職業(yè)能力導(dǎo)向下高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式的構(gòu)建研究

韋量　楊吉才　卜一川

【摘要】本文論述職業(yè)能力導(dǎo)向下高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式的構(gòu)建，認(rèn)為知識(shí)圖譜是當(dāng)今知識(shí)工程的先進(jìn)技術(shù)，將其應(yīng)用于自適應(yīng)系統(tǒng)的領(lǐng)域模型構(gòu)建有助于智能化、個(gè)性化教學(xué)的發(fā)展，提出高職專業(yè)領(lǐng)域的本體構(gòu)建流程，即經(jīng)過(guò)專業(yè)領(lǐng)域體系分析、本體構(gòu)建、本體表征三個(gè)步驟，設(shè)計(jì)職業(yè)能力導(dǎo)向下的高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式結(jié)構(gòu)并使用Protégé軟件對(duì)本體模型進(jìn)行編輯與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)專業(yè)領(lǐng)域模型層本體的構(gòu)建。

【關(guān)鍵詞】知識(shí)圖譜 領(lǐng)域模型 高職專業(yè)教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2023）12-0004-06

知識(shí)圖譜（Knowledge Graph，KG）最初是以科學(xué)知識(shí)計(jì)量為對(duì)象，通過(guò)圖示化展現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)關(guān)系，屬于科學(xué)計(jì)量學(xué)的研究范疇（陳悅、劉則淵，2005）。為了優(yōu)化搜索引擎和提高用戶體驗(yàn)，2012年Google公司首次在搜索引擎中加入知識(shí)圖譜功能，受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界越來(lái)越多的關(guān)注。隨著自然語(yǔ)言處理、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)的突破，知識(shí)圖譜被大量應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)搜索、醫(yī)療、電商、金融等行業(yè)領(lǐng)域中，并在智能推薦、智能問(wèn)答、智能分析與智能決策等系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。

近年來(lái)，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)教育信息化不斷深入發(fā)展，中國(guó)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐不斷加快，各種智能化技術(shù)正在引發(fā)新一輪教育變革，傳統(tǒng)的教育方式正在向智慧教育與個(gè)性化教育轉(zhuǎn)型與演化（胡欽太、劉麗清、鄭凱，2019）。智慧教育、個(gè)性化教育的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)底層自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的有效支撐。領(lǐng)域模型是自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心組件，用于在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)知識(shí)以及知識(shí)之間關(guān)系的表征和管理，用于解決系統(tǒng)內(nèi)學(xué)習(xí)者“學(xué)什么”的問(wèn)題。多年來(lái)，自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的發(fā)展受限于領(lǐng)域模型的發(fā)展瓶頸。知識(shí)圖譜是當(dāng)今知識(shí)工程的先進(jìn)技術(shù)，以有向圖的形式對(duì)知識(shí)進(jìn)行形式化表達(dá)和組織，從而將知識(shí)構(gòu)建為一種計(jì)算機(jī)可理解、可計(jì)算、可推理的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的有效組織和管理（諸云強(qiáng)、孫凱、胡修棉等，2022）。知識(shí)圖譜的出現(xiàn)為自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的領(lǐng)域模型構(gòu)建帶來(lái)新的機(jī)遇和新的支撐技術(shù)。當(dāng)前，將知識(shí)圖譜應(yīng)用于智慧、個(gè)性化教育體系的研究成為國(guó)內(nèi)學(xué)界與業(yè)界的研究熱點(diǎn)。

知識(shí)圖譜模式是對(duì)領(lǐng)域內(nèi)概念類、概念類屬性及概念間關(guān)系的一種抽象表達(dá)，是知識(shí)圖譜構(gòu)建的核心（董曉曉、周東岱等，2022）。經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，研究者多關(guān)注知識(shí)圖譜在普通教育領(lǐng)域的構(gòu)建研究，缺少對(duì)高等職業(yè)教育領(lǐng)域知識(shí)圖譜的構(gòu)建研究。高職教育注重提升學(xué)生的職業(yè)能力，以培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才為目標(biāo)。已有的教育知識(shí)圖譜，缺乏對(duì)職業(yè)能力的刻畫(huà)，難以滿足高職專業(yè)教學(xué)需要?；诖?，本文在文獻(xiàn)梳理分析基礎(chǔ)上，以職業(yè)能力為導(dǎo)向探索高職專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式的構(gòu)建，旨在進(jìn)一步推動(dòng)高職教育領(lǐng)域知識(shí)圖譜的研究與應(yīng)用，以期將知識(shí)圖譜應(yīng)用于高職專業(yè)教學(xué)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，促進(jìn)智能化、個(gè)性化教學(xué)發(fā)展。

