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1民族教育資源本體構建方法

民族教育資源本體知識庫是基于本體技術的領域知識規范化與系統化的表示、組織與存儲，提供了機器可理解的形式化表示方法，實現了資源的語義描述。具體來講，本體知識庫首先應包含民族領域教育資源的重要概念，且這些概念需要涵蓋民族領域知識的方方面面；然后是定義層次結構、描述屬性及其關系、聲明知識領域的公理，便可以讓計算機在一定程度上理解民族領域知識，實現推理與判斷。民族教育信息資源領域知識庫與一般領域知識庫相比應具有一定的教學性，是為了有效支持學習者了解、學習民族文化而存在的，應能根據學生模型推送出具有語義的知識，輔助學生學習少數民族知識。基于此，在相關書籍與領域專家的支持下對民族教育信息資源提取知識點構建知識本體是必要的。目前已有的本體建模方法都不是特別完善，也沒有統一的標準。借鑒軟件工程方法學思想，民族教育資源本體知識庫的構建可以如下規劃：（1）本體規劃階段此階段需要明確構建此知識庫的意義，包括需求分析與總體設計兩大部分。（2）本體框架建立階段通過對各種建模方法與IEEE1074－1995標準的比較，采用“七步法”來建立本體框架。（3）本體形式化階段要使計算機能理解構建的本體，需要采用計算機所能理解的語言將本體表達出來，這就是本體的形式化，也可以理解為本體編碼的過程。（4）本體評價階段此階段主要是研究所構建的本體是否滿足正確性、一致性、可擴展性和有效性原則；本體中的概念類是否被清晰的定義；本體中的概念類、相關關系是否完整等，若不符合上述要求，則需進行修改。（5）本體進化階段本體構建是一個反復積累的過程，進化階段體現了本體構建的迭代本質，每迭代一次，本體就進化一次，得到一個更完善的版本。如上所述，可得出本體知識庫的構建方法如圖1所示。本著建模的通用性原則，考慮具體構建對象的特點，這為民族領域本體知識庫的構建提供了一種可借鑒的思路與方法。

2民族教育資源本體構建及其實現———以傣族教育資源為例

基于目前所能搜集到資源的豐富性、廣泛性、典型性特征，構建少數民族教育信息資源知識庫中擇優選取傣族為特定的研究實例。根據圖1詳細闡述傣族領域知識點本體構建過程。在傣族教育資源知識點本體的構建中，分析本體的領域范圍：以傣族領域范圍內的教育信息資源為研究對象，試圖建立傣族的領域本體知識庫；明確構建此本體的目的：獲取傣族教育信息資源中為大家所認可的共同知識點，建立相關關系，形成層次清晰的知識體系，為后續的應用提供底層數據和資源；明確本體的目標用戶：一是使用者，包括學生、教師、大眾；二是開發者，包括領域專家、本體開發人員、維護人員等。在描述語言方面，本文采用W3C推薦的OWL語言作為描述語言，Protege3．4．6作為開發工具。

2．1傣族教育資源概念的獲取在對知識概念搜集之前，需要先了解知識的基本類型。不同的教育學者根據不同的維度對知識的分類是不同的，基于“ACT－R理論［5］”，本文將知識分為關于事實的陳述性知識（declarativeknowledge）和關于如何完成各種認知活動的程序性知識（proceduralknowledge）兩種。在傣族領域的知識中，有哪些宗教、人口數是多少、聚集地等屬于陳述性知識；孔雀舞的學習需要先掌握基本舞步，然后根據音樂將舞步串聯，并加入個人情感，屬于程序性知識；這兩種知識之間是相互聯系的，陳述性知識是基礎，同時程序性知識的獲得有助于學習新的程序性知識。確定本體的目的、范圍后，便可從資源庫中提取關鍵詞匯，這類詞匯是傣族知識本體中用來表達知識的術語，可能成為概念類、屬性類或實例。通過相關專家的知識和書籍的參考，研究可得到部分詞匯：傣族概括、人口、人種特征、分布地、聚居地、散居地、發祥地、組成、分支、傣族歷史、傣族物質文化、工藝、建筑、寺塔建筑、民用建筑、服飾、男子服飾、女子服飾、頭飾、手飾、飲食、日常飲食、禮儀飲食、傣族精神文化、歷法、宗教、文字、藝術、文學、美術、舞蹈、音樂、宗教音樂、民間音樂、碧波孔雀、民間戲曲、民間歌曲、民間歌舞、孔雀舞、民間說唱、語言、風俗、婚俗、殯儀、禮儀、節日等。這些詞匯集合中可能會存在語義上的重疊或屬性無法確定，我們根據實際情況在類的確定及屬性設置的過程中進行嚴格控制，對原有詞匯進行添加、刪除、修改等。在實現過程中發現傣族領域中陳述性知識多于過程性知識這一特性。

