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网络教育中的智能搜索引擎的研究 摘要 随着网络技术的迅速发展，一种新的教育方式一网络教育已经呈现出其具有 的广阔发展前途。网络教育的最大优势是基于开放、共享的教育资源，因此如何 让学生在海量且纷乱的教育资源中查询到自己所需要的资料是现在网络教育发 展的主要任务，而丌发出一种运用于网络教育领域的信息查询工具是解决这一问 题的核心。 现在在互联网上人们用束查询信息的工具是搜索引擎，据统计，搜索引擎是 排在电子邮件之后的第二个人们用的最多的网络1 具。但是随着网络信息增长的 速度越来越快，而且人们对知识更为精确的要求，现在的搜索引擎已不能满足人 们的需要了，人们需要更为智能化、个性化的搜索引擎。 本论文就是在分析了搜索引擎的相关知识与技术，特别是分析了中文搜索 引擎所具有的一些局限性后，提出了在网络教育资源环境下的一种适合学生使 用的一种智能搜索引擎模型并给出了该智能搜索引擎的体系结构。在该模型中 引入了人工智能技术中的语义网络和智能代理技术，提高了搜索引擎的智能化 程度。研究分为两个部分：第一部分是基于概念的检索系统的研究，就是根据 网络教育资源的特点，以教育学科分类为基础，通过建构概念语义网络以实现 对学生查询请求在概念卜的扩展，包括同义扩展、相关联想和概念拓展。以达 到扩大检索范围，提高搜索引擎的查全率的目的。第二部分是对个性化智能代 理的研究，这部分的研究是以第一部分研究为基础的，即在概念语义网络的 基础上构建一个智能代理系统。该系统通过分析学生的反馈信息，在概念语义 网的结构上建立学生的个人兴趣模型，并通过对概念之间的连线表示概念的关 联程度。该模型能直观的反映了学生的个人兴趣范围，通过对学生兴趣范围的 建立，将检索文档进行重新排序，提高学生所感兴趣文档的排位，提高搜索引 擎的查准率。本文还对智能代理系统进行了测试验证，并给出了测试结果，结 果表明该智能代理系统能有效的提高相关文档的排位，为学生主动提供其感兴 趣的教育信息资源。 关键词：网络教育网络教育资源智能搜索引擎语义网络智能代理 r e s e a r c ho ft h e i n t e l l i g e n ts e a r c h i n ge n g i n e i nt h ee d u e a t i o no nn e t w o r k a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fn e t w o r kt e c h n o l o g y , an e wk i n do fe d u c a t i o n m o d e n e t w o r ke d u c a t i o nh a sag o o df u t u r e t h em o s ta d v a n t a g eo fn e t w o r ke d u c a t i o n i st h en e t w o r ke d u c a t i o nr e s o u r c e si so n - l i m i t sa n dc a nb es h a r e d ，s oh o wc a nm a k e t h es t u d e n t sf i n dt h ek n o w l e d g em e yn e e di nt h eh u g ea n du n o r d e r l yr e s o u r c e si st h e p r i m a r yt a s k t on e t w o r ke d u c a t i o n 。