一、知識(shí)圖譜及其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用分析

（一）知識(shí)圖譜概述

知識(shí)圖譜是基于語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的可視化知識(shí)庫(kù)，是知識(shí)被抽象為概念類或?qū)嶓w、屬性、關(guān)系的集合，是由表示概念類或?qū)嶓w的節(jié)點(diǎn)、表示實(shí)體屬性或?qū)嶓w關(guān)系的邊組成的有向圖。三元組是知識(shí)圖譜常用的表示方式，即KG=（E，R，S），其中E={e₁，e₂…e_|E|}表示實(shí)體集合，共包含|E|種不同實(shí)體；R={r₁，r₂…r_|R|}表示關(guān)系集合，共包含|R|種不同關(guān)系；S?E×R×E代表知識(shí)庫(kù)中三元組集合（徐增林、盛泳潘、賀麗榮等，2015）。

知識(shí)圖譜按知識(shí)組成層次可分為模式層和數(shù)據(jù)層，其構(gòu)建方式主要有自頂向下和自底向上兩種方式。自頂向下指在構(gòu)建知識(shí)圖譜時(shí)先定義本體和數(shù)據(jù)模式，再將實(shí)體添加到知識(shí)庫(kù)。而自底向上與自頂向下相反，先從各類數(shù)據(jù)提取實(shí)體，從中選取置信度較高的實(shí)體加入知識(shí)庫(kù)，再定義本體和數(shù)據(jù)模式（徐增林、盛泳潘、賀麗榮等，2015）。按應(yīng)用領(lǐng)域劃分，知識(shí)圖譜可以分為通用知識(shí)圖譜和領(lǐng)域知識(shí)圖譜。目前，國(guó)外知名的通用知識(shí)圖譜有Freebase、YAGO、ConceptNet、wordnet、DBpedia、Wikidata等，而國(guó)內(nèi)知名的通用知識(shí)圖譜有zhishi.me、cnSchema.org、OpenKG.cn、XLORE等，其廣泛應(yīng)用于智能搜索引擎和大規(guī)模知識(shí)庫(kù)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)知名的領(lǐng)域知識(shí)圖譜比較少，特別是教育領(lǐng)域知識(shí)圖譜還處于探索起步階段，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

（二）教育知識(shí)圖譜構(gòu)建現(xiàn)狀分析

教育知識(shí)圖譜可視為知識(shí)圖譜在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，指對(duì)教育領(lǐng)域的知識(shí)及知識(shí)之間關(guān)系以有向圖方式進(jìn)行形式化表征與組織，使知識(shí)能被計(jì)算機(jī)可理解、可計(jì)算、可推理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的有效組織、管理與應(yīng)用。在自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，使用知識(shí)圖譜構(gòu)建領(lǐng)域模型有助于實(shí)現(xiàn)知識(shí)的序列化，同時(shí)可以為學(xué)習(xí)者提供適切學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑等自適應(yīng)服務(wù)。

當(dāng)前，越來(lái)越多的學(xué)者聚焦于教育知識(shí)圖譜的構(gòu)建研究。張春霞等人以數(shù)學(xué)類課程為研究對(duì)象，構(gòu)建了數(shù)學(xué)課程本體，設(shè)計(jì)了基于數(shù)學(xué)課程本體的數(shù)學(xué)課程知識(shí)圖譜構(gòu)建方法。鐘卓等人提出了能夠建立知識(shí)、問(wèn)題、能力三者間映射關(guān)系的教育知識(shí)圖譜KQA模型及其構(gòu)建方法。李艷燕等人提出學(xué)科知識(shí)圖譜在智慧教育中的構(gòu)建路徑及其在智慧教育中的六大應(yīng)用場(chǎng)景。李振等人提出一種教育知識(shí)圖譜概念模型EKGCM模型與一種基于智能處理技術(shù)的構(gòu)建方法。

