一種基于知識地圖的資源檢索方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于知識地圖的資源檢索方法，用于幫助學習者快速定位至所需的學習資源，引導學習者學習；本方法包括以下步驟：（1）知識點整理；（2）知識地圖構建；（3）資源實體向知識地圖映射；（4）資源檢索與呈現(xiàn)。本發(fā)明檢索快速，定位精確。
【專利說明】—種基于知識地圖的資源檢索方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明是一種基于知識地圖的資源檢索方法，用于幫助學習者快速定位至所需的學習資源，引導學習者學習。
【背景技術】
[0002]信息技術的發(fā)展和網(wǎng)絡遠程教育的普及，使各種教育資源急速增長，學習者在網(wǎng)上搜索時往往會迷失在資源海洋中，找不到自己想要的資源。網(wǎng)絡資源庫的日益龐大，雖為網(wǎng)絡學習者提供更多學習資源的選擇，但同時增加了檢索資源的難度，找到目標資源變得困難。
[0003]傳統(tǒng)的學科資源檢索主要是基于關鍵詞方法,它的三種模型如布爾模型、向量模型和概率模型，簡單快捷容易實現(xiàn)，很長一段時間內(nèi)滿足著人們的需求，也是實際應用中使用得最為廣泛的檢索模式。但隨著資源庫不斷擴大，通過關鍵字檢索的結(jié)果僅僅是大量資源的堆積，缺乏課程內(nèi)容的整體性和系統(tǒng)性，層次不夠清晰，且在查全率和查準率等方面已經(jīng)不再能夠滿足人們的需求。
[0004]當今市面上已經(jīng)有很多網(wǎng)絡課程資源，雖然有巨大的資源庫作支撐、內(nèi)容豐富，但結(jié)構復雜不清，學習者無法辨識自己所學知識與資源庫的結(jié)構關系，無法選擇合適的學習路徑，容易造成迷航現(xiàn)象。所以如何組織海量網(wǎng)絡學科資源，為學習者提供良好的資源導航，已成為現(xiàn)階段開發(fā)組織網(wǎng)絡學科教學資源研究的熱點和難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術】中的資源檢索的現(xiàn)狀與問題，提出了一種基于知識地圖的資源檢索方法，該方法通過知識樹直觀形象地描述學科知識點間的結(jié)構及關系，學習者可輕松點擊知識地圖中某節(jié)點，方便地對學科資源進行檢索和瀏覽。知識地圖作為一種有效的知識表示工具，學習者可以通過直觀的方式來獲取、組織與呈現(xiàn)知識，實現(xiàn)資源的快速檢索，避免了檢索中的迷航現(xiàn)象，使傳統(tǒng)的基于關鍵詞的檢索，上升到模糊匹配、語義檢索的高度，提高信息檢索的效率，從而提高資源管理的水平和資源服務的質(zhì)量。
[0006]一種基于知識地圖的教學資源檢索方法，該方法包括:
知識地圖的構建，對知識大綱進行收集與整理，每個知識點都擁有自己的關系，如先驗知識點、后繼知識點或者子知識點，最終歸檔為Excel表格，上傳保存至數(shù)據(jù)庫，再由數(shù)據(jù)處理單元分析呈現(xiàn)知識地圖。
[0007]資源實體向知識地圖的映射，對各種資源進行屬性描述，標注其知識點，其描述標注信息存儲于數(shù)據(jù)庫資源描述表中。
[0008]選擇知識地圖中待檢索資源的節(jié)點，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)庫資源描述表檢索，進行模糊匹配，列舉出數(shù)據(jù)庫中此知識點及其子知識點的所有資源列表，最終呈現(xiàn)資源實體對象。[0009]在上述技術方案中，所述知識地圖的構建過程包括以下步驟:
第一步，知識點整理。首先列舉出本學科所有知識點，包括編號和權重，按層級的方式直觀標識各知識點的社會關系，如“父節(jié)點”、“先驗知識點”，通過層級父子關系尋找“后繼知識點”，形成Excel表格，包括的列有知識點編號，主要知識點，次要知識點，子次要知識點，子次要知識點，子次要知識點，先備知識點(PR)，是否為?？贾R點等。
[0010]第二步，壓縮并上傳Excel表格至數(shù)據(jù)庫知識點表中。由于Excel表格中表示五級知識點的1-5列只能有一列有數(shù)據(jù)，表格中存在大量空單元格，為了減少存儲數(shù)據(jù)，在將Excel數(shù)據(jù)導入到數(shù)據(jù)庫時進行壓縮，即數(shù)據(jù)庫大綱表只設一個知識點字段，但同時添加父知識點字段，用于標識后繼與層次關系。因此，數(shù)據(jù)表中的字段有知識點編號，知識點名，先備知識點PR，是否為?？迹腹?jié)點，當父節(jié)點不存在時用-1表示根節(jié)點。
[0011]第三步，讀取解析數(shù)據(jù)庫中知識點表，可視化知識地圖。用SQL語言讀取數(shù)據(jù)庫中知識點表，保存至程序的臨時表DataTable對象中，foreach循環(huán)進行逐條解析,并把知識點名賦值給TreeViewItem對象的header屬性，添加此對象到知識樹TreeView中，同時遞歸構建其子節(jié)點。