t h er e s o l v e n ti st od e s i g nt h eq u e r yt o o l so f i n f o r m a t i o nu s i n gi nt h en e t w o r ke d u c a t i o n t h et o o l su s i n gi nt h ei n t e m e ti sc a l l e ds e a r c h i n ge n g i n e a st h es t a t i s t i c s t a t i s t i c s ，s e a r c he n g i n ei st h es e c o n dp o p u l a rn e tt o o l se x c e p te m a l l b u tw i t h t h e i n c r e a s i n go ft h ei n f o r m a t i o ni sh u g e ra n dh u g e r , a n d t h er e q u e s to f p r e c i s i o n ，t h e c u r r e n ts e a r c h e n g i n e i sn o tm e e tt h eu s e r s n e e d s am o r ei n t e l l i g e n t a n d i n d i v i d u a t i o ns e a r c he n g i n ei sn e e d e d t h i s p a p e ra n a l y s e s t h ek n o w l e d g ea n d t e c h n o l o g yo fs e a r c h i n ge n g i n e ，e s p e c i a l d i s c u s s e st h el i m i t a t i o no fc h i n e s es e a r c h i n ge n g i n e ，t h e np u t sf o r w a r das e a r c h i n g e n g i n em o d e lf i t t i n gt h e s t u d e n t si nt h en e t w o r ke d u c a t i o na n d b u i l d st h ef r a m e - w o r k t h em o d e lu s e sa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ( a i ) ，s u c ha st h ec o n c e p ts e m a n t i cn e t w o r k a n d t h ei n t e l l i g e n ta g e n t , a n dm a k e st h em o d e lm o r ei m e l l i g e n t i z i n g 。t h es t u d y h a st w o p a r t s ：o n ei st h es t u d yo f r e t r i e v a lm o d u l eb a s e do fc o n c e p t t h a ti s ，o nt h eb a s i so f t h ec h a r a c t e r i s t i co fn e t w o r ke d u c a t i o nr e s o u r c e sa n dt h ec a t e g o r yo fs u b j e c t ，a c o n c e p ts e m a n t i cn e t w o r ki sb u i l tt oe x p a n d t h ed e m a n dw o r d ，i n c l u d i n gs y n o n y m y , r e l a t i o n s h i pa n d e x t e n s i o n t h a tc a ne n l a r g et h er e t r i e v a la r e aa n da d v a n c e t h er e c a l l o f s e a r c h i n ge n g i n e t h e o t h e r p a r t si st h es t u d y o f t l l ei n d i v i d u a t e di n t e l l i g e n ta g e n t b a s e do fc o n c e p ts e m a n t i cn e t w o r kb u i l t i nt h eo