一种基于知识地图的资源检索方法
【专利摘要】本发明是一种基于知识地图的资源检索方法，用于帮助学习者快速定位至所需的学习资源，引导学习者学习；本方法包括以下步骤：（1）知识点整理；（2）知识地图构建；（3）资源实体向知识地图映射；（4）资源检索与呈现。本发明检索快速，定位精确。
【专利说明】—种基于知识地图的资源检索方法【技术领域】
[0001]本发明是一种基于知识地图的资源检索方法，用于帮助学习者快速定位至所需的学习资源，引导学习者学习。
【背景技术】
[0002]信息技术的发展和网络远程教育的普及，使各种教育资源急速增长，学习者在网上搜索时往往会迷失在资源海洋中，找不到自己想要的资源。网络资源库的日益庞大，虽为网络学习者提供更多学习资源的选择，但同时增加了检索资源的难度，找到目标资源变得困难。
[0003]传统的学科资源检索主要是基于关键词方法,它的三种模型如布尔模型、向量模型和概率模型，简单快捷容易实现，很长一段时间内满足着人们的需求，也是实际应用中使用得最为广泛的检索模式。但随着资源库不断扩大，通过关键字检索的结果仅仅是大量资源的堆积，缺乏课程内容的整体性和系统性，层次不够清晰，且在查全率和查准率等方面已经不再能够满足人们的需求。
[0004]当今市面上已经有很多网络课程资源，虽然有巨大的资源库作支撑、内容丰富，但结构复杂不清，学习者无法辨识自己所学知识与资源库的结构关系，无法选择合适的学习路径，容易造成迷航现象。所以如何组织海量网络学科资源，为学习者提供良好的资源导航，已成为现阶段开发组织网络学科教学资源研究的热点和难点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服上述【背景技术】中的资源检索的现状与问题，提出了一种基于知识地图的资源检索方法，该方法通过知识树直观形象地描述学科知识点间的结构及关系，学习者可轻松点击知识地图中某节点，方便地对学科资源进行检索和浏览。知识地图作为一种有效的知识表示工具，学习者可以通过直观的方式来获取、组织与呈现知识，实现资源的快速检索，避免了检索中的迷航现象，使传统的基于关键词的检索，上升到模糊匹配、语义检索的高度，提高信息检索的效率，从而提高资源管理的水平和资源服务的质量。
[0006]一种基于知识地图的教学资源检索方法，该方法包括:
知识地图的构建，对知识大纲进行收集与整理，每个知识点都拥有自己的关系，如先验知识点、后继知识点或者子知识点，最终归档为Excel表格，上传保存至数据库，再由数据处理单元分析呈现知识地图。
[0007]资源实体向知识地图的映射，对各种资源进行属性描述，标注其知识点，其描述标注信息存储于数据库资源描述表中。
[0008]选择知识地图中待检索资源的节点，数据处理单元根据数据库资源描述表检索，进行模糊匹配，列举出数据库中此知识点及其子知识点的所有资源列表，最终呈现资源实体对象。[0009]在上述技术方案中，所述知识地图的构建过程包括以下步骤:
第一步，知识点整理。首先列举出本学科所有知识点，包括编号和权重，按层级的方式直观标识各知识点的社会关系，如“父节点”、“先验知识点”，通过层级父子关系寻找“后继知识点”，形成Excel表格，包括的列有知识点编号，主要知识点，次要知识点，子次要知识点，子次要知识点，子次要知识点，先备知识点(PR)，是否为常考知识点等。
[0010]第二步，压缩并上传Excel表格至数据库知识点表中。由于Excel表格中表示五级知识点的1-5列只能有一列有数据，表格中存在大量空单元格，为了减少存储数据，在将Excel数据导入到数据库时进行压缩，即数据库大纲表只设一个知识点字段，但同时添加父知识点字段，用于标识后继与层次关系。因此，数据表中的字段有知识点编号，知识点名，先备知识点PR，是否为常考，父节点，当父节点不存在时用-1表示根节点。