[0012]在上述技術方案中，所述資源實體向知識地圖的映射過程包括以下步驟:
第一步，資源實體常規(guī)描述。除了資源所屬知識點，每個數(shù)字資源都有多方面的屬性，
如資源編號、資源名、類型、下載所需積分、上傳時間、上傳者、重要程度等，形成資源實體記錄存儲到數(shù)據(jù)庫資源描述表中。
[0013]第二步，資源實體知識點描述。要實現(xiàn)根據(jù)知識地圖來查找資源，就要建立資源到知識地圖的映射關系，所以在每條資源實體記錄中加入知識點的描述，其知識點可關聯(lián)到知識點表中，建立表間關聯(lián)，為保證其準確性，此處只允許用戶選擇知識點而不允許輸入。
[0014]在上述技術方案中，所述資源的檢索與呈現(xiàn)過程包括以下步驟:
第一步，用戶發(fā)出檢索請求。知識地圖已向用戶直觀呈現(xiàn)學習的框架與流程，用戶根據(jù)已有知識選擇需要知識點，記錄此知識點名，將此請求和知識點名發(fā)送至服務器。
[0015]第二步，模糊匹配并返回查詢結(jié)果。服務器結(jié)合資源描述與知識點標記在資源數(shù)據(jù)庫中進行模糊匹配，如用戶選擇了“ [MJ1]有理數(shù)”知識點，程序讀取“ [MJ1”，然后在資源表中查找知識點名以“ [MJ1] ”或“ [MJ1-”開頭的資源，以資源列表形式返回。
[0016]第三步，資源呈現(xiàn)。根據(jù)上步返回的資源列表，以資源特有的格式呈現(xiàn)在用戶界面中，實現(xiàn)資源的在線顯示。
[0017]本發(fā)明對比現(xiàn)有的資源檢索方法具有以下優(yōu)點:
(I)知識地圖可視化，形象直觀。以可視化的方式顯示知識結(jié)構，學習者一目了然，能輕松把握知識框架的同時，也能快速檢索所需知識點資源進行學習，節(jié)約檢索時間，避免思路分散，提高學習積極性與連貫性。
[0018](2)整合學習資源。形成完整的、條理清晰的課程框架，利用知識地圖，整合各種學習資源，包括教學素材(如圖片、動畫、視音頻、文檔等)、課件、教案、課堂實錄、試題等，使得知識的學習不再局限于書本或參考書，而是擁有相關的專業(yè)知識庫，拓寬了學習者視野。
[0019](3)學習導航作用。在知識點與知識點之間建立關聯(lián)，并按層級方式進行組織，使無序的資源實體以有序的面貌呈現(xiàn)出來，幫助學生建立并鞏固合理的知識結(jié)構，引導學生學習，有助于提聞學習效率。[0020](4)快速檢索，定位精確。采用知識地圖和關鍵字的模糊匹配，能快速定位至所需資源，檢索效率高定位準。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明一種基于知識地圖的檢索方法分層結(jié)構圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實施條例中基于知識地圖的檢索方法的流程圖。
[0023]圖3為本發(fā)明實施條例中知識地圖的構建的原理示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明實施條例中資源實體向知識地圖的映射及檢索方法示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0026]如圖1所示，是本發(fā)明的分層結(jié)構圖。最底層為資源實體層，包括各種格式的教學資源，存儲在服務器上。中間層為語義層，是整個框架最重要的部分，實際是用數(shù)據(jù)庫存儲資源實體描述和知識點信息，形成資源描述表和知識點表。其中知識點表由各學科專家整理成Excel表格，經(jīng)壓縮解析導入到數(shù)據(jù)庫，記錄著知識節(jié)點的關系和資源向知識地圖的映射關系等信息。最頂層為顯示層，呈現(xiàn)根據(jù)知識地圖檢索出的資源列表。
[0027]如圖2所示，是本發(fā)明完成基于知識地圖的資源檢索與呈現(xiàn)的基本流程圖。
[0028]1.1知識點整理。獲取知識點，對知識點分類整理，標識各知識點間的關系，生成Excel表格。
[0029]1.2 知識地圖構建。解析Excel文檔至數(shù)據(jù)庫，通過程序讀取數(shù)據(jù)，可視化知識地圖。
[0030]1.3資源實體向知識地圖映射。描述資源實體并對資源實體進行標記。
[0031]1.4資源檢索與呈現(xiàn)。用戶發(fā)出檢索請求至服務器，服務器結(jié)合數(shù)據(jù)庫中描述信息進行模糊匹配，最終將資源結(jié)果返回以供用戶預覽。
[0032]以上所述基于知識地圖的資源檢索與呈現(xiàn)的過程中，知識地圖的構建是整個檢索與呈現(xiàn)的核心過程，知識地圖的質(zhì)量將直接影響學習者對學科框架的理解，決定檢索和學習的效率，其流程如圖3所示，基本步驟如下:
第一步，知識點獲取。學科老師列舉出該學科所有知識點和它的權重，是否為?？贾R點，按5層級排列在表格中，突出知識節(jié)點的“兄弟關系”和“后繼關系”。
[0033]第二步，對各知識點進行鏈接，找出各知識節(jié)點的先備知識點，形成隱形的向上網(wǎng)絡。
[0034]第三步，確定知識地圖的有效性并最終整理成Excel文檔，回顧組織知識點的定義、提取和鏈接的過程，檢查是否存在未發(fā)現(xiàn)、未確認的知識點，是否建立了正確的鏈接關系。最終包括知識點社會關系的Excel表格如下圖所示:
【權利要求】
1.一種基于知識地圖的教學資源檢索方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)知識地圖的構建 列舉學科內(nèi)所有知識點，對知識點進行分類和分層，使其相互鏈接形成知識網(wǎng)絡，并歸檔成Excel文檔，上傳保存至數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容分析呈現(xiàn)知識地圖； (2)資源實體向知識地圖的映射 對各種資源進行屬性描述，標注其知識點，其描述信息存儲于數(shù)據(jù)庫資源描述表中； (3)資源的檢索與呈現(xiàn) 選擇知識地圖中待檢索的節(jié)點，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)庫資源描述表檢索，進行模糊匹配，列舉出數(shù)據(jù)庫中此知識點及其子知識點的所有資源列表，最終呈現(xiàn)資源實體對象。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于知識地圖的資源檢索方法，其特征在于所述知識地圖的構建過程步驟如下: 第一步，知識點整理，列舉出本學科所有知識點，包括編號和權重，按層級的方式直觀標識各知識點的社會關系，通過層級父子關系尋找后繼知識點，形成Excel表格，包括的列有知識點編號，主要知識點，次要知識點，子次要知識點，子次要知識點，子次要知識點，先備知識點(PR)，是否為?？贾R點； 第二步，壓縮并上傳Excel表格至數(shù)據(jù)庫知識點表中，為縮小存儲數(shù)據(jù)，在將Excel數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫時進行壓縮，即數(shù)據(jù)庫大綱表只設一個知識點字段，但同時添加父知識點字段，標識其后繼與層次關系`，數(shù)據(jù)表中字段有知識點編號，知識點名，先備知識點PR，是否為?？迹腹?jié)點，當父節(jié)點不存在時用-1表示根節(jié)點； 第三步，讀取解析數(shù)據(jù)庫中知識點表，可視化知識地圖，用SQL語言讀取數(shù)據(jù)庫中知識點表，保存至程序臨時表DataTable實例中，foreach循環(huán)進行逐條解析,并把知識點名賦值給TreeViewItem對象的header屬性,添加此對象到知識樹TreeView中，同時遞歸構建其子節(jié)點。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于知識地圖的資源檢索方法，其特征在于資源實體向知識地圖的映射過程包括以下步驟: 第一步，資源實體描述，對資源進行多方面的描述，形成資源實體記錄存儲到數(shù)據(jù)庫資源描述表中； 第二步，知識點標注，在每條資源實體記錄中加入知識點的描述，其知識點可關聯(lián)到知識點表中，建立表間關聯(lián)，為保證其準確性，此處只允許用戶根據(jù)知識地圖選擇知識點而不允許輸入。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于知識地圖的資源檢索方法，其特征在于所述資源的檢索與呈現(xiàn)過程包括以下步驟: 第一步，用戶發(fā)出檢索請求，知識地圖已直觀呈現(xiàn)學習的框架與流程，用戶根據(jù)已有知識選擇需要知識點，將此請求發(fā)送至服務器； 第二步，模糊匹配并返回查詢結(jié)果，服務器結(jié)合資源描述與知識點標記在資源數(shù)據(jù)庫中進行模糊匹配，并從數(shù)據(jù)庫中提取用戶所需的資源數(shù)據(jù)，最終將資源信息結(jié)果以列表形式返回用戶； 第三步，資源呈現(xiàn)，用戶發(fā)出查看單個資源請求時，服務器分析資源格式，以資源特有的方式呈現(xiàn)在用戶界面中 ，實現(xiàn)資源的在線顯示。
【文檔編號】G09B29/10GK103605706SQ201310555427
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權日:2013年11月11日
【發(fā)明者】黃濤, 楊華利, 邢桂欣, 李小鵬 申請人:華中師范大學