n ep a r t s ，t h ea g e n tb u i l d a i n d i v i d u a t e dm o d e lo nt h ef r a m eo fc o n c e p ts e m a n t i cn e t w o r kb ya n a l y z i n gt h e s t u d e n t f e e d b a c ki n f o r m a t i o n ，a n dt h el i n eo f t h ec o n c e p tr e p r e s e n tt h ec o r r e l a t i o no f t h ec o n c e p t ，t h em o d e lc a r te x p r e s st h ea r e ao fs t u d e n t s i n t e r e s tv i s u a l l y , a n dt h e l o c a t i o no ft h ei n t e r e s t e dd o c u m e n t sc a r lb ea h e a d ，t h a tc a r la d v s l e et h ep r e c i s i o no f s e a r c h i n ge n g i n e 。t h ep a p e r a l s od e s i g n sa e x p e r i m e n t t oc h e c kt h ei n t e l l i g e n ta g e n t s y s t e m ，t h e r e s u l ti n d i c a t e st h es y s t e mc a nb r i n gf o r w a r d t h ei n t e r e s t e dd o c u m e n t sa n d o f f e r 啦ei n f o r m a t i o nf o rt h es t u d e n t sa c t i v e l y k e y w o r d ：n e t w o r ke d u c a t i o n n e t w o r ke d u c a t i o nr e s o u r c e si n t e l l i g e n ts e a r c h i n g e n g i n e s e m a n t i cn e t w o r k i n t e l l i g e n ta g e n t 独创援声明 本人声硝所呈交的学位论文是本人在导师指译下迸行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知。除了文中特别加以标洼和致谢黪地方外，逾文中举包含冀德人已缝发表或撰写过的 研究成果，键不包含为获得。盒i 墨蚤撼速望。蘑其他教育机构酌学位或诞书而使埔过的 材料。与我一网王作的同志对本职究所做的住绣瑟献均已在论文中挥了明确的说明势褒示谢 意。 学位论文作者签名；求表灰整字鼎期。吖苹强7 旦 学位论文舨权使用授权书 本学位论文作者究全了解盒墨王些挫有关保蹙、使用学挝论文的娥定t 有投保留并 商淘家有关部门或祝构送交谂定的复印件和磁盘，允许潦变被套阅和僭蠲e 本人授越金匿 = 些盔堂可以髓学位论文的全都或部分内容编入有关数攒库进褥检索，可以采用影印、缩 西j 绒掐箍等簸制手段保存、汇编学位谂定。 ( 保密的学位论文在鳃密感适用本授权书) 学髓论文律者签名：求末艇 签字霜蠲：降# 月 西 学谯论文作潜毕业后恚i 向： 工襻毒墟：崩技鼓氏王曼谣轴 通讯地址：鬯奶手垂襄娜考 1 门 一孙名移鼙筛签名4 铲7 。， 繁字磊辅；? 辛主墨舂弼7 髓 魄话：势珂。t i 邮编：刀w o 沙 致谢 本论文是在粱器勇教授瓣悉心揍导下宠成赦，使此论文竞戏之际，衷心遗囊 辛勤培育我的导师梁昌勇教授表示崇高的敬意和深深的感激。三年来，粱教授 不纹在学习上还楚在生溪中都绘予我极大鹣关心帮帮蘩，为我能取褥戆每一点藏 绩倾注了大量心血。梁教授为人谦和、治学严谨，他所具有的丰寓渊博的知识、 敏锐的学术思维、精益求精的工 警态度、襁较避取豹科研耩神戳及诲人不倦的繇 者风范都将是我终生学习的楷模。 