案例教學中案例知識庫的設計與實現

引言

案例教學作為現代教學方法的一種，其依托豐富的既有案例。對拓展學員思維、活躍課堂氣氛、創新教學模式等都起著積極的推動作用。然而，案例資源涉及的知識面廣、學科交叉多、深度大，有的甚至比較復雜，難于被所有教師一一熟記和理解。針對這樣的困難，開發案例知識庫。輔以圖文系統，作為案例教學的輔助教學系統，有助于減輕教師的壓力，提高教學效率。

數據庫技術發展極為迅速。在各個領域都有較為廣泛的應用。目前，較為流行的關系型數據庫技術幾近成熟，其表中字段個數幾乎不受限制。字段類型豐富、可擴展能力強大靈活，系統易于維護與管理等一系列優點。為此，本文給出了運用數據庫系統構建案例教學所需知識庫的設計思想，存儲模式和搜索策略，將數據庫系統引入教學實踐，運用強大的知識優勢和資源優勢，可拓寬學生知識面。提升現代教學能力，提高教學質量。同時，案例知識庫的開發可為智能教學系統提供底層支撐。

一、案例知識的表示

所謂案例知識，即是指關于歷史范例所有知識的總和。它包括案例的條件、過程、結果等眾多內容。此類知識用面向對象、方法或框架系統可以較好地表示出來。然而，結構化知識表示的復雜性及可擴展能力受到限制，使得所建立案例知識庫存在著知識一致性難以保證、擴展能力有限、難于維護等不足。

針對案例知識表示的實際，可將案例知識等價轉化為一組知識的合取或析取，進而簡化知識表示結構。提高表示效用。事實上，案例知識一般由問題與處境、解答和后果三部分組成，其可由規則組合而成，雖犧牲了一部分計算效率，卻取得了案例知識庫的最好組織結構性和一致性。

二、案例知識庫設計

將案例知識用規則表示后，設計合理的存儲結構和搜索策略，才能控制所建立案例知識庫的規模。并使其具備較高的效率。通常情況下，某一或幾個領域的案例都存在或多或少的區別。為此，將案例劃分為本質區分類和非本質區分類，然后再對這兩類案例進行細分。

根據這一案例劃分，采用逐步細化的由頂至下的設計思想，即首先確定案例知識庫的頂層內容，按后再依次作必要區分和不必要區分，這就形成層次存儲結構。依次該層次存儲結構，利用區分原則和案例的關鍵字，可確定分級搜索策略。這樣，設計的案例知識庫在確保案例知識完備的同時，使其具有良好的組織結構性，進而便于之后的維護及擴展。

在案例庫的設計過程中，關鍵要把握區分原則和案例的關鍵字設計。只有作合理區分，才能使案例庫在最小規模控制下具備最大一致性。另一方面。過細區分使得案例庫規模呈指數增長，搜索效率降低，浪費計算機資源。關鍵字的設計直接關系到能否成功檢索到所需案例，必須充分研究案例，挖掘案例規則表示的共性。建立復合型關鍵字，即以一種關鍵字為主，另一種關鍵字為輔，必要時輔以逐條搜索機制，確保順利執行查找，搜索到相應目標案例。

三、案例知識庫的構建

依照案例知識庫設計思想，在層次存儲結構和分層搜索策略的基礎上，利用關系型數據庫，可以構建案例知識庫。這里，以關系型數據庫為平臺，目的是充分利用其表間的對應關系，精確定位規則的地址，避免重復搜索。另一方面，關系型數據庫的表示方法靈活，表中字段可以根據實際需要靈活運用。具體實現為：

(1)構建案例知識庫的整體框架。運用Acess數據庫，建立以層次存儲結構為主體。目標規則為存儲單元的框架。即建立起以區分表為頂層，索引表為連接，目標規則表為底層的儲存模式。(2)研究案例及其之間的區別，確定區分原則，建立區分表。通常情況下，案例以學科、類別、科目等為大類區分，再依此劃分隸屬級別，進而保證區分的正確性。其中，區分表存儲相應的目標規則索引、地址和解釋。(3)對案例進行初步分類，并尋求其中的內在一致性，建立索引表。索引表存儲目標規則的地址、字段等內容。(4)分析案例，將其等價抽取為規則，并作一定的合并、篩選、簡化，以知識塊的形式存儲于目標規則表。這里，根據實際問題的需要，將目標規則表拆分為兩張子表，即規則前件表和規則后件表。其中，規則前件表主要用來存放規則的環境、解答：規則后件表主要用來存放規則的解答和后果。這兩張子表間以規則的解答過程為鏈接。(5)案例知識庫的一致性檢查。對各表及存儲內容作逐條檢查，消除搜索的二義性，確保能準確查找到目標規則。(6)建立補充的沖突消解策略，消除由于潛在的知識一致性而帶來的沖突問題。

四、沖突消解

任何一個系統，無論其智能或自動化程度有多高，還是在設計與實現過程中如何注意各項細節，都存在這樣或那樣的缺陷。案例知識庫只是智能系統的底層支撐，它涉及知識間的沖突，為此，針對此問題建立的補充沖突消解策略如下所述。

根據知識聞的沖突性質，我們把只能減少、不可消除的沖突稱為第一類沖突；而把可以消除的沖突稱為第二類沖突。對于第二類沖突，在系統設計時就可能存在，其潛在的威脅是致命性的，可能會直接導致案例知識庫的失效。針對此類沖突，案例知識庫的沖突消解策略為：(1)賦予規則以優先級，在搜索過程中按優先級高低執行；(2)對同一優先級規則，按順序執行。

五、結論

案例知識庫的構建涉及知識的表示、存儲、搜索等一系列相關問題，是案例教學所要面臨的首要任務。本文運用關系型數據庫的優點，結合案例的特點，合理地設計了案例知識庫的結構，并給出了搜索策略和沖突消解策略，實現簡單，實用性較強。案例知識庫的構建充分發揮了數據庫系統在教學實踐中的作用，為教師們提供了教學平臺，有利于推動輔助教學系統的開發，從而提高計算機應用層次，提高教學質量。