基于领域本体与技术规范的多代理分布式智能教学系统互操作模型研究

For the insufficiency of lacking machine reasoning-oriented domain knowledge in the current specification-conformant intelligent tutoring systems and the undecidability of reasoning in the traditional predicate-based intelligent tutoring systems , and catching up with the trend of the current Internet teaching extension, this project plans to break and improve the model of traditional & specification-conformant intelligent tutoring system from the two aspects of knowledge mode and run-time mode. Firstly, this project plans to extend the student-oriented courseware knowledge mode of SCORM specification by domain ontology, add a general machine oriented ontology-baseddomain knowledge framework which reasoning is decidable, and its subject expert model, give the approaches to constructing the heavyweight domain ontology for intelligent tutoring, and design the domain ontology-based intelligent tutoring functional models of the limited nature language interface，automatic question & answering, and automatic generating contents & exam questions. Secondly, by importing the service oriented multi-agent, this project plans to design a distributed run-time mode that can dynamically balance the loads of cluster server for the intelligent tutoring models based on domain ontology. Finally, this project plans to completely extend the most typical SCORM specification and make it to support the target model, and validate the advantages of the target model by contrasting experiments with other similar systems.Ultimately, this project will attain an interoperable model with high intelligence and high performance for the distributed Web intelligent tutoring systems based on ontology and specifications, which gives important referrence to perfecting the international distance education technology specifications in the future.

针对目前规范化智能教学系统缺乏面向机器推理的领域知识与基于谓词逻辑的传统智能教学系统中推理的不可判定性，以及为适应当今网络教学大规模化的发展趋势，拟从知识模式与运行模式二方面，对传统与规范化智能教学系统模型进行突破与改良。首先，通过领域本体扩展SCORM规范面向学生的课件知识模式，增设一个基于本体、面向机器、推理可判定的领域知识框架及其学科专家模型，给出构建重量级智能教学领域本体的方法，设计出基于领域本体的受限自然语言接口、自动问答、内容与试题自动生成等智能教学功能模型。其次，引入多服务代理，为基于本体的智能教学模型，设计一个可动态平衡服务器集群负载的多代理分布式运行模式。最后，全面扩展最为典型的SCORM规范，使其支持目标模型；通过与同类系统的对比验证目标模型的优势。最终形成一个基于本体与规范、高智能与高性能的分布式智能教学系统互操作模型，可为今后国际远程教育技术规范的修订提供重要参考。

针对目前规范化智能教学系统缺乏面向机器推理的领域知识与智能教学系统中语义精度不高，以及为适应当今网络教学大规模化的发展趋势，研究了如何从知识模式、语义计算、自然语言处理与运行模式等多方面，对传统与规范化智能教学系统模型进行突破与改良，全面实现了项目的预定目标。首先，研究了通过领域本体扩展SCORM规范面向学生的课件知识模型，通过增设一个基于本体、面向机器、推理可判定的领域知识框架及其学科专家模型，给出了构建重量级、规范化智能教学领域本体的方法，设计出了基于领域本体的受限自然语言接口、自动问答、内容自动生成等智能教学功能模型，发表了一篇高水平的SSCI学术论文、申请了五个相关发明专利并获得了二个发明专利授权、成功开发了二个SCORM规范的OWL本体软件。其次，深入研究了基于领域本体与通用语义词典的中英文词语相似度及智能教学系统中的自然语言处理方法，有效提高了智能教学系统中语义精度与自然语言处理技术水平，发表了一篇高水平的SCI论文、二篇EI期刊论文、7篇中文核心论文及二篇会议论文，获得了三个软件著作权。再者，通过引入多服务代理，为基于本体的智能教学模型，设计了一个可动态平衡服务器集群负载的多代理分布式运行模式，申请了二个相关发明专利。最后，本项目的研究成果表明，在e-Learning教学系统中，基于领域本体、语义计算与自然语言处理技术是可以形成多种智能教学功能模型的，而且教学的规范化、智能化与大规模化是可以相互包容并整合成一个整体的，从而可为今后国际远程教育技术规范的修订提供重要参考。