感谢合肥工她大学计算机网络系统研究所为本入提供良好的举习条件 瞬络所杨善栋教授，秘溪骏老师一直以来，光论在生活上还是在学业上，都 给予我很多关心和帮助。两位老师渊博的知识、忘我的工作精神、大公无私的胸 t 陵选我毕耋| 三难忘。在此怼疆位老照表示诚挚匏感溅l 另外，在网络所三年的学习生活中，刘心报、刘业政、朱卫糸、李兴国、左 誊荣、蒋器溃、嚣建民、强鞠仑等老； | ；对我的学习貊生活墩绘予了大量戆关窿弱 帮助，在此表示诚挚的感澍! 感落黎勇、柏是、董军、李宏艳、刘强广、浚擐安、袅芳芳、李受飞、徐春、 张福安、周晓勇、陈蕊、凌道鹏、王长勇、于海蜂以及陈增明在读博士在学习和 生活上给予我的关心和帮助! 感谢簿理学院的老师对我三年来的培葬和帮助! 感谢所有帮助过我的师长和朋友! 感谢麓位谬攀专家在露忙之中挞出时阕对论文进行了仔缨的谨阕! 感谢父母的养育之恩和亲人对我的大力支持，正是你们的关怀和帮助，使我 焱学习熬遂路上一藏疑鬏l l 乍者：朱素媛 2 0 0 4 年6 月 第一章绪论 2 1 世纪是信息时代，以高科技为核心的知识经济已经占据了促进社会发展 的主导地位，一个国家的综合国力和国际竞争力越来越取决于教育的发展、科学 技术和知识创新的水平，尤其是教育将始终处于优先发展的战略地位，而传统的 教育模式已经不能促进现代化教育的发展，影响了现代化创新人才的培养。而目 前i n t e m e t 的迅速普及已经成为信息时代的重要标志，因此将教育和网络的结合 可以说是现代化教育发展最重要的方向。网络教育的出现彻底改变了人们的学习 方式，把人们带入一个全新的学习环境。网络教育的特色是老师通过网络进行教 学活动，学生们利用网络上的共享资源获取知识，因而网络教育发展的关键问题 就是网络教育资源的建设，现在各大学院正在大力进行对网络教育资源的组织， 而如何有效利用网络教育资源，使学生从海量的信息资源中获取所需知识已经成 为制约网络教育发展的瓶颈。 1 _ 1 网络教育的概述 所谓网络教育指的是在网络环境下，以现代教育思想和学习理论为指导，充 分发挥网络的各种教育功能和丰富的网络教育资源优势，向教育者和学习者提供 一种网络教和学的环境，传递数字化内容，开展以学习者为中心的非面授教育活 动。 1 1 1 网络教育的分类 网络教育一般分为5 种模式： 一、讲授型模式1 2 】 这种模式沿袭了传统的教育方式，即教师通过网络将文本、声音等多媒体形 式的教学内容传送给学生。这种模式不仅可以进行“双主”( 教师的主导作用和 学生的主体作用) 教学，而且突破了传统课堂对时空和人数的限制。 在这种教学模式中，教师在远程授课教室中通过直观演示、口头讲解、文字 阅读等手段向学生传递教学信息，网络将这些信息传递到学生所在的远程学习教 室，学生通过观察感知、理解教材、练习巩固、领会运用等过程进行学习，通过 一定的设备可允许学生和教师进行互动，最后由教师对学习结果进行及时检查。 教学材料及学生的作业可通过网络、通信等系统实时呈现和传送。 二、个别辅导模式 这种模式是通过基于网络的c a i 课件以实现教师和单个学生之间交流。学 生学习的主要方式是访问存放在w e b 服务器上的事先编制好的网络c a i 课件。 这些网络课件是由教师开发的，包括教师的教学要求、教学内容、以及教学评测 等。当学生遇到疑难问题时，可以通过e m a i l 向教师或专家进行咨询。 第1 页 三、讨论学习模式 这种模式是通过b b s 系统或是w w w 平台，由专业教师建立相应学科的主 题讨论组，而学生则登录网络，在特定的主题区内发言或讨论学习。讨论学习模 式可以分为在线讨论和异步讨论。在线讨论类似于传统课堂教学中的小组讨论， 由教师提出讨论问题，学生分成小组进行讨论。在讨论学习模式中，讨论的深入 需要通过学科专家或教师来参与。 四、探索学习模式 这种模式一般是在网上设置一些适合特定学生解答的问题，在提供大量相关 的资料可供查询，在学生遇到疑难问题时能提供适当的启发和提示。该模式彻底 改变了传统教学过程中学生被动接受的状态，使学生处于主动学习的地位，有利 于激发学生的学习兴趣和创造性。 五、协作学习模式 这种基于网络的协作学习模式的主要思想就是以小组的形式去共同完成某 一任务，学习者借助他人( 包括教师和学习伙伴) 的帮助，实现学生之间的彼此 交流和合作，并利用必要的共享学习资料，充分发挥其主动性和积极性，以达到 对教学内容的深刻理解与掌握的过程。