高職教育信息化：綠色食品產(chǎn)業(yè)知識(shí)本體建構(gòu)

李 劍 楊 薔 鄒曉輝

1(四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 成都 611830)2(中美塞爾研究中心 北京 100871)

0 引 言

本文旨在探尋課堂協(xié)作建構(gòu)綠色食品產(chǎn)業(yè)的知識(shí)本體的新路，而不僅僅是通過大數(shù)據(jù)和高等職業(yè)教育技術(shù)關(guān)注綠色食品及其產(chǎn)業(yè)定位等一系列具體問題。這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是綠色旅游相關(guān)的綠色食品及其工業(yè)發(fā)展的專家知識(shí)獲取和術(shù)語本體優(yōu)化。從設(shè)計(jì)到實(shí)施的綠色旅游課程計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的角度來看，如果說簽證、機(jī)票和住宿是國際旅游首當(dāng)其沖的基本問題，那么綠色食品及其背后的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條就是需要進(jìn)一步關(guān)注的核心問題。

在相關(guān)研究中，我們發(fā)現(xiàn)一整套數(shù)字化的高質(zhì)量的綠色食品產(chǎn)業(yè)知識(shí)本體和術(shù)語手冊的建構(gòu)有巨大的探索空間，是涉及面十分廣泛的研究領(lǐng)域。由于它們存在很多不確定因素，因此，非常需要對之做系統(tǒng)而深入的持續(xù)研究。我們發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)和高職教育信息化和智能化在這方面有相當(dāng)大的發(fā)展前景。

高等職業(yè)技術(shù)院校的學(xué)生需要培養(yǎng)自己的學(xué)習(xí)、想象和創(chuàng)造的能力。職業(yè)技術(shù)大學(xué)的師生比普通大學(xué)的師生更關(guān)心綠色食品及其背后蘊(yùn)涵的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出綠色生態(tài)意義的一系列問題，這是因?yàn)槁殬I(yè)技術(shù)大學(xué)的旅游管理系和食品工業(yè)系的師生們更貼近綠色旅游食品產(chǎn)業(yè)。

1 綠色食品產(chǎn)業(yè)知識(shí)本體的建構(gòu)方法

本方法首先明確以綠色食品產(chǎn)業(yè)知識(shí)本體為目標(biāo)。進(jìn)而分步精心篩選術(shù)語：第一類是大概率事件，通過機(jī)器學(xué)習(xí)驗(yàn)證；第二類是小概率事件，通過人機(jī)交互驗(yàn)證；第三類是特殊例外，通過專家知識(shí)獲取驗(yàn)證。最后，發(fā)揮課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)科技的優(yōu)勢線上線下結(jié)合反復(fù)測試。鎖定這樣的研究目標(biāo)，將問題和解決途徑分為三類，最后將其納入實(shí)際的課堂教學(xué)實(shí)踐，在實(shí)習(xí)中可找到特殊的日常生活圈，設(shè)置各種應(yīng)用環(huán)境，反復(fù)驗(yàn)證每一個(gè)術(shù)語及其知識(shí)本體(發(fā)揮知識(shí)模塊精加工和智能化文本分析的技術(shù)優(yōu)勢)。

這項(xiàng)研究方法的第一步是鎖定一個(gè)關(guān)鍵的平衡點(diǎn)：綠色食品的質(zhì)量及包裝尺寸。它與生產(chǎn)和分銷中的許多問題有關(guān)。 一定要使用系統(tǒng)工程方法來仔細(xì)地逐一查看。第二步的焦點(diǎn)問題被分為三類，進(jìn)一步縮小范圍。第三步是將前兩步的研究方法和結(jié)果納入實(shí)際的課堂教學(xué)的信息化和智能化實(shí)踐，找到日常生活目標(biāo)特定的生態(tài)循環(huán)過程，以便在各種應(yīng)用中做相應(yīng)的評估。

