基于用户学习的知识组织研究_陈勇跃

陈勇跃1,夏火松1,张会平

2

(1 武汉科技学院,湖北 武汉 430073;2 成都电子科技大学,四川 成都 610054)

基于用户学习的知识组织研究

*

*本文为湖北省统计科研计划项目(项目编号:H B092-33),

湖北省教育人文社会科学研究项目(项目编号:

2009q069)和国

社会科学基金项目(项目编号:07BTQ010)的研究成果之一。

摘 要:本文提出了基于用户学习知识组织的思想,通过运用可视化技术,实现从信息的抽取、知识的获取、知识组织到知识评价、知识存储的一体化知识链过程,探讨了用户在学习过程中自我组织知识的

思路。

关键词:用户学习;知识组织;可视化

Ab stract :T h i s pape r propo ses an idea of know ledge organ i zati on based on use r learn i ng By the use o f v isua-l izati on techno l ogy ,an i ntegrated kno w l edg e chai n from i n f o r m ati on ex tracti on ,know ledge acquisiti on ,kno w l edg e or -gan ization t o know ledge eva l uati on and know ledge storage is f o r m ed T he paper also d i scusses the user s t h i nki ng on sel-f o rganizi ng kno w ledg e duri ng his learn i ng process

K ey w ords :user learn i ng ;know ledge org an izati on ;v isua li zati on

随着网络技术的发展和知识经济的到来,导致了学习对象和模式的改变,学习的群体不再只是青年学生,而是社会大众;学习模式也转变为传统教学与任意的地点和时间,通过网络自选学习资源相结合的模式[1-2]。面对这些改变,数字图书馆、科研机构及企业的电子学习平台中,单纯基于信息资源的服务形态和将信息系统与用户信息利用过程相隔绝的局限,已愈来愈不能够满足用户日益变化的信息需求[3]。用户需要灵活地处理信息、快速获取知识、实现交流协作,以便能有效利用信息和知识来解决问题。

目前虽然大量的信息技术和工具在信息服务机构中得到了应用,使我国的信息和知识资源的开发和利用水平得到了大幅提高,增强了用户知识获取的能力,推动了整个社会的知识发展,促进了知识创新。

但是,现在的信息服务模式和平台还远远不能满足用户的学习需求,主要表现在:

在当前的信息服务平台

下,没有一个灵活的E -lea rning 平台和机制,用户不能灵活地自我组织和处理信息资源,也不能利用知识表示工具对所学习的信息资源进行知识组织,如文献归纳总结、注释及发表自己的观点和看法等。从而阻碍了用户学习过程中隐性知识到显性知识的转化、传播及共享。 现在的信息服务平台,主要以信息查询服务为主,很少构建用户

学习平台和引入用户学习机制,以致很难实现用户间的协作交流和学习。 目前信息服务机构的信息与知识组织以管理员手工方式和信息管理系统为主,很少引入用户的学习机制来进行知识的组织。因此提供的服务比较单一,主要以信息服务为主,没有把用户学习的知识融入现有的信息体系结构中,很难提供真正意义上的知识服务与知识检索,更不能实现信息与知识间的对应检索。 信息与知识可视化技术应用不够,用户不能快速地、机动地寻找自己所需要的信息,不能一目了然地发现数字资源间的相关关系。而且不能从一个领域的角度来了解其发展现状和热点[4-5]。

面对这些问题,信息服务机构如何利用信息技术和基础理论更好地开发和利用现有资源来满足用户的信息和知识服务需求,已经成为了人们日益关注的问题。因此本文提出了一个基于用户学习的知识组织模型。

1 基于用户学习的知识组织模型

基于用户学习的知识组织模型结合了E -l earni ng 平台、可视化技术,通过学习用户运用知识表示工具对所学的信息库资源进行知识组织,构建知识库,并通过映射技术实现信息资源库与知识库的互操作。

基于用户学习的知识组织模型提供了4个平台入口:信息检索入口可以实现信息的检索;知识导航入口能够帮

助用户了解当前研究领域的热点及文献间的关系,便于用户扩展查询,快速定位查询信息;学习平台入口提供用户一个电子学习的环境,通过不同的学习模式,用户可以自

我地组织所学的知识。知识检索平台提供知识检索,其中通过信息检索或知识检索入口,可以实现知识和信息的对应检索。见图1

图1 基于用户学习的知识组织模型

基于用户学习的知识组织模型包括三部分,一是通过信息抽取对信息资源库中的资源进行知识组织,构建领域知识概念图和知识导航图,便于用户准确定位所要学习的知识。二是用户对所学的资源进行知识组织,形成知识库,便于其他用户学习参考。三是实现用户学习知识库与信息资源库中的知识与信息间的互操作。