强调学习者的创造性、自主性和互动性。 l _ 1 2 网络教育的发展状况 早在网络问世时就已经有机构开始研究如何将其应用于教育当中，但是进展 相当缓慢，随着信息技术和网络技术的发展和普及，直到上世纪9 0 年代，网络 才真正进入教育领域。9 0 年代初，美国就提出了“信息高速公路”的设想1 3 1 ，并 计划在2 0 0 0 年以前建成一个全国范围的信息高速公路，通过它向全美国人迅速准 确地提供各种信息，几乎所有的大学和绝大部分中小学也都开始建立了校园网并 联上了i n t e r n e t ，并开始利用网络进行教学活动，从而提出了一种新型的教育模 式网络教育。 现在，网络教育已经延伸到世界每一个能连接到互联网的角落，世界各国对 网络教育的发展给予了前所未有的关注，并积极采取措施，努力扶持和发展这种 全新的教育方式。 1 、世界网络教育的发展 据世界经合组织的研究表明，从1 9 9 5 年到2 0 0 0 年，全世界的远程教育市场 规模就以每年增加4 5 的速度扩张着。到2 0 0 0 年，全世界有70 0 0 万人通过远 程教育方式进行学习1 4 j 。 经过这些年的发展，美国现在已成为世界上网络教育规模最大、水平最高的 国家，其网络教育的发展也相当成熟。每一个网络学校都是由许多相关的教育部 门或公司建立，而各网络学校之间又有非常广泛的联接，一个覆盖全国主要教育 机构的网络业已形成。几乎全国所有的学校都能开展网络教育，而且网络教育所 开设的学历、学位课程已超过5 万门，基本覆盖了美国高等学校所有的学科和专 第2 页 业。所以无论你想学习什么知识和技能，你都完全可以到网上找到你所需要的资 料秘帮助。6 0 以上鼓企业也是逐过璃络教弯方式避嚣员工抟培训秘继续教育 p 。锸统计，通过湖络迸行学习的人数正阻每年3 0 0 的速度增长，有关学习类 的专业网站不断涌现。 英萄晕农1 9 9 8 年就开始发展溺络教育，在2 0 0 2 年年蕊之前，全国豹学校都 己与i n t e m e t 联通。目前。谨全国蛰疑学校几乎都建起了囟日的网上学校。图家 逐投资1 0 0 0 万英镑，蘩瓤落后蟪嚣麓学校赡买诗冀辘。 法国的中学已缀在2 0 0 0 年全部联网；德国到2 0 0 0 年垒阐已有万所学校上 媾，蒺每嚣分之一开矮礴终教弯；避商蕊察夫、漠大裁亚、冁蓬等慝家毫在糨辍 的激展网络教育，都力争通过发展网络教宵，在全球教育市场的激烈争夺中抢得 先撬。 2 、中潮网络教育的现状 袋餮是个经济发展揆莫不平鬻鸵匡家，农村躲发展远逡落后予城枣，疆静静 发袋落后予东部，教育消费水平因j 靖：也有糊当大的麓异，致使教育涤源配络在布 鼹上也存在极大懿不均衡。瞧于我阉人墨多，裹等激育的镶求极为魔大，戮两这 种不平衡掰造成豹教育永平豹稷大麓异将大大影晌我国国民素质翡熬体提黼。雨 网终教育的瓷源共攀性使教肖资源得到合蠼的配爨，能有效缩短教育水平的差 舅，籀合了溪筏教鸯酶蓊需求。囡就，发袋鹣缮教肖势奁必行。 我国的网络教肖起步较晚，直到9 0 年代中期才开始发展网络教育，由清华 夫攀率宠据蹬发震掇络教臀，嚣濑瘫大学第夺建起舞上大学。我鬻翁鼹终鼗育 在2 0 0 0 年褥到了最迅速的发展，激育部将大力推避网络教育列为高校工作的重 点。弱嚣嚣炎壹，毅育郭已箍疆了薛辨舞校开曩骥鼗运程教弯试豢王终。在窝 络激育应用开发上，国家将投资4 0 0 0 万元支持高校网络教材和网络教育师资队 堡建设。理在我冒瓣上离等教弯发鼹缓姨，已呈现覆盖瑶广、专鼗疆广、屡次丰 富镣特点，现己有约4 5 所商校能够通过网络教育颁发国家承认柏黼等教常学历 证端【雏。 1 j 3 两络教育酌特色 网络教育为人们提供了一秘全新的学习方式，它将传统教育的哩令簧索“教 酃、教材、学生、教室”变成了“教筛、嚣源、学生、礴终学习繇境8 。糯魄接 统教育，嘲络教育商着鲜明的特色； l 、教嚣彝擎耋廷予溺缀翁两敬，互不是嚣，歙学活动在霹上藤开，学生在 网上进行霸主学习，而教师则是通过网络进行教学和指导，持对学嫩提出的疑问 遴行蘩答； 2 、网络教学材料也不同于传统的教材，而是方面米自于i n t e r n e t 上的浩 鹣的共享瓷涯，舅方蘸最出教师狻爨不爨缒教学要求篷绫荠放置在特定曩务器 上的网络课程等多媒体形式的交互式教材； 第3 贸 3 、网络学习环境也成为了虚拟的空间。