1.1 研究目標(biāo)：綠色食品產(chǎn)業(yè)術(shù)語知識(shí)本體

從圖1中可以看出，綠色食品的包裝與儲(chǔ)運(yùn)至關(guān)重要。國際旅行海關(guān)對食品嚴(yán)格檢查和監(jiān)管。因此，可否攜帶食品是旅行者所關(guān)心的，而且，便攜食品中可攜帶什么樣的綠色食品以及可攜帶多少的問題都可在其包裝上體現(xiàn)。因此我們將研究重點(diǎn)放在了綠色食品及其包裝產(chǎn)業(yè)的定位等一系列問題上，可降低它的諸多不確定性。以國際旅行(也包含國內(nèi)旅行)為例我們只關(guān)注綠色食品的包裝、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)谋憷?，其中蘊(yùn)涵對其質(zhì)量的把控這一重點(diǎn)。由于各國的海關(guān)為了檢驗(yàn)方便通常都不允許攜帶生物及其制成品(含綠色食品的主打內(nèi)容新鮮食品)，這就不可避免地涉及到了生鮮物流的專門運(yùn)輸渠道的開辟。人流和物流已成為關(guān)注焦點(diǎn)。

綠色食品的包裝、儲(chǔ)存和運(yùn)輸及其規(guī)模，尤其是一次性或可重復(fù)使用的包裝(含各種容器)都是可測量和統(tǒng)計(jì)的。因此，把間接形式化方法引入到綠色食品及其產(chǎn)業(yè)定位的研究中，聚焦綠色食品產(chǎn)業(yè)術(shù)語知識(shí)本體的建構(gòu)和計(jì)算機(jī)輔助的教學(xué)檢驗(yàn)。圖1展示了我們設(shè)計(jì)的包裝、儲(chǔ)藏和運(yùn)輸?shù)木G色食品術(shù)語體系。

圖1 包裝、儲(chǔ)藏和運(yùn)輸?shù)木G色食品術(shù)語框架體系

1.2 檢驗(yàn)知識(shí)本體的基本途徑

圖2展示了產(chǎn)出、加工、包裝和享用的術(shù)語框架體系，可以看出，雖然綠色食品的包裝仍處于關(guān)鍵位置，但該體系更有利于師生們做綠色食品及其產(chǎn)業(yè)知識(shí)本體建構(gòu)。這樣，師生們就可從這四個(gè)方面逐一提煉相應(yīng)的概念、原理、方法、工具、示例及應(yīng)用場景和典型的代表人物的知識(shí)體系。鑒于職業(yè)教育信息化和智能化的進(jìn)程不斷加速，師生們已具備隨時(shí)驗(yàn)證每一個(gè)知識(shí)模塊的現(xiàn)代化技術(shù)條件。本研究歸納出了以下三類驗(yàn)證途徑：

(1) 第一類驗(yàn)證途徑 第一類是可預(yù)測的大概率事件直接通過機(jī)器學(xué)習(xí)來解決專家知識(shí)的獲取與驗(yàn)證的問題。

通過食品包裝追蹤物流信息是一個(gè)高概率事件。因此，大數(shù)據(jù)技術(shù)的使用，可很好地在這一領(lǐng)域利用基于統(tǒng)計(jì)的機(jī)器學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)結(jié)合來驗(yàn)證。食品安全及可追溯系統(tǒng)工程，通常可借助其包裝標(biāo)識(shí)來完成。但存在兩類例外，直接從原產(chǎn)地提供給享用者的情形和直接從加工廠提供給享用者的情形。這是需要實(shí)際工作者特別關(guān)照的地方。課堂上我們采用不同的術(shù)語體系來加以區(qū)分，構(gòu)成了產(chǎn)出、加工、包裝和享用的術(shù)語體系知識(shí)本體的規(guī)劃設(shè)計(jì)。由于各地方言和大眾的話語體都存在多語之間的區(qū)別(即對象或概念相同，但是其叫法或稱謂各異的情形)，我們在北京大學(xué)與中美塞爾研究中心合作的跨多學(xué)科知識(shí)中心聯(lián)合創(chuàng)新的兩個(gè)子項(xiàng)目上找到了結(jié)合點(diǎn)，通過師生人際協(xié)作，尤其是通過人機(jī)遠(yuǎn)程合作，做知識(shí)模塊的精加工和智能化文本分析，逐一檢驗(yàn)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

(2) 第二類驗(yàn)證途徑 第二類是小概率事件，它僅依靠機(jī)器分批自動(dòng)化處理是無法解決的，務(wù)必采用人機(jī)交互的方式來處理。

直接從原產(chǎn)地取來就吃的綠色食品對于國際旅游的大多數(shù)人來說就是一個(gè)小概率事件。食品加工業(yè)與食品包裝業(yè)相結(jié)合生產(chǎn)的兩類物流信息緊密聯(lián)系，大大地拓展了原產(chǎn)地綠色食品的銷量。因此，大小概率事件的交匯，已成為人機(jī)交互集中處理的重點(diǎn)。

