本體知識地圖在教學中的應用——以測繪工程專業為例

張軼輝

（中南林業科技大學，湖南 長沙410004）

現如今，知識作為人工智能的重要分支，是對世界中客觀存在物的一種系統性的描述。本體知識地圖作為一種智能性的教學系統，往往需要借助與計算機輔助教育和人工智能學科實現的一種綜合性教學。對于測繪工程專業而言，本體知識地圖在教學中的應用，不僅僅將促進了機器的理解，同時也將知識共享和互操作的問題加以解決，對于測繪工程專業學生技能提高有著一定的積極作用。

1 本體知識地圖的相關基本理論

所謂的本體，主要起源于哲學的領域，是對世界上客觀存在物的一種系統性的描述。伴隨著計算機技術和信息技術的飛速發展，本體逐漸成為知識獲取的核心環節。長期以來，本體在計算機科學等眾多領域有著廣泛的應用。

本體知識地圖主要是對抽象客觀世界中的一些現象的概念進行模型的轉化，這種本體知識地圖不僅僅有著一定的明確性和形式化，同時也有著一定的共享性，主要是將共同認可的知識加以體現，并對相關領域中公認的概念集加以反映。總而言之，本體知識地圖主要是一種可以形式化的一種知識，同時也是一種具備管理知識的知識，這種特殊的本體知識地圖更是本著極其特殊的應用系統，有著極為廣泛的應用。

2 本體知識地圖構建的主要技術

本體知識地圖構建過程中，往往有著一定的技術特征，本文首先分析了本體知識地圖構建過程中所遵循的基本原則，并對其方法作了簡單的講解。

2.1 原則

本體知識地圖構建的過程中，同樣也要遵循一定的基本原則，一方面就要遵循明確性和客觀性的基本原則，另一方面就要遵循可擴展性和最小編碼偏差的基本原則，其原則往往有著一定的指導性，做好領域的分析和概念的增加，并保證本體知識地圖構建有著一定的規范化和科學化。

2.2 方法

本體知識地圖構建中，往往需要借助于教學軟件，同時也要借助于手工的方法，實現本體知識地圖的共享性和互操作性。軟件開發生命周期中的IEEE1074-1995標準，在某種程度上并不是本體構建方法的標準，僅僅是一種知識工程領域中的軟件開發方法。在本體知識地圖構建的過程中，往往需要對其需求進行綜合性的分析，并對領域本體的建設實施，最后就要做好形式化的編碼以及確認評價。

3 本體知識地圖在工程測繪專業教學中的應用

對于工程測繪專業教學而言，更要結合專業的特色和專業學生的學習心理狀態，并做好本體知識地圖的綜合應用。

3.1 需求分析

本體知識地圖在工程測繪專業教學中的應用過程中，就要做好需求的分析。就工程測繪專業教學而言，其信息檢索系統緊緊是對簡單的關鍵詞進行搜索，并沒有綜合的考慮測繪專業領域相關的知識。當前工程測繪專業知識教學中，主要是由多個知識點組成的，而知識點之間往往存在各種各樣的聯系。在外部知識排序的過程中，就要對內部排序的基本因素進行詳細的了解，做好基礎的需求分析。語義檢索過程中，更要將用戶檢索請求的本體化全面提高，借助于本體知識地圖進而將關鍵詞檢索的局限性打破，將本體層次的檢索實現，并將檢索的覆蓋率和精度全面提高。

3.2 教學系統的設計

工程測繪專業教學系統設計中，主要是對B/S模式加以采用，并結合J2EE框架的系統體系結構加以實現，學生和教師借助于瀏覽器，并對Web接口以及Web頁面加以采用，其服務器端更是對多層體系架構設計加以采用。這種教學體系設計的系統結構圖主要有用戶組、管理員組、語義查詢接口、學習資源采集接口以及數據結構本體等，其層次分別有瀏覽器用戶層、視圖表現層、應用服務器中間層、數據存儲層以及操作系統層和網絡層等。

檢索的過程中，主要是采取直接輸入的方式，并對有意義的關鍵詞取出，查詢實現的過程中，盡可能的保障其有著一定圖元素集合，并借助于可視化的形式，將圖元素集合加以表現。

3.3 工程測繪專業教學中本體知識地圖的建模過程

依據工程測繪專業教學中的具體情況，對工程測繪專業教學的結構領域加以確定，進而對本體知識地圖進行建立，并實現對教學和學習的一種輔助，通過借助于系統將學生的學習水平和實際的教學推理機制實現，并將學生將要學習的知識內容加以展現，幫助學生對學習中需要查詢的知識進行查詢。為用戶將精確的查詢結果提供。