学生可以在任何地方、任何时间获 取来自世界各地的不同人士的帮助，也能够积极主动地参与网络化学习，并且能 自主管理其学习过程。 而i 网络教育最大的特色，也是区别于传统教育的最大优势就是不仅使得传统 教育中封闭的资源得以开放，而且还融合了各种先进的教学方法和教学思想，提 高教育资源的组织水平，还可以把各地的教育资源联系起来，使得教育资源得以 共享a 这样可以使生活在教育资源贫乏地区的人们能够学到更多的知识，从而缩 小地区发展的不均衡，提高整体国民素质。 1 2 网络教育中的资源建设状况 网络环境下的学习是基于资源的学习，就是利用各种各样的学习资源，来完 成课程目标以及自我更新和拓展知识的学习，而其核心是网络教育资源的建设， 只有具备内容丰富、优质实用的网络教育资源库，各种网络教育应用系统才能真 正发挥现代教育技术的威力。 1 2 1 资源建设在网络教育中的作用 一、支持学生的自主学习 传统的学校教育是以教师为中心的灌输式的教学，学生完全处于被动接受的 地位，使得其自主性的培养与发挥受到限制。 而网络教育中学生的自主学习的一个重要的表现就是能主动积极地在知识 海洋里猎取知识营养，并且网络已将全世界的学校、研究所、图书馆和其他各种 信息资源联结起来，成为一个取之不尽、用之不竭的海量信息资源库i s l 。面对 多样的、多渠道的、多层次的学习资源，学生有很大的选择空间，他们可以选择 自己需要的学习材料，这种选择的自由是自主性、主动性发展的前提。 二、实现个性化学习 传统教育是教师同时面对几十个学生教授统一的教材，根本谈不上“因材施 教和个性化学习”。而在网络教育中，学生可以根据自己的特点，按自己方便的 时间从互联网上自由地选择合适的学习资源，还可以按照适合自己的方式学习， 并在学习中不断调整。学生的主观能动性和个性潜能可以得到充分发挥，从而实 现个性化学习。 三、有利于教师提高教学水平 在网络教育中，教师的角色是两面的，一方面，教师是教育资源的使用者， 通过对资源的使用，拓宽视野，提高知识水平。另一方面，教师又是教育资源的 组织者，教学课件的制作者，通过对教育资源的组织，教师充分考虑到学生的学 习行为模式，从而有利于提高教学水平。 四、使教学得到延伸 传统教育是将教育资源封闭在学校之中，只有在校园内接受教育的学生才能 第4 页 利掰教育资源，这鬣一种将教育资源幂跬教育功能收缩和集中应用的教育形式。而 现代社会奉淳学技术熬迅猛发展，知谈戆生命闵期越寒越短，这载意睐藿社会成员 要不断发鼹自己的知识水平和御新能力，囡此仅靠学校教育提供的知识供举习者 终身享用的传统教商模式显然不能邋应社会发展的嚣要。薅网络教育却能搭助各 静攥诲技术挹教育嵇惑资源传送绘鞠面，方的人们，使教育瓷源和秘能商藏个社 会延伸，最终达成学习社会化。这种延伸符念国家掇倡的全民学习、终身学习的 理念。 1 2 2 国外激育资源建设状况 蔷嚣在藻援鼹络鼗襄麓震熬霜辩，遣十分关注教弯赘源熬建设。 在网络教育十分发达的美国，篡教育资源信息中心( e r i c ) 资源极其丰富， 荠酝有易愆瓣搜索萼 擎、em a i l 翘蔷系统鹣专家咨诲等帮甓矮户粪技辑器簧携 资料。优化教育联邦资源( f r e e ) 网站与联邦政府的部门抉同合作，为金茨教 烬歉学生掇供免费鹣数弯资源，较好遣爨簿了戆斑耀优质黼终瓷源送牙教学。 澳大利妲教育网络( e r ) n a ) 也能帮助备级教育部门的师生了解和分攀澳大 剃姥积全世器的馈感。由擞拿大玻瘛发起毂教育炎源( e d u s o u r c e ) 的居拣是截 建踌越整个细拿大潮家的强联溺攀的学习对象库随络。各潮和高校都在积槭致力 予资源共攀的开放式学 6 1 。 t 。2 3 我嚣现在瓣教育舞舔建设获凝 目前我园教育资源的建设主要是以各学校内部建设为生，随着网络教育的不 舞浚震，蚤大学校像在致努子教育嶷源懿缢缓，嚣就，我露懿数啻滚滚鼓惑诲主 还魁比较丰富的，但是也存在着许多的问趟。 一、资源大鬟薹复建设 我国学校之间缺乏联系和沟邋，各学校和教师对于资源的分类和定义的认知 焦度不嚣，溪越对教奁瓷骤麴建设较乏缝一黥标准，造成爨源的凌莲k 移大譬重复 建设。不俄浪费了入力、物力和财力，还影响了教商资源的更新速度。 