高職教育信息化：綠色食品產業知識本體建構

李 劍 楊 薔 鄒曉輝

1(四川工商職業技術學院 四川 成都 611830)2(中美塞爾研究中心 北京 100871)

0 引 言

本文旨在探尋課堂協作建構綠色食品產業的知識本體的新路，而不僅僅是通過大數據和高等職業教育技術關注綠色食品及其產業定位等一系列具體問題。這項研究的重點是綠色旅游相關的綠色食品及其工業發展的專家知識獲取和術語本體優化。從設計到實施的綠色旅游課程計算機輔助教學的角度來看，如果說簽證、機票和住宿是國際旅游首當其沖的基本問題，那么綠色食品及其背后的整個產業鏈條就是需要進一步關注的核心問題。

在相關研究中，我們發現一整套數字化的高質量的綠色食品產業知識本體和術語手冊的建構有巨大的探索空間，是涉及面十分廣泛的研究領域。由于它們存在很多不確定因素，因此，非常需要對之做系統而深入的持續研究。我們發現大數據和高職教育信息化和智能化在這方面有相當大的發展前景。

高等職業技術院校的學生需要培養自己的學習、想象和創造的能力。職業技術大學的師生比普通大學的師生更關心綠色食品及其背后蘊涵的遠遠超出綠色生態意義的一系列問題，這是因為職業技術大學的旅游管理系和食品工業系的師生們更貼近綠色旅游食品產業。

1 綠色食品產業知識本體的建構方法

本方法首先明確以綠色食品產業知識本體為目標。進而分步精心篩選術語：第一類是大概率事件，通過機器學習驗證；第二類是小概率事件，通過人機交互驗證；第三類是特殊例外，通過專家知識獲取驗證。最后，發揮課堂教學與網絡科技的優勢線上線下結合反復測試。鎖定這樣的研究目標，將問題和解決途徑分為三類，最后將其納入實際的課堂教學實踐，在實習中可找到特殊的日常生活圈，設置各種應用環境，反復驗證每一個術語及其知識本體(發揮知識模塊精加工和智能化文本分析的技術優勢)。

這項研究方法的第一步是鎖定一個關鍵的平衡點：綠色食品的質量及包裝尺寸。它與生產和分銷中的許多問題有關。 一定要使用系統工程方法來仔細地逐一查看。第二步的焦點問題被分為三類，進一步縮小范圍。第三步是將前兩步的研究方法和結果納入實際的課堂教學的信息化和智能化實踐，找到日常生活目標特定的生態循環過程，以便在各種應用中做相應的評估。

1.1 研究目標：綠色食品產業術語知識本體

從圖1中可以看出，綠色食品的包裝與儲運至關重要。國際旅行海關對食品嚴格檢查和監管。因此，可否攜帶食品是旅行者所關心的，而且，便攜食品中可攜帶什么樣的綠色食品以及可攜帶多少的問題都可在其包裝上體現。因此我們將研究重點放在了綠色食品及其包裝產業的定位等一系列問題上，可降低它的諸多不確定性。以國際旅行(也包含國內旅行)為例我們只關注綠色食品的包裝、儲存和運輸的便利性，其中蘊涵對其質量的把控這一重點。由于各國的海關為了檢驗方便通常都不允許攜帶生物及其制成品(含綠色食品的主打內容新鮮食品)，這就不可避免地涉及到了生鮮物流的專門運輸渠道的開辟。人流和物流已成為關注焦點。

綠色食品的包裝、儲存和運輸及其規模，尤其是一次性或可重復使用的包裝(含各種容器)都是可測量和統計的。因此，把間接形式化方法引入到綠色食品及其產業定位的研究中，聚焦綠色食品產業術語知識本體的建構和計算機輔助的教學檢驗。圖1展示了我們設計的包裝、儲藏和運輸的綠色食品術語體系。

圖1 包裝、儲藏和運輸的綠色食品術語框架體系

1.2 檢驗知識本體的基本途徑

圖2展示了產出、加工、包裝和享用的術語框架體系，可以看出，雖然綠色食品的包裝仍處于關鍵位置，但該體系更有利于師生們做綠色食品及其產業知識本體建構。這樣，師生們就可從這四個方面逐一提煉相應的概念、原理、方法、工具、示例及應用場景和典型的代表人物的知識體系。鑒于職業教育信息化和智能化的進程不斷加速，師生們已具備隨時驗證每一個知識模塊的現代化技術條件。本研究歸納出了以下三類驗證途徑：