[0011]第三步，读取解析数据库中知识点表，可视化知识地图。用SQL语言读取数据库中知识点表，保存至程序的临时表DataTable对象中，foreach循环进行逐条解析,并把知识点名赋值给TreeViewItem对象的header属性，添加此对象到知识树TreeView中，同时递归构建其子节点。
[0012]在上述技术方案中，所述资源实体向知识地图的映射过程包括以下步骤:
第一步，资源实体常规描述。除了资源所属知识点，每个数字资源都有多方面的属性，
如资源编号、资源名、类型、下载所需积分、上传时间、上传者、重要程度等，形成资源实体记录存储到数据库资源描述表中。
[0013]第二步，资源实体知识点描述。要实现根据知识地图来查找资源，就要建立资源到知识地图的映射关系，所以在每条资源实体记录中加入知识点的描述，其知识点可关联到知识点表中，建立表间关联，为保证其准确性，此处只允许用户选择知识点而不允许输入。
[0014]在上述技术方案中，所述资源的检索与呈现过程包括以下步骤:
第一步，用户发出检索请求。知识地图已向用户直观呈现学习的框架与流程，用户根据已有知识选择需要知识点，记录此知识点名，将此请求和知识点名发送至服务器。
[0015]第二步，模糊匹配并返回查询结果。服务器结合资源描述与知识点标记在资源数据库中进行模糊匹配，如用户选择了“ [MJ1]有理数”知识点，程序读取“ [MJ1”，然后在资源表中查找知识点名以“ [MJ1] ”或“ [MJ1-”开头的资源，以资源列表形式返回。
[0016]第三步，资源呈现。根据上步返回的资源列表，以资源特有的格式呈现在用户界面中，实现资源的在线显示。
[0017]本发明对比现有的资源检索方法具有以下优点:
(I)知识地图可视化，形象直观。以可视化的方式显示知识结构，学习者一目了然，能轻松把握知识框架的同时，也能快速检索所需知识点资源进行学习，节约检索时间，避免思路分散，提高学习积极性与连贯性。
[0018](2)整合学习资源。形成完整的、条理清晰的课程框架，利用知识地图，整合各种学习资源，包括教学素材(如图片、动画、视音频、文档等)、课件、教案、课堂实录、试题等，使得知识的学习不再局限于书本或参考书，而是拥有相关的专业知识库，拓宽了学习者视野。
[0019](3)学习导航作用。在知识点与知识点之间建立关联，并按层级方式进行组织，使无序的资源实体以有序的面貌呈现出来，帮助学生建立并巩固合理的知识结构，引导学生学习，有助于提闻学习效率。[0020](4)快速检索，定位精确。采用知识地图和关键字的模糊匹配，能快速定位至所需资源，检索效率高定位准。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明一种基于知识地图的检索方法分层结构图。
[0022]图2为本发明实施条例中基于知识地图的检索方法的流程图。
[0023]图3为本发明实施条例中知识地图的构建的原理示意图。
[0024]图4为本发明实施条例中资源实体向知识地图的映射及检索方法示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0026]如图1所示，是本发明的分层结构图。最底层为资源实体层，包括各种格式的教学资源，存储在服务器上。中间层为语义层，是整个框架最重要的部分，实际是用数据库存储资源实体描述和知识点信息，形成资源描述表和知识点表。其中知识点表由各学科专家整理成Excel表格，经压缩解析导入到数据库，记录着知识节点的关系和资源向知识地图的映射关系等信息。最顶层为显示层，呈现根据知识地图检索出的资源列表。
[0027]如图2所示，是本发明完成基于知识地图的资源检索与呈现的基本流程图。
[0028]1.1知识点整理。获取知识点，对知识点分类整理，标识各知识点间的关系，生成Excel表格。
[0029]1.2 知识地图构建。解析Excel文档至数据库，通过程序读取数据，可视化知识地图。
[0030]1.3资源实体向知识地图映射。描述资源实体并对资源实体进行标记。
[0031]1.4资源检索与呈现。用户发出检索请求至服务器，服务器结合数据库中描述信息进行模糊匹配，最终将资源结果返回以供用户预览。