1)领域知识概念图与知识导航构建。领域知识概念图与知识导航图主要作为用户学习的导航工具。在构建之前,首先利用信息资源库的题录功能和全文下载功能,获取题录信息和全文下载地址,形成XM L 文档索引,通过自动标引处理将它们保存在文档信息知识库中。 领域知识概念图构建:通过对文档信息库的题录信息进行概念抽取,挖掘概念间的相关关系,并通过可视化技术将概念直观地展示出来,便于用户了解所研究领域的研究现状和热点。 知识导航:运用可视化技术形成关键词网络和关键词分布图,便于用户扩展查询请求,并快速定位所需的文献。

2)基于用户学习的知识组织。这部分内容主要是用户在E -learn i ng 平台环境下,选择不同的学习模式,通过领域知识概念图和知识导航图,选择需要学习的文献,对所学的信息和知识进行知识组织,运用语义工具(如概念图、思维导图等),描述学习过程中产生的知识,包括

信息的内容结构、学习心得、笔记、某一问题的看法、注释及对知识库中知识的提炼。学习模式可分为单用户学习和协作学习。在学习和讨论过程中通过语义工具,构建一个具有层次性、关联性的知识结构,最后把这些成型的知识存储在知识库中。而且不同的用户在学习的过程中,能对这些新的知识不断地进行评价和推演,剔除错误的概念和知识,把精炼的新的知识融入并存储在知识库中。通过这种方式,用户在不断地获取知识的同时,也不断地创新知识,形成了一个不断完善的知识链过程。

3)信息资源库与知识库间的互操作。它主要实现用户所学的信息资源与学习过程中产生的相应知识间的对应操作。它实现的主要思想是通过对文档存储地址和知识存储地址形成的地址映射表、对信息和知识概念抽取形成映射概念词典以及本体技术等来实现信息资源库和知识库间的互操作。

2 基于用户学习的知识组织模型开发工具

模型开发过程中主要实现的功能包括自动标引、XM L 封装与解析、知识检索、可视化展示、概念图绘制等。标引和检索使用语义索引工具Lucene 实现,

Lucene 的AP I

简单易用但功能强大,可以实现包括W eb 页面、W ord 文

档、PDF 文档等多种格式的文档索引[6-8]。X M L 封装与解析使用D o m 4j 实现,D o m 4j 是一个非常优秀的Java XM L A P I ,具有性能优异、功能强大和易于使用的特点[9]。可视化展示在P refuse 工具包的基础上进行二次开发实现,概念图绘制采用K eyst one 概念图套件实现。

1)P refuse 。P re f use 是一个支持开发交互可视化应用的软件框架[10]。利用P refuse 可以描述并高效处理数据,将数据映射到可视化对象及直接操作各种与可视化数据的交互。P ref use 的数据源可以是各种格式化文档,如XM L ,也可以是SQL 数据库。P refuse 支持表格、树、图等数据结构,提供了一系列可视化技术的编码和显示算法,支持动画技术、动态查询、集成检索、数据库链接。同时支持SQL 数据库的查询功能,能够将数据库查询结构直接映射到可视化数据结构中[11]。

2)K ey stone 。K eystone 概念图套件是一套集概念图绘制、管理、发布于一体的免费软件,利用它不仅可以在学习过程中构建自己的概念图,提高学习效率,而且能够通过网络与他人分享知识、协作交流,共同绘制概念图。对组织而言,还可以构建基于概念图的知识管理系统,支持团队学习、团队决策[12]。

3 基于用户学习的知识组织的基本应用

根据基于用户学习的知识组织模型,笔者实现了模型

图2 知识管理

领域概念图

图3 知识导航界面

中部分基本功能,设计了它在信息服务平台中基本应用,首先从全文数据库中抽取信息形成知识库;通过自动构建概念图发现特定领域内核心概念之间的关联,让用户了解领域的概况;通过关键词关联、关键词分布、时间统计为用户提供知识导航,用户利用K eystone 绘制概念图协助学习过程的完成;利用K ey stone 协作绘制概念图,完成特定领域的核心概念提取。