2．2傣族教育知識概念的層次結構本體概念是廣義上的概念，它既可以是一般意義上的概念，也可以是任務、功能、行為、推理過程等，這些概念通常會構成一個分類層次。其中高層的類，代表著最抽象的實體概念。由于類具有繼承性，故子類繼承了其父類的抽象特征。知識間的繼承性，能使知識庫中的知識具有較小的冗余度，并使知識具有良好的重用性、共享性。比如，在OWL中所有的個體都是類OWL：Thing的成員，用戶自定義的類都是OWL：Thing的一個子類，比如“傣族”是“中國民族”的子類，并且會繼承“中國民族”的屬性與規則。本文在選擇類時是基于三個方面加以考慮的：一是基礎要求，從最初的詞匯集合中，根據該詞匯是否可以描述抽象的實體概念，是否代表著一類具有共性的實例的對象來判斷；二是學習理論要求，基于建構主義學習理論和層次網絡模型的信息加工理論，我們需要考慮知識點本身的概念性質和聯系，形成層次網絡的體系結構；三是權威性要求，參考《民族文化傳承與民族基礎教育課程改革》一書對民族文化的劃分（物質文化、精神文化、制度與習俗的具體定義）。應用到傣族的領域知識，整理出頂級概念類4個：“傣族概況”、“傣族精神文化”、“傣族物質文化”、“傣族制度與習俗”；二級概念類15個：“傣族人口”、“傣族人種特征”、“傣族分布地”、“傣族組成”、“傣族歷史”、“傣族宗教”、“傣族文字”、“傣族藝術”、“傣族語言”、“傣族工藝”、“傣族建筑”、“傣族服飾”、“傣族飲食”、“傣族風俗”、“傣族歷法”；三級概念類12個：“傣族文學”、“傣族美術”、“傣族舞蹈”、“傣族音樂”、“傣族寺塔建筑”、“傣族民用建筑”、“傣族日常飲食”、“傣族禮儀飲食”、“傣族婚俗”、“傣族殯儀”、“傣族禮儀”、“傣族節日”；四級概念類幾十個，這些基本的概念類可以完全覆蓋傣族的所有知識點。依據類的層次劃分的基本原則，對傣族領域知識點概念類進行層次結構劃分，形成本體類的樹狀結構，如圖2所示。