該領(lǐng)域的研究證明，綠色食品的質(zhì)量問題和市場不法欺詐行為往往伴隨著食品加工與包裝行業(yè)的弄虛作假。大學(xué)不能直接控制原產(chǎn)地的食品生產(chǎn)，無法直接控制食品加工和包裝行業(yè)的生產(chǎn)過程。但是，大學(xué)可通過規(guī)范的術(shù)語框架體系及其充實(shí)的知識(shí)本體制作來引導(dǎo)上述行業(yè)的人們，這是典型的逆向思維。從智能化文本分析和知識(shí)模塊精加工兩方面都可引領(lǐng)綠色食品產(chǎn)業(yè)及相關(guān)各個(gè)行業(yè)一道來建立完整的物流信息規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和法律。這就是人機(jī)協(xié)作可發(fā)揮作用的關(guān)鍵領(lǐng)域。

若要實(shí)現(xiàn)綠色食品產(chǎn)業(yè)順利健康發(fā)展，應(yīng)從原產(chǎn)地的食品產(chǎn)出、食品加工和食品包裝的產(chǎn)業(yè)鏈嚴(yán)格管控。該產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)外的大數(shù)據(jù)和高職教育創(chuàng)新的大數(shù)據(jù)可聯(lián)合發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

(3) 第三類驗(yàn)證途徑 第三類驗(yàn)證途徑著眼于特殊例外，通常只有依靠極少數(shù)的有心人和專家，然后通過專家知識(shí)獲取的途徑來開發(fā)相應(yīng)的專用的人工智能系統(tǒng)，預(yù)防今后的同類例外再次發(fā)生。

哪種綠色食品適合哪種包裝(包括各種類型的大小包裝)已成為專家們需要思考的問題。當(dāng)專家沒有做出判斷和區(qū)分的時(shí)候，機(jī)器很難干預(yù)。在這里，尺寸數(shù)據(jù)的組合是一個(gè)可控制的焦點(diǎn)，也是我們研究的一個(gè)重點(diǎn)。領(lǐng)域?qū)＜壹捌淇砷_發(fā)的專家系統(tǒng)是這一步驟的研究重點(diǎn)和關(guān)注焦點(diǎn)。舉例來說，由于在每個(gè)學(xué)科、每個(gè)領(lǐng)域和每個(gè)行業(yè)都有自己的獨(dú)特性，因此，相應(yīng)的專家尤其是長期地持久地始終如一進(jìn)行相關(guān)研究的大專家就是極為稀有的人才。高等教育的特點(diǎn)就是高深知識(shí)探討和高級人才培養(yǎng)。中美合作創(chuàng)新基金支持的目前主要就是跨多學(xué)科知識(shí)中心聯(lián)合創(chuàng)新的兩類子項(xiàng)目：精選學(xué)科的知識(shí)模塊精加工和智能化文本分析。

1.3 教學(xué)實(shí)踐：發(fā)揮課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)科技的優(yōu)勢

發(fā)揮課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)科技線上線下結(jié)合的優(yōu)勢，反復(fù)測試綠色食品產(chǎn)業(yè)術(shù)語的每一個(gè)基本知識(shí)模塊。除了可發(fā)揮課堂教學(xué)實(shí)踐的獨(dú)特作用之外，師生們還可在實(shí)習(xí)中找到或設(shè)定各種實(shí)際應(yīng)用場景，反復(fù)驗(yàn)證每一個(gè)術(shù)語及其知識(shí)本體，充分發(fā)揮知識(shí)模塊精加工和智能化文本分析及其雙重形式化方略的科技優(yōu)勢。進(jìn)而，還可把焦點(diǎn)鎖定在綠色食品的質(zhì)量及包裝尺寸這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)上，生產(chǎn)和分銷中許多問題都與此密切相關(guān)，可以通過人工設(shè)置或虛擬各種應(yīng)用場景，進(jìn)行必要的測試。