(1) 第一類驗證途徑 第一類是可預測的大概率事件直接通過機器學習來解決專家知識的獲取與驗證的問題。

通過食品包裝追蹤物流信息是一個高概率事件。因此，大數據技術的使用，可很好地在這一領域利用基于統計的機器學習和計算機輔助教學結合來驗證。食品安全及可追溯系統工程，通常可借助其包裝標識來完成。但存在兩類例外，直接從原產地提供給享用者的情形和直接從加工廠提供給享用者的情形。這是需要實際工作者特別關照的地方。課堂上我們采用不同的術語體系來加以區分，構成了產出、加工、包裝和享用的術語體系知識本體的規劃設計。由于各地方言和大眾的話語體都存在多語之間的區別(即對象或概念相同，但是其叫法或稱謂各異的情形)，我們在北京大學與中美塞爾研究中心合作的跨多學科知識中心聯合創新的兩個子項目上找到了結合點，通過師生人際協作，尤其是通過人機遠程合作，做知識模塊的精加工和智能化文本分析，逐一檢驗每一個知識點。

(2) 第二類驗證途徑 第二類是小概率事件，它僅依靠機器分批自動化處理是無法解決的，務必采用人機交互的方式來處理。

直接從原產地取來就吃的綠色食品對于國際旅游的大多數人來說就是一個小概率事件。食品加工業與食品包裝業相結合生產的兩類物流信息緊密聯系，大大地拓展了原產地綠色食品的銷量。因此，大小概率事件的交匯，已成為人機交互集中處理的重點。

該領域的研究證明，綠色食品的質量問題和市場不法欺詐行為往往伴隨著食品加工與包裝行業的弄虛作假。大學不能直接控制原產地的食品生產，無法直接控制食品加工和包裝行業的生產過程。但是，大學可通過規范的術語框架體系及其充實的知識本體制作來引導上述行業的人們，這是典型的逆向思維。從智能化文本分析和知識模塊精加工兩方面都可引領綠色食品產業及相關各個行業一道來建立完整的物流信息規范、標準和法律。這就是人機協作可發揮作用的關鍵領域。

若要實現綠色食品產業順利健康發展，應從原產地的食品產出、食品加工和食品包裝的產業鏈嚴格管控。該產業領域內外的大數據和高職教育創新的大數據可聯合發揮其應有的作用。

(3) 第三類驗證途徑 第三類驗證途徑著眼于特殊例外，通常只有依靠極少數的有心人和專家，然后通過專家知識獲取的途徑來開發相應的專用的人工智能系統，預防今后的同類例外再次發生。

哪種綠色食品適合哪種包裝(包括各種類型的大小包裝)已成為專家們需要思考的問題。當專家沒有做出判斷和區分的時候，機器很難干預。在這里，尺寸數據的組合是一個可控制的焦點，也是我們研究的一個重點。領域專家及其可開發的專家系統是這一步驟的研究重點和關注焦點。舉例來說，由于在每個學科、每個領域和每個行業都有自己的獨特性，因此，相應的專家尤其是長期地持久地始終如一進行相關研究的大專家就是極為稀有的人才。高等教育的特點就是高深知識探討和高級人才培養。中美合作創新基金支持的目前主要就是跨多學科知識中心聯合創新的兩類子項目：精選學科的知識模塊精加工和智能化文本分析。

1.3 教學實踐：發揮課堂教學與網絡科技的優勢

發揮課堂教學與網絡科技線上線下結合的優勢，反復測試綠色食品產業術語的每一個基本知識模塊。除了可發揮課堂教學實踐的獨特作用之外，師生們還可在實習中找到或設定各種實際應用場景，反復驗證每一個術語及其知識本體，充分發揮知識模塊精加工和智能化文本分析及其雙重形式化方略的科技優勢。進而，還可把焦點鎖定在綠色食品的質量及包裝尺寸這兩個關鍵點上，生產和分銷中許多問題都與此密切相關，可以通過人工設置或虛擬各種應用場景，進行必要的測試。

2 相關調查

本文圍繞綠色食品、綠色食品產業、食品生產、食品加工、食品包裝、食品享用等，做大量的有意義的調查研究。由此而產生的綠色食品產業教學大數據就可用于支持該產業的實際應用。大數據應用、教育及教育信息化與慕課進一步的發展趨勢預測，也是我們調查和關注的內容。

早期綠色食品被用作小動物的探索實驗[1]，科學家發現綠色植物性食品顯著影響雄性加州小鼠的生殖功能[2]。專家們發現米草屬的綠色食品生態工程可以產生各種生態和經濟效益，還發現草殘渣可用于培養蘑菇[3]。隨著人們對健康和綠色食品的需求持續增長，有必要尋找新的環保生物控制方法[4]。茶是在世界上消費最多的飲料，常用制備方法是浸泡在熱水中，這對于不同類型的茶是不同的。為此，專家們研究了六種茶在不同時間和溫度下的抗氧化性能[5]。可以看出，專家對綠色食品的研究和發現在不斷積累。

企業、政府和研究機構都可從大數據中獲得所需要的價值。政府決策和計劃指導通常需要更長時間，并通過包括官員、利益集團和普通公民在內的眾多不同行為者協商和雙方同意來進行[6]。