2．3傣族教育知識概念的屬性及關系構建本體的最大目的是為了實現資源的共享和重用，這就要求不僅能描述知識概念類，并能描述知識概念類的屬性及關系，支持學生的有效學習。具體到傣族領域屬性及屬性關系的確定，需要解決以下幾個問題：首先確定知識點所具有的通用屬性，包括一般屬性和教學屬性；其次要確定不同知識點所具有獨特的屬性；再次是有效進行屬性的分類與管理。為實現屬性的分類與管理，文中知識點本體與學習資源本體的屬性統一采用槽的描述方式。在王麗麗等對槽的定義與分類（屬性槽，關系槽，屬關槽，方法槽）基礎上，結合本文的屬性分類，我們提出了三類槽：屬性槽（對應數據屬性），一般為名詞；關系槽（對應對象屬性），一般為動詞；約束槽是對屬性槽和關系槽的限制，如槽值的類型、值域約束、關系的約束、公理的應用，一般包含在屬性槽和關系槽中，此方法優化了屬性的歸類和管理。本文中對知識點本體的屬性槽的確定是按上述理論分為了通用屬性和特有屬性。其中通用屬性又細分為一般屬性和教學屬性，需要說明的是通用屬性是所有知識點都應添加的，而教學屬性能輔助學生學習，比如若知識點的教學屬性難度系數較大，那么學習者可根據自身水平來決定是否學習該知識點。另外特有屬性的設置是為了方便不同知識點的屬性提取，從而從語義角度來實現知識點內容的描述。具體而言，所選取的通用屬性為：ID（知識點序號）、Title（標題）、Key（關鍵字）、Describe（復合知識或元知識）、Description（描述）等一般屬性；Type（知識類型）、Import（重要程度）、Ease（難度）、Sure（掌握程度）、Subject（學科）、Object（適用對象）等教學屬性。因為特有屬性的提取取決于具體的知識點，故節選傣族音樂舉例說明。在文獻中，李天成認為民族音樂可以從類型（民間音樂、文人音樂、宗教音樂、宮廷音樂）、民族、樂器、流傳（包括流傳地區、時期、人物、方式）四個屬性對其進行完整的描述。例如，“陽關三疊”可以進行如下的本體描述。曲名：陽關三疊｛類型：文人音樂———唱誦音樂民族：漢藏語系———漢語族———漢樂器：弦鳴樂器———彈撥弦鳴樂器———古琴流傳：時期———隋唐人物———創作———王維｝傣族音樂特有屬性的確定借鑒李天成的基本思想及傣族音樂自身所攜帶的特色屬性加以完善。在研究傣族音樂時，我們發現傣族音樂除具有通用民族音樂具有的四個類別屬性之外，還具有曲調、別稱兩個共同特性并添加到屬性類，無法提取為共同特性的內容可借用一般屬性中的“Description”來實現，只提取共有屬性是基于本體類的提取原則，其優勢在于能實現知識點最大的共享。由于類型屬性作為概念類提取的依據，并可以通過層次上下位關系、類的繼承體現到具體音樂實例中，故此屬性不必重復添加。綜上所述，傣族音樂特有屬性包括：民族、樂器、流傳、曲調。傣族音樂中民間歌舞類中的“孔雀歌”進行本體描述：曲名：孔雀歌is－a民間歌舞｛民族：傣族樂器：蕭流傳：｛地區：云南德宏地區時期：近現代人物：楊麗萍方式：譜記｝曲調：微調式傣語別稱：喊羅永｝•9•知識點間是相關聯的，知識點本體的完成，還需要通過關系槽的設定使其構成完整的系統知識，同時也要對內部關系進行描述，滿足建構主義學習理論的意義建構和層次網絡模型的信息加工理論。依據傣族教育信息資源知識庫的特色，先將關系槽定為建議前驅關系、建議后繼關系、相關關系三種；其次是知識點內容本身間的關系，鑒于傣族領域知識點不同于學科知識、具有很強的邏輯鏈接，故將其簡單的定義為父子關系、兄弟關系兩種。

2．4傣族教育知識本體實例實例的創建是將獲得的知識類創建一個實例，實現屬性槽、關系槽、約束槽的賦值與界定，為本體框架構建的最后一步。理論上本體實例的創建可以通過三種方式實現［8］：一是利用Protégé工具的Individuals界面來創建；二是利用系統的批量導入來創建，主要是通過Jena的API將處理過的電子表格（Excel）實例數據直接導入本體庫；三是利用系統創建本體實例，是通過Jena的API編程實現。本文采用第一種方式來實現實例的創建，以音樂實例“碧波孔雀”的創建進行舉例說明。此過程分為兩步：首先選擇知識點中的音樂類創建實例“碧波孔雀”；然后填充槽及槽值，得到圖3

3結論

通過借鑒前人的本體構建方法，利用軟件工程思想，提出了一種民族教育資源本體構建方法，并以傣族教育資源本體構建及實現為例，詳細介紹了民族資源本體的具體構建過程，包括民族資源本體體系的建立、民族資源本體屬性和關系的定義、民族資源本體實例的創建，并利用Protégé3．4．6實現了該民族資源本體。將本體技術引入到少數民族教育信息資源知識庫的構建，實現了少數民族教育資源的知識重用和共享，因為本體作為一種知識表示方法，能夠描述少數民族教育信息資源中的知識語義關系，使計算機能加以理解，從而更有效地整合和共享少數民族知識。我們下一步的工作是不斷完善民族教育資源本體系統，特別是本體評價和本體進化，來對知識庫中的知識進行一致性檢查和推理。

作者：孫瑜徐天偉陳娟娟單位：云南師范大學信息學院