梳理和分析現(xiàn)有教育領(lǐng)域知識(shí)圖譜構(gòu)建的研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)研究者多關(guān)注普通教育知識(shí)圖譜模型構(gòu)建的研究，缺少對(duì)高職教育領(lǐng)域知識(shí)圖譜構(gòu)建的關(guān)注，少數(shù)涉及高職教育領(lǐng)域知識(shí)圖譜的研究，其中以僅涉及某一課程知識(shí)圖譜的研究為多，缺乏對(duì)高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式的構(gòu)建研究，同時(shí)存在對(duì)職業(yè)能力描述不足的問(wèn)題。

職業(yè)教育有別于普通教育，其首要屬性是職業(yè)性，以職業(yè)的任職要求作為職業(yè)教育的邏輯起點(diǎn)。高職以職業(yè)能力為導(dǎo)向，倡導(dǎo)以能力本位課程模式作為課程教學(xué)模式，主要培養(yǎng)服務(wù)區(qū)域發(fā)展的高素質(zhì)技術(shù)技能人才，在培養(yǎng)過(guò)程中注重思想道德教育、知識(shí)傳授和職業(yè)技能培養(yǎng)，強(qiáng)化學(xué)生的職業(yè)能力并增強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)適應(yīng)能力。雖然普通教育領(lǐng)域知識(shí)圖譜模型構(gòu)建具備一般性，但缺乏對(duì)高職專業(yè)課程教學(xué)規(guī)律、關(guān)系和規(guī)則等教學(xué)因素的考慮，難以有效促進(jìn)高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜的構(gòu)建研究。

二、高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式的構(gòu)建

（一）構(gòu)建流程

高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜是指以職業(yè)能力為導(dǎo)向，按照高職專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，使用知識(shí)圖譜對(duì)專業(yè)面向的職業(yè)崗位群所需的知識(shí)、技能及其關(guān)系進(jìn)行表征與組織，并應(yīng)用于專業(yè)教學(xué)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。其構(gòu)建流程按照知識(shí)組成層次分為模式層構(gòu)建和數(shù)據(jù)層構(gòu)建兩個(gè)階段。

模式層，又稱為本體層，是知識(shí)圖譜的核心，本體構(gòu)建的主要方法有METHONTOLOGY法、TOVE法、骨架法、五步循環(huán)法、七步法等（黃健，2019）。七步法適用于各領(lǐng)域的本體構(gòu)建，具有較強(qiáng)的通用性，因此本研究在七步法構(gòu)建思想的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)化，其構(gòu)建流程如圖1所示，經(jīng)過(guò)專業(yè)領(lǐng)域體系分析、本體構(gòu)建、本體表征三個(gè)步驟，對(duì)高職專業(yè)課程知識(shí)技能體系的概念類、關(guān)系、屬性進(jìn)行系統(tǒng)化定義與表征，實(shí)現(xiàn)對(duì)專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域模型層本體的構(gòu)建。專業(yè)領(lǐng)域體系分析主要梳理高職專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)技能體系，確定本體構(gòu)建目標(biāo)和領(lǐng)域范圍，設(shè)計(jì)本體架構(gòu)，明確本體核心概念。本體構(gòu)建是指根據(jù)本體核心概念定義概念層次結(jié)構(gòu)，明確其屬性與關(guān)系等。本體表征指使用Protégé工具對(duì)本體進(jìn)行形式化表達(dá)。

數(shù)據(jù)層，又稱為實(shí)例層，在模式層的規(guī)則約束下，提取本體所對(duì)應(yīng)的實(shí)體、實(shí)體屬性與關(guān)系。數(shù)據(jù)層構(gòu)建階段主要包括知識(shí)抽取、知識(shí)融合、知識(shí)加工等三個(gè)步驟。知識(shí)抽取指從多種數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理后抽取實(shí)體及其屬性、關(guān)系等。知識(shí)融合是指對(duì)抽取的知識(shí)實(shí)體及其屬性進(jìn)行對(duì)齊融合，并進(jìn)行關(guān)系匹配，消除語(yǔ)義歧義與異構(gòu)。知識(shí)加工指為了確保知識(shí)準(zhǔn)確性而對(duì)知識(shí)實(shí)體及其屬性、關(guān)系等進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，并在現(xiàn)有知識(shí)上通過(guò)知識(shí)計(jì)算推理方法補(bǔ)充遺漏的知識(shí)實(shí)體及其屬性、關(guān)系。