2 相關(guān)調(diào)查

本文圍繞綠色食品、綠色食品產(chǎn)業(yè)、食品生產(chǎn)、食品加工、食品包裝、食品享用等，做大量的有意義的調(diào)查研究。由此而產(chǎn)生的綠色食品產(chǎn)業(yè)教學(xué)大數(shù)據(jù)就可用于支持該產(chǎn)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。大數(shù)據(jù)應(yīng)用、教育及教育信息化與慕課進(jìn)一步的發(fā)展趨勢預(yù)測，也是我們調(diào)查和關(guān)注的內(nèi)容。

早期綠色食品被用作小動(dòng)物的探索實(shí)驗(yàn)[1]，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)綠色植物性食品顯著影響雄性加州小鼠的生殖功能[2]。專家們發(fā)現(xiàn)米草屬的綠色食品生態(tài)工程可以產(chǎn)生各種生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益，還發(fā)現(xiàn)草殘?jiān)捎糜谂囵B(yǎng)蘑菇[3]。隨著人們對健康和綠色食品的需求持續(xù)增長，有必要尋找新的環(huán)保生物控制方法[4]。茶是在世界上消費(fèi)最多的飲料，常用制備方法是浸泡在熱水中，這對于不同類型的茶是不同的。為此，專家們研究了六種茶在不同時(shí)間和溫度下的抗氧化性能[5]?？梢钥闯觯瑢＜覍G色食品的研究和發(fā)現(xiàn)在不斷積累。

企業(yè)、政府和研究機(jī)構(gòu)都可從大數(shù)據(jù)中獲得所需要的價(jià)值。政府決策和計(jì)劃指導(dǎo)通常需要更長時(shí)間，并通過包括官員、利益集團(tuán)和普通公民在內(nèi)的眾多不同行為者協(xié)商和雙方同意來進(jìn)行[6]。

有專家提出一種新的大規(guī)模語義知識(shí)庫方法，用于情境化和豐富的意見挖掘，著重于Web智能平臺(tái)和高吞吐量的大數(shù)據(jù)應(yīng)用[7]。還有專家強(qiáng)調(diào)，大數(shù)據(jù)已成為一個(gè)非常受歡迎的術(shù)語，特指高性能程序以指數(shù)方式生成大量的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)[8]。其復(fù)雜性為大數(shù)據(jù)分析帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn)[9]。

醫(yī)食同源是中醫(yī)專家提出的一個(gè)獨(dú)特的研究方向。例如從芝麻中提取的天然黑芝麻黑色素顯示出SLN定位和癌癥光熱療法的潛力[10]。又如，專注于降血脂功能聯(lián)合使用的藥食同源強(qiáng)調(diào)其活性成分及其藥理作用，已發(fā)現(xiàn)一些具有低毒性和小副作用的某些藥食同源物種可調(diào)節(jié)膳食營養(yǎng)預(yù)防高脂血癥和心血管疾病[11]。

在早期，有專家專注于電子教育的風(fēng)險(xiǎn)，但與此同時(shí)人們還發(fā)現(xiàn)它有許多潛在的好處。研究還發(fā)現(xiàn)，在線教育繼承了教科書和傳統(tǒng)教學(xué)的諸多優(yōu)缺點(diǎn)[12]。

在一些專業(yè)領(lǐng)域，人們不僅堅(jiān)持遠(yuǎn)程教育，而且做得也很好。例如，遠(yuǎn)程病理學(xué)進(jìn)展經(jīng)歷了四個(gè)階段：靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、混合和整體幻燈片成像[13]。又如，專業(yè)人員的遠(yuǎn)程協(xié)作受到高度重視，因?yàn)樗鼈兒苤匾⑶乙呀?jīng)取得了成果。再如，醫(yī)務(wù)人員必須能夠提供射線投影成像技術(shù)的準(zhǔn)確性，可防止診斷錯(cuò)誤。這都是對醫(yī)學(xué)圖像解釋教育的持續(xù)需求[14]。