這種本體知識地圖系統的用戶主要有最終用戶和教師教學管理人員兩種。所謂的最終用戶也即是使用者學生，而教師和教學管理人員則是資源的一種加工者，并借助于提供的接口和網絡，對本體知識地圖庫進行豐富，進而為學生服務。本體知識地圖在實際的建模過程中，往往需要長期的進化和改進，通過借助于數據庫存儲本體作為后臺，將OWL接口作為前端，輸出輸入文件格式采取OWL格式，有利于對當前的Web信息進行綜合性的描述。

本體知識地圖在構建的過程中，就要將測繪專業領域相對重要的概念和關系提出，并將其作為進化的一種中職，在各個專家的深層次交流之后，進而對測繪專業課程的核心主體進行初步的建立。在當前工程測繪專業教學而言，就要對現有的課程本體知識地圖相關概論進行嚴格的分析，并借助于計算機網上技術，對本體進行構建，盡可能的對大量的圖片和文字信息等資料進行搜集，借助于教師的教學經驗，做好教學內容的綜合性分析，盡可能的對部分知識點的結構圖進行總結。通過對各個知識點之間的關系進行全面的了解，并對教學內容的大部分重要知識獲取，借助于計算機算法的基本設計知識，實現教學內容和教學專家之間的溝通交流，并將內容學習的本體知識地圖進行建立，將個別化學習提供給學生。

3.4 工程測繪專業教學中本體知識地圖的應用實現過程

工程測繪專業教學中，本體知識地圖主要是針對學生學習的基本特點和教學情況，借助于現代化信息技術和計算機技術，進而對教學內容的基本概念進行分析和確定，并確定教學的基本方法和教學的技巧，并對教學之間的關系進行分析，對知識的語義模型進行建立。工程測繪專業課程作為一門專業性的技術課程，在整體課程設計中更要對各個章節之間的銜接綜合性的考慮，并在實際的實施過程中，做好對信息的收集和處理工作。

本體知識地圖在工程測繪專業教學中的應用過程中，通過對數據結構、線性結構樹形結構等加以采用，進而對測繪專業相關的教學內容進行確定。數據結構主要是對現實世界實體數學模型的一種描述，并借助于計算機操作實現的過程。而線性結構主要是對結構中數據元素的對應關系的一種描述，并保證對應關系中有著某種程度上的關聯。

教學過程中，本體知識地圖查找時，就要借助于某一確定的關鍵詞，實現知識的搜索和教學，更要確定重要性的關系。對于工程測繪專業而言，其課程教學和學習過程往往有著一定的特殊性，而教材不僅僅對教學單元作了主要的安排，同時對于教學的進度也做了不同程度上的安排，而教學關系確定時，更要嚴格的按照于教學的知識點，并對教學之間的基本概念和相關的方法加以確定。

學習資源和測繪專業數據結構的相關知識點更要做好分開的設計，測繪專業教學知識點背景知識、主要內容以及教學的主要特點均要進行詳細的說明，對于工程測繪專業學生而言，更要結合知識的難以程度進行劃分，盡可能的將教學知識的難度不僅僅要有著非常簡單和簡單兩個劃分，同時也要劃分為中等、困難和特別困難等級。對于相對典型的目標用戶而言，盡可能的將知識點學習的時間延長，并做好知識點角色用戶的劃分，合理的描述學習資源，對相關知識點的關聯屬性進行建立，借助于網狀結構，實現知識點和資源的連接。

總而言之，工程測繪專業教學中本體知識地圖的應用，不僅僅為學生的知識學習提供了一定的便利，同時對于教師教學質量的提高和教學效率的提高也有著一定的積極影響作用。

4 結語

隨著時代經濟的飛速發展，工程測繪專業教學更加注重學生綜合性技能的培養，在當前的工程測繪專業教學中，本體知識地圖作為一種針對性的教學系統，并借助于計算機技術以及信息技術和網絡平臺，通過對測繪工程專業相關的知識重點難點進行本體的構建，并實現一種智能性的教學軟件系統，在當前的時代的推動下，實現先進性、科學性以及技能性的教學，并培養出一批專業素質過硬以及技能精湛的測繪專業人才，不僅僅推動了現代化工程測繪專業教育的發展，同時也加快了我國工程建設發展的進程。

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