（二）構(gòu)建方法

本體論是構(gòu)建知識(shí)圖譜本體的理論基礎(chǔ)，其通過(guò)元本體定義概念類以及概念類之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的共享與復(fù)用。高職教育是以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，針對(duì)職業(yè)崗位群適時(shí)調(diào)整人才培養(yǎng)方案，以思想政治教育與技術(shù)技能培養(yǎng)融合為目標(biāo)。因此，本研究根據(jù)高職教育教學(xué)基本原理與規(guī)律，遵循高職專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，借鑒斯坦福大學(xué)提出的本體構(gòu)建七步法，對(duì)高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式進(jìn)行構(gòu)建。

1.專業(yè)領(lǐng)域體系分析

（1）明確本體構(gòu)建目標(biāo)和領(lǐng)域范圍

要明確本體構(gòu)建目標(biāo)，首先要明確專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。不同層次的教育具有各自的教育特點(diǎn)和不同的培養(yǎng)目標(biāo)。高職專業(yè)教學(xué)以職業(yè)為邏輯起點(diǎn)，以就業(yè)為導(dǎo)向，面向職業(yè)崗位群需求，培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才。因此，使用職業(yè)分析方法進(jìn)行專業(yè)課程開(kāi)發(fā)，科學(xué)分析、描述和確認(rèn)職業(yè)崗位群的工作任務(wù)與職業(yè)能力，厘清高職專業(yè)所面向的職業(yè)崗位群的知識(shí)技能體系，是專業(yè)人才培養(yǎng)方案的培養(yǎng)目標(biāo)，是專業(yè)課程體系、專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的制定依據(jù)，是專業(yè)教學(xué)內(nèi)容開(kāi)發(fā)和組織的來(lái)源。明確專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，才能解決高職教育“為誰(shuí)培養(yǎng)人、培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人”的根本問(wèn)題。

其次，分析專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜的應(yīng)用需求確定其領(lǐng)域范圍。本研究構(gòu)建專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜的目標(biāo)是對(duì)專業(yè)課程體系的知識(shí)技能結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范化表征與展示，用于構(gòu)建自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的領(lǐng)域模型，并在在線學(xué)習(xí)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)知識(shí)技能體系的可視化，輔助教師進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)設(shè)計(jì)，是自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)估學(xué)生的能力水平并為學(xué)習(xí)者提供適切學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)路徑等個(gè)性化服務(wù)的基礎(chǔ)，以促進(jìn)個(gè)性化、智能化教學(xué)的發(fā)展。此外，為了解決高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜對(duì)職業(yè)能力描述不足的問(wèn)題，通過(guò)分析學(xué)習(xí)任務(wù)活動(dòng)的實(shí)施與完成情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)職業(yè)能力的量化和評(píng)估。因此，其知識(shí)圖譜不僅需要表征知識(shí)的語(yǔ)義信息，還需要表征與之相關(guān)的職業(yè)技能、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)任務(wù)等語(yǔ)義信息。

最后，考慮是否可以復(fù)用現(xiàn)有本體。分析現(xiàn)有知名的通用知識(shí)圖譜和領(lǐng)域知識(shí)圖譜的本地庫(kù)發(fā)現(xiàn)，目前沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的資源庫(kù)可以直接用于高職專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域本體的構(gòu)建，而當(dāng)前高職專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域的本體和知識(shí)圖譜的研究還處于起步階段，尚未完善。為了實(shí)現(xiàn)本體的共享與復(fù)用，可以參考教育部教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行本體構(gòu)建。

（2）本體架構(gòu)設(shè)計(jì)

