知识库设计[J].计算机工程与设计,2004,7

[2]吴源俊.软件工程主体知识结构―知识领域综述[J].信息技术与标准化,2006,2

[3]欧阳杨,陈宇峰,陈溪源,朱淼良.教育语义网中的知识领域本体建模[J].浙江大学学报,工学版,2009,9