[发明专利]一种谈话式智能教学系统

说明书

本发明公开了一种谈话式智能教学系统，包括互相连接的知识库单元和功能单元，所述功能单元包括输入预处理模块、答案推理模块、评价模块和对话管理模块，所述输入预处理模块、答案推理模块、评价模块和对话管理模块之间彼此互相连接；其中，所述知识库单元包括有领域本体、交互模板、语义词典和学生模型。本发明的谈话式教学系统利用一个具有良好语义关系和层次结构的领域本体来模型化系统的领域知识，通过概念的层次结构与语义关系可以为系统提供基于推理的知识，同时提出了一种本体驱动的对话管理机制，可以快速形成对话内容和对话序列。

技术领域

本发明涉及教学技术领域，尤其是一种谈话式智能教学系统。

背景技术

谈话式教学系统是智能教学系统的一个子集，它以建构主义作为理论基础，模仿人类辅导中自然语言对话，鼓励学习者构建知识，而不仅仅是接受知识。传统的谈话式教学系统一般采用称为课程脚本的大型文本语料库作为领域知识模型。由于文本语料库是面向学生的知识而无法被机器所理解，因此基于文本语料库的领域知识模型无法为智能教学提供基于推理的知识。

起源于哲学的本体论(ontology)近年来在信息领域得到了广泛应用，尤其本体论在Web上的应用导致了语义Web的诞生。本体是关于共享概念的一致约定，其核心概念是知识共享,因此本体从一开使就广泛应用于知识工程。本体的描述逻辑DL(DescriptionLogic)是在语义网与框架的基础上发展起来的，是一阶逻辑的一个可判定的子集,具有良好的语义、强大的知识表达能力与推理的可判定性。目前，语义Web与本体在智能教学系统中得到了广泛的应用，包括：学习资源的语义标注与学习对象的语义检索，基于领域本体的学习内容开发及聚集，以及基于领域本体的个性化学习、自然语言接口与定理证明等。但基于领域本体的谈话式教学系统还尚未见报道。

发明内容

本发明公开了一种谈话式智能教学系统，本发明将传统的谈话式智能教学系统中基于课程脚本的领域知识模型，替换为有着丰富语义关系的领域本体，通过领域本体驱动的对话管理机制，以快速形成对话内容和对话序列，使得系统的智能化水平进一步提高。

一种谈话式智能教学系统，包括互相连接的知识库单元和功能单元，所述功能单元包括输入预处理模块、答案推理模块、评价模块和对话管理模块，所述输入预处理模块、答案推理模块、评价模块和对话管理模块之间彼此互相连接；

所述知识库单元包括有领域本体、交互模板、语义词典和学生模型；

所述预处理模块用于对学生输入的内容进行分词、词性标注、本体元素标注与分类；

所述答案推理模块由所有交互模板绑定的推理函数组成，用于对提问主题进行基于领域本体的答案推理；

所述评价模块用于对学生的回答或输入进行评分与更新学生模型；

所述对话管理模块用于对学生的回答或输入进行响应和组织对话顺序；

所述语义词典为现有的词语同义词与词语层次结构的词典；

所述学生模型是用于存放学生当前学习状态、进度、成绩与认知水平的数据库文件。

进一步的，所述领域本体模型DOM定义包括六个部分：DOM＝{概念，属性，关系，实例，同义词，概念层次,公理}；其中：所述概念是指某个领域中具有相同特征的实体的集合与抽象；所述属性是指概念与数据对象之间的二元关系，用于表示概念的某一方面的特征；所述关系表示概念之间的二元关系；所述实例是现实世界中属于某个概念的具体实体；所述同义词是指具有相同含义的概念名、属性名、关系名与实例名；所述概念层次是一个概念的is-a分类结构，反映了某领域的概念与概念之间的上、下位继承关系；所述公理是领域知识的永真断言，是一种机器能够理解的理论性知识。