慕課作為錄制的在線回放課程的有效性是一個(gè)懸而未決的問題，因?yàn)槠渫瓿陕蔬h(yuǎn)低于傳統(tǒng)的在線教育課程。因此，一些專家提出了基于信息系統(tǒng)連續(xù)期望確認(rèn)模型的研究，對大規(guī)模研究中所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，探索慕課的意義。慕課受口碑的影響很大[15]。一些專家分析了76個(gè)隨機(jī)選擇的大型開放在線課程的教學(xué)設(shè)計(jì)質(zhì)量。分析兩種類型的在線回放課程，對其教學(xué)設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行了評估和比較。結(jié)果表明，盡管大多數(shù)在線回放課程都包裝良好，但其教學(xué)設(shè)計(jì)質(zhì)量較低[16]。專家使用44個(gè)大型開放在線課程的獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)集，探討在線高等教育學(xué)生進(jìn)入、參與、堅(jiān)持和完成的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。通過使用超過2 900個(gè)講座的210萬學(xué)生觀察到的情形，分析了學(xué)生、講座和課程級別的參與度、連續(xù)性和完成率，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)引人注目和一致的時(shí)間模式：所有課程的第一周參與率迅速下降，但在課程的后幾周逐漸變得平緩[17]。隨著大型開放式在線課程開始成為高等教育的一部分，許多機(jī)構(gòu)加入了慕課創(chuàng)建的競賽。然而，對于高校來說，慕課制作是一項(xiàng)繁瑣且昂貴的活動(dòng)。出于這個(gè)原因許多大學(xué)已經(jīng)開始探索和試驗(yàn)混合項(xiàng)目，其中高校自己生產(chǎn)的和第三方慕課被重用并融入傳統(tǒng)課程[18]。

3 結(jié) 果

如果每門在線課程的學(xué)科知識(shí)本體都經(jīng)過智能化文本分析，而且，也都達(dá)到了知識(shí)模塊精加工水準(zhǔn)，那么，這就意味著：人們不必再僅僅是坐在那里被動(dòng)收看在線回放課程，而是有許多專家和專家系統(tǒng)在后臺(tái)關(guān)注并支持的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)。它是跨多學(xué)科知識(shí)中心與相應(yīng)的術(shù)語知識(shí)本體聯(lián)合支持的線上線下互動(dòng)課程，還有相應(yīng)的應(yīng)用場景支撐，不再僅限于收看在線回放課程。

在人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代，利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，通過探索與綠色食品產(chǎn)業(yè)相關(guān)的一系列術(shù)語，形成的大數(shù)據(jù)和高職教育信息化和智能化技術(shù)[19-20]。

綠色食品作為一種物質(zhì)食糧，是指從優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境中生產(chǎn)出來的安全、優(yōu)質(zhì)的食用農(nóng)林牧副漁產(chǎn)品，按照綠色食品標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，實(shí)行全面質(zhì)量管理和控制，獲得綠色食品標(biāo)志。

從物質(zhì)食糧到精神食糧的升華過程如表1所示。

表1 從物質(zhì)食品到精神食品的比較

饑餓可分為物質(zhì)和精神的兩種類型的饑餓；食品也可分為物質(zhì)和精神的兩方面的食品。于是，就會(huì)有精神上的綠色食品。其重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于綠色食品及其生產(chǎn)的定位。確切說，當(dāng)研究綠色食品這一術(shù)語體系的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)了兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系。

4 結(jié) 語

基于課堂特定學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)本體建構(gòu)過程中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，不僅可通過傳統(tǒng)技術(shù)處理，而且可通過創(chuàng)新技術(shù)處理。基于術(shù)語知識(shí)本體的智能系統(tǒng)可直接用于研究一系列關(guān)注綠色食品及其產(chǎn)業(yè)定位的問題。本文研究獲得了一種簡便的方法讓師生們可在日常的教學(xué)活動(dòng)過程中來參與以往只有訓(xùn)練有素的極少數(shù)專家才能參與的專家知識(shí)獲取活動(dòng)，甚至還可讓非計(jì)算機(jī)專業(yè)的師生也可大致掌握相應(yīng)的技能，而不僅僅是記住和理解了相應(yīng)的專業(yè)術(shù)語或領(lǐng)域知識(shí)。

下一步，本文將深入研究智能化文本分析的實(shí)際操作，進(jìn)一步探索大概率、小概率、特殊例外現(xiàn)象的交叉混合情況。綠色旅游中的綠色食品產(chǎn)業(yè)知識(shí)本體建構(gòu)，需要多個(gè)小組甚至多個(gè)班級、多個(gè)院校之間的合作，才有可能取得巨大突破。基于本文結(jié)果，可拋磚引玉，啟發(fā)師生們做出更豐富的嘗試和探索。