首先，列舉高職專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域涉及的重要概念與術(shù)語(yǔ)。通常，學(xué)生、教師、教學(xué)內(nèi)容是高職專業(yè)教學(xué)構(gòu)成的基本要素。教學(xué)內(nèi)容指在專業(yè)課程教學(xué)活動(dòng)組織過(guò)程中用到的素材和動(dòng)態(tài)生成的信息，包括用于教學(xué)活動(dòng)的學(xué)習(xí)資源及基于此的知識(shí)技能體系。職業(yè)能力是聯(lián)系職業(yè)要求與職業(yè)教育內(nèi)容的紐帶，能力本位的課程模式主張直接通過(guò)對(duì)完成崗位任務(wù)所要運(yùn)用的知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)來(lái)培養(yǎng)職業(yè)能力（徐國(guó)慶，2022）。而能力本位課程內(nèi)容是通過(guò)對(duì)職業(yè)崗位工作內(nèi)容的科學(xué)分析與拆解形成的工作任務(wù)，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)并完成工作任務(wù)實(shí)現(xiàn)職業(yè)能力的培養(yǎng)。在高職專業(yè)教學(xué)中，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)資源的開(kāi)發(fā)與組織形成工作任務(wù)或者學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生在完成工作任務(wù)或?qū)W習(xí)活動(dòng)的過(guò)程中達(dá)成培養(yǎng)能力的目的。

其次，從列出的本體重要概念與術(shù)語(yǔ)中概括、確定本體核心概念。綜合以上高職專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域涉及的重要概念與術(shù)語(yǔ)列舉分析，為了能更好地對(duì)專業(yè)課程以及專業(yè)面向的職業(yè)崗位群所需的知識(shí)、技能及其關(guān)系進(jìn)行表征與組織，將高職專業(yè)領(lǐng)域的本體核心概念劃分為學(xué)習(xí)資源本體、課程本體、專業(yè)本體、職業(yè)崗位本體等四類。

具體而言，學(xué)習(xí)資源本體是對(duì)在高職專業(yè)課程教學(xué)中有助于學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容或?qū)W習(xí)活動(dòng)的抽象概念描述，課程本體是對(duì)高職專業(yè)課程的抽象概念描述，專業(yè)本體是對(duì)高職專業(yè)知識(shí)技能體系的抽象概念描述，職業(yè)崗位本體是對(duì)高職專業(yè)面向職業(yè)崗位的抽象概念描述。在本體架構(gòu)中四類本體核心概念存在相互映射與調(diào)用關(guān)系。

2.本體構(gòu)建

（1）建立概念層次結(jié)構(gòu)

在本體架構(gòu)的規(guī)范化定義與表征下，融合職業(yè)要求、專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容的組織、高職專業(yè)教學(xué)規(guī)律，對(duì)高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)技能體系按照四類本體核心概念逐級(jí)分解定義子本體劃分層次。

確定專業(yè)本體層次結(jié)構(gòu)。高職專業(yè)人才培養(yǎng)方案是組織開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的規(guī)范性文件，是實(shí)施專業(yè)人才培養(yǎng)的基本依據(jù)。教育部發(fā)布的《關(guān)于職業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)方案制訂與實(shí)施工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》明確提出，為確保培養(yǎng)規(guī)格，要確定專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，明確專業(yè)培養(yǎng)的知識(shí)、技能和素質(zhì)要求。由此將高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜的專業(yè)本體分解為知識(shí)、技能、表征價(jià)值觀和方法論的素質(zhì)等三個(gè)子概念類型。最后使用知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)、素質(zhì)點(diǎn)表征知識(shí)、技能、素質(zhì)概念類的最小單位。

我國(guó)高職專業(yè)課程教學(xué)是依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和課程教材采用課程、章、節(jié)的層級(jí)化方式組織實(shí)施。由此，在課程本體上建立“課程—章—節(jié)”概念層次結(jié)構(gòu)。職業(yè)崗位本體不再分解定義子本體，后續(xù)通過(guò)定義概念屬性實(shí)現(xiàn)對(duì)該核心概念特征和關(guān)系的語(yǔ)義描述。學(xué)習(xí)資源是專業(yè)教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)活動(dòng)的支撐，其類型豐富多樣，常見(jiàn)類型包括文本、音頻、視頻、課件、圖片、測(cè)試、教學(xué)案例、實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)等。為了便于統(tǒng)一管理，本研究將文本、音頻、視頻、課件、圖片、教學(xué)案例等教學(xué)資源歸屬媒體資源類，因此資源本體按照資源類型劃分定義為仿真實(shí)訓(xùn)資源、媒體資源和測(cè)試等三個(gè)子本體。