[0032]以上所述基于知识地图的资源检索与呈现的过程中，知识地图的构建是整个检索与呈现的核心过程，知识地图的质量将直接影响学习者对学科框架的理解，决定检索和学习的效率，其流程如图3所示，基本步骤如下:
第一步，知识点获取。学科老师列举出该学科所有知识点和它的权重，是否为常考知识点，按5层级排列在表格中，突出知识节点的“兄弟关系”和“后继关系”。
[0033]第二步，对各知识点进行链接，找出各知识节点的先备知识点，形成隐形的向上网络。
[0034]第三步，确定知识地图的有效性并最终整理成Excel文档，回顾组织知识点的定义、提取和链接的过程，检查是否存在未发现、未确认的知识点，是否建立了正确的链接关系。最终包括知识点社会关系的Excel表格如下图所示:
【权利要求】
1.一种基于知识地图的教学资源检索方法，其特征在于该方法包括以下步骤: (1)知识地图的构建 列举学科内所有知识点，对知识点进行分类和分层，使其相互链接形成知识网络，并归档成Excel文档，上传保存至数据库，数据处理单元根据数据库中的内容分析呈现知识地图； (2)资源实体向知识地图的映射 对各种资源进行属性描述，标注其知识点，其描述信息存储于数据库资源描述表中； (3)资源的检索与呈现 选择知识地图中待检索的节点，数据处理单元根据数据库资源描述表检索，进行模糊匹配，列举出数据库中此知识点及其子知识点的所有资源列表，最终呈现资源实体对象。
2.根据权利要求1所述的一种基于知识地图的资源检索方法，其特征在于所述知识地图的构建过程步骤如下: 第一步，知识点整理，列举出本学科所有知识点，包括编号和权重，按层级的方式直观标识各知识点的社会关系，通过层级父子关系寻找后继知识点，形成Excel表格，包括的列有知识点编号，主要知识点，次要知识点，子次要知识点，子次要知识点，子次要知识点，先备知识点(PR)，是否为常考知识点； 第二步，压缩并上传Excel表格至数据库知识点表中，为缩小存储数据，在将Excel数据导入数据库时进行压缩，即数据库大纲表只设一个知识点字段，但同时添加父知识点字段，标识其后继与层次关系`，数据表中字段有知识点编号，知识点名，先备知识点PR，是否为常考，父节点，当父节点不存在时用-1表示根节点； 第三步，读取解析数据库中知识点表，可视化知识地图，用SQL语言读取数据库中知识点表，保存至程序临时表DataTable实例中，foreach循环进行逐条解析,并把知识点名赋值给TreeViewItem对象的header属性,添加此对象到知识树TreeView中，同时递归构建其子节点。
3.根据权利要求1所述的一种基于知识地图的资源检索方法，其特征在于资源实体向知识地图的映射过程包括以下步骤: 第一步，资源实体描述，对资源进行多方面的描述，形成资源实体记录存储到数据库资源描述表中； 第二步，知识点标注，在每条资源实体记录中加入知识点的描述，其知识点可关联到知识点表中，建立表间关联，为保证其准确性，此处只允许用户根据知识地图选择知识点而不允许输入。
4.根据权利要求1所述的一种基于知识地图的资源检索方法，其特征在于所述资源的检索与呈现过程包括以下步骤: 第一步，用户发出检索请求，知识地图已直观呈现学习的框架与流程，用户根据已有知识选择需要知识点，将此请求发送至服务器； 第二步，模糊匹配并返回查询结果，服务器结合资源描述与知识点标记在资源数据库中进行模糊匹配，并从数据库中提取用户所需的资源数据，最终将资源信息结果以列表形式返回用户； 第三步，资源呈现，用户发出查看单个资源请求时，服务器分析资源格式，以资源特有的方式呈现在用户界面中 ，实现资源的在线显示。
【文档编号】G09B29/10GK103605706SQ201310555427
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】黄涛, 杨华利, 邢桂欣, 李小鹏 申请人:华中师范大学