基于本体的语义检索在网络教育资源中的研究与设计

陈坚

摘 要：通过引入本体技术，建立一种稳定性强、安全性好的基于语义的检索模型，可以实现对网上大量的没有统一分类、无序混杂的网络教育资源的检索。该文在阐述语义网、语义检索、本体构建、元数据标准等关键技术基础上，分析了本体与元数据的关系，给出了基于本体的网络教育资源语义检索系统的设计模型。

关键词：本体 语义检索 网络教育资源

中图分类号：TP391.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（c）-0186-01

在进行信息检索时，用户希望系统过滤掉不相关的无用信息，尽快的检索出所有感兴趣的信息，从而获取最有价值的信息，这样可以最高效的解决问题，这就要求检索系统在能够准确的理解用户的信息的同时还需要具有关于检索信息源的语义知识。在上述的要求下就出现了以本体论作为核心构建，基于语义的信息检索系统。

1 关键技术

1.1 语义网

语义网实质上是多种现存技术结合构成的有机整体，就是能够根据语义进行判断的智能网络，实现人机之间的无障碍沟通。语义网的技术层次架构分为七层：Unicode和URI层、XML+NS+xmlschema层、RDF/RDF Schema层、本体层、逻辑层、证明层、信任层。

1.2 本体

本体的建模元语由概念（或类）、关系、函数、公里与实例这五个部分构成，但并不是简单的组合，这些构成的元素间也有着内部联系。能够有很好的构建本体的方法，就能使本体更好的发挥作用，这就要求本体构建方法研究也就显得极为重要。已有的本体构建方法有七种，与IEEE标准比较，七种方法中七步法优于IDEF 5法等其它几种方法。

本体和元数据都是用于处理网络信息的方法，在信息检索与领域知识的组织管理上有着重要的意义。元数据是关于WEB资源和其它一些实体的机器可理解的信息。由于元数据的作用，可以在元数据的基础上构建本体，并能构建出符合规范的本体。利用现在教育领域中已有的元数据规范的优势，采用七步法构建领域本体。七步法构建本体的步骤与元数据的映射关系如表1。

对于语义检索，根据建立的知识点和资源的语义以及两者关系，结合本体规则推理和向量空间模型来计算相似度；在向量空间模型的基础上引入本体对用户查询进行语义扩展，进而将相似度分为概念和属性两个方面来综合计算，来实现检索算法。

2 系统设计

影响网络教育质量的关键性问题是教育资源的管理与使用，这就要求在对教育资源进行管理和使用中语义检索系统应采用先进的本体技术并要具有以下功能。

教育资源检索功能：根据用户给定查询条件，采用本体技术，查找资源库中已有的各类教育资源；教育资源管理功能：教育资源的本体管理和对各类教育资源进行管理，具体包括对教育资源的增、删、改、查的功能。

以上述的技术与方法为基础，设计的基于本体的网络教育资源语义检索系统模型如图1。

语义检索系统可以分为以下模块来进行设计：

（1）用户模块：用户模块包括用户基本操作页面及检索请求（查询输入），系统可以分为拥有三种不同权限的用户，分别是：学生（普通用户），可以浏览并检索网络资源的功能，还可以对自己的资源进行增、删、改、查的功能；教师（高级用户），可以浏览和检索全部网络资源、管理学生用户以及管理自己资源的功能；管理员（超级用户）拥有检索和浏览全部资源及管理全部资源的功能权限。

（2）检索模块：这部分的模块功能包括分词处理、生成查询向量、生成语义资源向量以及检索处理（计算相似度）几个部分：①分词处理：可以采用汉语词法分析系统ICTCLAS进行处理，其主要功能包括中文分词；词性标注，命名实体识别并支持多种编码格式等功能。②生成查询向量：这部分的功能是为语义检索做准备，会将分词处理的结果，根据语义化查询向量的方法，生成语义化的查询组。③生成语义资源向量：这部分的功能是为语义检索做准备，会根据用户的需求，给建立好的资源本体中的资源属性赋予权值，生成语义化的资源向量。④检索处理：这部分的功能是根据检索的算法，计算语义化查询向量和语义化的资源向量的相似度，检索出满足条件的资源，再根据相似度的计算方法分别计算概念相似度和属性相似度，来确定最后的相似度。

（3）本体管理模块：本体是语义检索的基础，是整个系统中就最为重要的模块。可以通过本体管理工具Jena API来实现。

（4）资源管理模块：该模块与本体管理模块相连包括资源本身的管理和资源描述的管理，其中资源描述的管理在本体的管理中实现。

3 结语

稳定性、安全性好的网络教育资源语义检索系统，能够帮助使用者全面地掌握有关的必要信息，增强决策的科学性；提高信息利用的效率，缩短获取信息的时间，提高了工作效率，增強信息意识，熟悉检索技巧，提高科研工作的成功率，进而促进整个社会的进步和发展。

参考文献

[1] 林贵霞，胡德敏.基于本体的语义检索模型设计与实现[J].微计算机信息，2011（3）.

[2] 郭广军，王剑波，游新娥，等.基于本体和语义网的网络教育资源检索研究[J].华中师范大学学报（自然科学版），2011（4）.