（2）定義概念屬性

概念屬性是對(duì)概念類固有特征的描述，分為數(shù)據(jù)屬性和對(duì)象屬性兩種類型，前者用于對(duì)自身特征的描述，后者用于對(duì)概念類與概念類之間關(guān)系的描述。數(shù)據(jù)屬性是對(duì)概念類語(yǔ)義信息的補(bǔ)充，比如編號(hào)、名稱等，在一定程度上會(huì)影響知識(shí)圖譜描述信息的準(zhǔn)確性。為此，基于知識(shí)組織原理和高職專業(yè)教學(xué)規(guī)律，參考國(guó)家教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定義數(shù)據(jù)屬性。

下面將以學(xué)習(xí)資源本體的概念屬性定義為例說(shuō)明概念屬性的定義過(guò)程。本研究根據(jù)實(shí)際需要使用教育部發(fā)布的CELTS-3.1學(xué)習(xí)對(duì)象元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的通用類、技術(shù)類、教育類和關(guān)系類數(shù)據(jù)項(xiàng)，定義學(xué)習(xí)資源及其子本體的屬性。

①媒體資源子本體的主要屬性包括：編號(hào)（ID）、名稱（Title）、描述（Description）、位置（Location）、資源類型（Resource Type）、交互類型（Interactivity Type）、語(yǔ)義密度（Semantic Density）、典型學(xué)習(xí)時(shí)間（Typical Learning Time）、所屬專業(yè)能力（Professional Ability）。位置是指媒體資源存放的物理位置。資源類型是指媒體資源具體類型，主要包括文本、音頻、視頻、動(dòng)畫(huà)等類型。交互類型指媒體資源所支持的交互類型，設(shè)置其值為主動(dòng)式、講解式與混合式，一般而言主動(dòng)式媒體資源能激勵(lì)學(xué)習(xí)者產(chǎn)生有意義的輸入或其他表現(xiàn)。語(yǔ)義密度是指媒體資源的語(yǔ)義簡(jiǎn)練程度，設(shè)置其值為低、中、高，與媒體資源的難度無(wú)關(guān)，可以通過(guò)它的大小、持續(xù)時(shí)間或范圍來(lái)衡量。典型學(xué)習(xí)時(shí)間是指學(xué)習(xí)者正常學(xué)習(xí)該媒體資源所需要的時(shí)間，其值事先由教師或者專家設(shè)置。所屬專業(yè)能力是指該媒體資源所包含的知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)、素質(zhì)點(diǎn)。

②仿真實(shí)訓(xùn)資源子本體的主要屬性包括：編號(hào)（ID）、名稱（Title）、描述（Description）、位置（Location）、技術(shù)要求（Technology Requirement）、安裝描述（Installation Remarks）、平臺(tái)要求（Platform Requirements）、交互類型（Interactivity Type）、語(yǔ)義密度（Semantic Density）、難度（Difficulty）、典型學(xué)習(xí)時(shí)間（Typical Learning Time）、所屬專業(yè)能力（Professional Ability）。技術(shù)要求指使用仿真實(shí)訓(xùn)資源的技術(shù)要求，比如系統(tǒng)要求、軟件版本要求等。安裝描述指對(duì)如何安裝仿真實(shí)訓(xùn)資源的描述。平臺(tái)要求指其他關(guān)于使用仿真實(shí)訓(xùn)資源的軟硬件需求信息。

③測(cè)試子本體的主要屬性包括：編號(hào)（ID）、名稱（Title）、內(nèi)容（Content）、答案（Answer）、難度（Difficulty）、平均完成時(shí)間（Average Response Time）、所屬專業(yè)能力（Professional Ability）、解題分析（Solution Analysis）、測(cè)試提示（Test Hints）、測(cè)試次數(shù)（Test Number）、答對(duì)次數(shù)（Correct Number）。解析分析與測(cè)試提示是在測(cè)試過(guò)程中為學(xué)習(xí)者提供的學(xué)習(xí)幫助。測(cè)試次數(shù)與答對(duì)次數(shù)分別表示在學(xué)習(xí)系統(tǒng)中學(xué)習(xí)者參與該測(cè)試的次數(shù)與回答正確的次數(shù)。