有專家提出一種新的大規模語義知識庫方法，用于情境化和豐富的意見挖掘，著重于Web智能平臺和高吞吐量的大數據應用[7]。還有專家強調，大數據已成為一個非常受歡迎的術語，特指高性能程序以指數方式生成大量的結構化、半結構化和非結構化數據[8]。其復雜性為大數據分析帶來了獨特的挑戰[9]。

醫食同源是中醫專家提出的一個獨特的研究方向。例如從芝麻中提取的天然黑芝麻黑色素顯示出SLN定位和癌癥光熱療法的潛力[10]。又如，專注于降血脂功能聯合使用的藥食同源強調其活性成分及其藥理作用，已發現一些具有低毒性和小副作用的某些藥食同源物種可調節膳食營養預防高脂血癥和心血管疾病[11]。

在早期，有專家專注于電子教育的風險，但與此同時人們還發現它有許多潛在的好處。研究還發現，在線教育繼承了教科書和傳統教學的諸多優缺點[12]。

在一些專業領域，人們不僅堅持遠程教育，而且做得也很好。例如，遠程病理學進展經歷了四個階段：靜態、動態、混合和整體幻燈片成像[13]。又如，專業人員的遠程協作受到高度重視，因為它們很重要并且已經取得了成果。再如，醫務人員必須能夠提供射線投影成像技術的準確性，可防止診斷錯誤。這都是對醫學圖像解釋教育的持續需求[14]。

慕課作為錄制的在線回放課程的有效性是一個懸而未決的問題，因為其完成率遠低于傳統的在線教育課程。因此，一些專家提出了基于信息系統連續期望確認模型的研究，對大規模研究中所收集的數據進行測試，探索慕課的意義。慕課受口碑的影響很大[15]。一些專家分析了76個隨機選擇的大型開放在線課程的教學設計質量。分析兩種類型的在線回放課程，對其教學設計質量進行了評估和比較。結果表明，盡管大多數在線回放課程都包裝良好，但其教學設計質量較低[16]。專家使用44個大型開放在線課程的獨特數據集，探討在線高等教育學生進入、參與、堅持和完成的關鍵節點。通過使用超過2 900個講座的210萬學生觀察到的情形，分析了學生、講座和課程級別的參與度、連續性和完成率，發現了一個引人注目和一致的時間模式：所有課程的第一周參與率迅速下降，但在課程的后幾周逐漸變得平緩[17]。隨著大型開放式在線課程開始成為高等教育的一部分，許多機構加入了慕課創建的競賽。然而，對于高校來說，慕課制作是一項繁瑣且昂貴的活動。出于這個原因許多大學已經開始探索和試驗混合項目，其中高校自己生產的和第三方慕課被重用并融入傳統課程[18]。

3 結 果

如果每門在線課程的學科知識本體都經過智能化文本分析，而且，也都達到了知識模塊精加工水準，那么，這就意味著：人們不必再僅僅是坐在那里被動收看在線回放課程，而是有許多專家和專家系統在后臺關注并支持的人機互動系統。它是跨多學科知識中心與相應的術語知識本體聯合支持的線上線下互動課程，還有相應的應用場景支撐，不再僅限于收看在線回放課程。

在人工智能和大數據時代，利用網絡信息技術，通過探索與綠色食品產業相關的一系列術語，形成的大數據和高職教育信息化和智能化技術[19-20]。

綠色食品作為一種物質食糧，是指從優良的生態環境中生產出來的安全、優質的食用農林牧副漁產品，按照綠色食品標準生產，實行全面質量管理和控制，獲得綠色食品標志。

從物質食糧到精神食糧的升華過程如表1所示。

表1 從物質食品到精神食品的比較

饑餓可分為物質和精神的兩種類型的饑餓；食品也可分為物質和精神的兩方面的食品。于是，就會有精神上的綠色食品。其重要性遠遠大于綠色食品及其生產的定位。確切說，當研究綠色食品這一術語體系的時候，我們發現了兩者之間的內在聯系。

4 結 語

基于課堂特定學科領域的知識本體建構過程中產生的大數據，不僅可通過傳統技術處理，而且可通過創新技術處理。基于術語知識本體的智能系統可直接用于研究一系列關注綠色食品及其產業定位的問題。本文研究獲得了一種簡便的方法讓師生們可在日常的教學活動過程中來參與以往只有訓練有素的極少數專家才能參與的專家知識獲取活動，甚至還可讓非計算機專業的師生也可大致掌握相應的技能，而不僅僅是記住和理解了相應的專業術語或領域知識。

下一步，本文將深入研究智能化文本分析的實際操作，進一步探索大概率、小概率、特殊例外現象的交叉混合情況。綠色旅游中的綠色食品產業知識本體建構，需要多個小組甚至多個班級、多個院校之間的合作，才有可能取得巨大突破。基于本文結果，可拋磚引玉，啟發師生們做出更豐富的嘗試和探索。