3 1 领域概念图

通过词频统计选取频率最高的关键词作为概念来源。针对关键词进行两两共现词频统计,将共现频率作为两个关键词关联强弱的依据,共现频

率越高、说明二者关联越强。利用相应的算法,把这些关系写入XM L 文档,然后采用力导向算法进行领域概念图的展示[13],见图2。

从领域概念图可以让用户把握概念之间的关联状况,

迅速观察领域全貌并能细致观察具体关联。能够为用户直观地展现复杂的知识结构,并允许用户进行动态交互,通过交互获取更多的模式和知识。3 2 知识导航

知识导航界面包括检索入口、关键词网络、关键词分布、时间统计以及结果列表5个区域。当用户输入关键词并提交检索命令后,系统在知识库中匹配相关记录,并将

结果返回给用户。返回结果不仅给出结果列表,而且对论文发表的时间进行了统计,并利用直方图与趋势线、分布曲线、分布曲面三种方式进行展示,同时给出了关键词网络和关键词分布图(见图3)。

关键词网络以用户点击的关键词节点作为中心,将与其相关的节点呈现出来,处于同一层次上的节点放在同一圆上。图形具有较强的交互功能,用户能够根据需要探悉的关键词之间的关系,为用户提供了一定的知识结构,具备更好的知识推荐功能,能够便于用户进行二次检索。3 3 知识组织

在利用模型进行知识组织的基本应用中,笔者选择K eyst one 作为知识表示工具。利用K eystone 进行知识组织时,可以分为逐篇学习和专题学习两个阶段。逐篇学习主要是针对有代表性的文章进行。专题学习是针对某一研究领域或方向展开系统的研究。逐篇学习是初步的,目的是吸收相关文献的观点内容并形成初步的认知,逐篇学习达到一定数量时,用户对相应领域便形成了系统的认知结构。这时,用户可以根据自己的认知结构

绘制某一专题的概念图,通过概念图绘制将这一专题的重要观点、内容和材料系统地组织起来。由于专题学习涉及的内容较多,此过程绘制的是一系列概念图,它们之间以树形结构组织。上层是宏观的结构体系,下层是微观的结构体系,而每个层次的每个节点表达为一个概念图,这样就形成一个树形的概念图体系。

图4 论知识管理学 的概念图学习图4是学习邱均平等撰写的论文 论知识管理学的构建

时绘制的概念图[14]。图4中的每个节点均是该论文核心

内容的反映,通过绘制该图可以把握论文的主要内容,更

为深刻地把握论文结构的组织和作者观点的层次。同时,

绘制出的概念图可以作为用户之间沟通交流的材料,便于

用户针对作者的观点展开讨论,通过讨论能够让用户更为

深入地掌握论文的内容并将讨论结果加入到概念图之中,

提高学习效果。同时还可以使用K eystone提供的附件功

能,将绘制的概念图与论文原文关联起来,通过将概念图

与原文直接关联,将用户对论文的认知结构与论文结合起

来,可以方便用户知识结构的更新。而且 模型 节点的

子节点都具有链接功能,点击相应节点可以打开针对相应

节点绘制的子概念图。

3 4 知识评价与精炼

通过上述分析,可以发现,通过协作绘制概念图,最

初的表示阶段概念图能够引导用户展开发散性思维。在这

个过程中,会产生大量概念和新的知识,很多概念并未真

正作为最终结果。但这些概念能激发用户去思考。而且,

通过在线讨论,用户能对这些新的知识不断地进行评价和

推演,剔除错误的概念和知识,同时把精炼的新的知识融

入概念图,并存储在知识库中。通过这种方式,用户在不

断地获取知识的同时,也不断地创新了知识。

4 结束语

通过基于用户学习的知识组织模型和它的基本应用可

以看出,它实现了信息服务机构中各种资源的可视化展

示,并结合实际情况,将

资源以直观的方式呈现给

用户;而且引入了可视化

绘制,能够让用户根据需

要,绘制概念图、思维导

图、认知地图以及其他图

表,并协作用户完成知识

组织。同时,嵌入沟通协

作模块,包括在线讨论、

协作绘图等功能,促进用

户在线学习的完成;而且

在学习中,用户能不断地

从这些资源中发现新的模

式,作为新知识丰富到知

识库中,这样不断地反复

形成了一体化知识链。

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作者简介:陈勇跃,博士,讲师。

夏火松,博士,教授。

张会平,博士,讲师。

收稿日期:2010-03-03

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