概念類常見(jiàn)的關(guān)系有“前驅(qū)—后續(xù)”關(guān)系、父子關(guān)系、兄弟關(guān)系、平行關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系與因果關(guān)系等。概念類A與概念類B有明確的先后關(guān)系，若概念類B的存在必須依賴于概念類A的存在，則A是B的前驅(qū)，B是A的后續(xù)。若概念類A包含概念類B，B是A的一部分，則A、B是父子關(guān)系。在本研究建立概念層次結(jié)構(gòu)，上一級(jí)本體與下一級(jí)子本體就屬于父子關(guān)系。若概念類A、B具有相同的父概念類，則A、B是兄弟關(guān)系。

為了更好展現(xiàn)高職專業(yè)知識(shí)技能結(jié)構(gòu)邏輯和教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)在邏輯規(guī)律，明確本體具有以下關(guān)聯(lián)關(guān)系：專業(yè)本體是課程本體的教學(xué)目標(biāo)，也是職業(yè)崗位本體的職業(yè)要求，課程本體面向職業(yè)崗位本體，課程本體用到學(xué)習(xí)資源本體，而學(xué)習(xí)資源本體被用于課程本體。

綜上所述，本研究設(shè)計(jì)的高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.本體表征

本研究使用Protégé軟件對(duì)本體模型進(jìn)行編輯與設(shè)計(jì)，以便能夠被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)與處理。Protégé軟件是一款斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物信息研究中心基于Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的源代碼開(kāi)放的本體開(kāi)發(fā)工具。經(jīng)過(guò)專業(yè)領(lǐng)域體系分析、本體構(gòu)建設(shè)計(jì)好高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜的模式結(jié)構(gòu)之后，使用Protégé軟件對(duì)本體模型進(jìn)行編輯與設(shè)計(jì)，如圖3所示。

本研究主要針對(duì)高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式構(gòu)建研究欠缺、職業(yè)能力描繪不足等問(wèn)題，使用知識(shí)圖譜技術(shù)構(gòu)建運(yùn)用于高職專業(yè)在線教學(xué)的自適應(yīng)系統(tǒng)的領(lǐng)域模型。在斯坦福大學(xué)本體構(gòu)建七步法的簡(jiǎn)化基礎(chǔ)上提出高職專業(yè)領(lǐng)域的本體構(gòu)建流程，經(jīng)過(guò)專業(yè)領(lǐng)域體系分析、本體構(gòu)建、本體表征三個(gè)步驟，對(duì)高職專業(yè)課程知識(shí)技能體系的概念類、關(guān)系、屬性進(jìn)行系統(tǒng)化定義與表征，提出職業(yè)能力導(dǎo)向下的高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式結(jié)構(gòu)并使用Protégé軟件對(duì)本體模型進(jìn)行編輯與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域模型層本體的構(gòu)建。

當(dāng)前，本研究?jī)H完成了高職專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜模式的構(gòu)建，后續(xù)研究的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)層構(gòu)建，將以具體某一個(gè)高職專業(yè)為例，通過(guò)知識(shí)抽取、知識(shí)融合、知識(shí)加工等步驟實(shí)現(xiàn)對(duì)該專業(yè)在數(shù)據(jù)層的構(gòu)建。

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注：本文系2021年度廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目“基于數(shù)據(jù)挖掘的高校在線學(xué)情追蹤系統(tǒng)”（2021KY1514）、2023年度廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目“基于智能教育的高職領(lǐng)域知識(shí)圖譜構(gòu)建研究與實(shí)踐——以大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)為例”（2023KY1568）的研究成果。

作者簡(jiǎn)介：韋量，廣西南寧人，碩士，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)教學(xué)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能計(jì)算；楊吉才，廣西南寧人，碩士，副教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)教學(xué)、職業(yè)教育；卜一川，山西懷仁人，在讀博士，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)教學(xué)、移動(dòng)互聯(lián)應(yīng)用技術(shù)。

（責(zé)編 雷 靖）