二、缺泛裹质量的学习瓷源( 教炳和专她人员的协作不够) 高质量麴教育搽源需簧两方面内容；楚高蕊羹盼专豫知识，一般由帮监教 师提供；二是先进的技术水平，一般出技术人员提供。只礴两者之阅实现篮补台 棒才髓开发出磐翁教育资源，餐燕疆莆技术人员窝专监教掰之蠲静游_ 蕈不够瞧到 约卷教育资源的建设，使得教育资源的开发效率低下，造成资源的巨大浪赞。 三、饔濂努毒鹩分鼗，震要罄瑗落系 由于栽国资源建设是备学校各自为政，资源也分布在梅个资源库内，j b 常的 分散，这群麓资滚虽然实蕊了牙羧艇也显褥无摩窝散乱；嚣么必须缀绠毫_ 謦夔符 合举习规律的资源，为学生提供一个好的赞源环境。因此要建立一个有效的管理 系统，采取定鳃警理簸璐怼分数蕊瓷滚遴蓊集中管理，挺蠢瓷源霉4 爨率。 四、缺乏导航系统 第5 贾 网络教学应该为学生提供一个宽松的自主学习环境，使学习者在学习过程中 连接和访问信息有更大的自由度，有利于其个性化发展。而现在适合网络教育所 需的信息资源虽然比较丰富，但是高质量教学内容的缺乏、大量的冗余信息、过 载信息使得学生们难以准确地定位他所需求的信息资源，影响着他们对所需知 识、技能的检索处理和理解接受，其结果只能是在网上走马观花地浏览，却找不 到合适的内容，浪费了学生的时间和精力。 1 2 4 现在资源建设的任务 介于我国现在的网络教育的状况，现在的教育资源建设的任务主要是： 一、加强高质量信息资源的建设 高质量的信息资源是网络教育建设的基础，要实现其高质量，必须做到： 1 、要对教育资源进行统一的定义与分类，实现其标准化； 2 、专业与技术的结合，要建立资源建设组，使专业教师和技术人员进行合 作开发，将繁杂的信息资源进行必要的整理和归类，建成资源库： 3 、采取学校和企业合作投资的方式，将学校的资源优势和企业的资金相结 合，使教育资源的开发形成一定的规模，促进网络教育的发展。 二、开发出好的管理体系 有效的管理体系是提高网络教育水平的重要任务，有利于对整个教育资源的 整合和配置。 1 、将开发出的资源库形成教育资源网络系统，建立各个资源站点，资源网 内每一个提供资源信息的站点都是资源网中的一个节点，存储资源信息。资源节 点之间基于一定的信任授权关系进行资源互访，因此可以实现网络系统内教育资 源的分布式存储和集中式管理。 2 、对资源进行管理，为用户提供覆盖本地区所有教育资源站点的最新资源， 实现本地区不同教育资源站点之间的系统互访和资源共享。建立资源中心，对资 源系统进行统一维护，实现本区域内各资源站点资源的同步更新与管理川。 三、提高对资源的利用率 在网络教育中，学生获取知识的主要方式就是通过网络寻找自己所需的资源 信息，可以说，对资源的利用是网络教育中学生提高知识水平的关键，而现在网 络中的教育资源纷繁凌乱，这就极大影响了学生的积极性和学习兴趣，因此如何 在这些资源中寻找到自己需要的知识，也就是提高资源利用率是现阶段网络教育 的核心问题。 现在网络教育一般为信息查询提供专用的教学搜索引擎，可实现对不同教育 资源站点上资源信息的快速查询与共享，从某种程度上给学生带来了方便。但是 搜索引擎的智能化程度不高，搜索条件有限，无法根据用户需要精确定位资源。 第6 页 1 3 搜索引擎对网络教育的作用 搜索弓 擎不仅足提高资源利用率的保诞，更是健进网络教育发震的关键技术 之一。 一、有助于提高教师的知识水平 在现 弋网络教育中，教师的角龟已由知识的传播者变为辅导者、帮助者，一 方面，教师要制做高质量的课件，为学生建立资料库；另一方面，还要通过所 设嚣豹网络教学环境麓更大速激缎学生豹学习动力，诞逡学生的学习、搽索兴 趣。这就使得教师不仅要自己善于利用网上丰富的信息资源，提高自己的知识 承平，更舞会弓l 警学生懿宠分剥蠲痞惑资源去建椽鑫己懿学习活动。 二、有利于学艇的自主性学习 薅络教蛮使学，蔓默黄绫豹被魂学习变必主动学习，学燮能按照塞己熬凌掇弱 自我目标选择参与网络学习，与此同时网络教育也给学生提供了更加虚拟化的 学习环蟪。诗算枫代替了老魉，教弯资溅代替了教材，学生难免会产生一些不 邋应，尤熊是会猩海量的信息资源中迷失方向，匿然学擞会从网络中获取不仅 数量大，而且是多样的资源，但网时因为具有很大的选撵空间，所以也浪费了 许多时间。所醴，开发一种适合学生使嗣的搜索工具非常关键，可以有瀚于学 生进行深入探索，提高学习效率。 1 4 搜索引攀的发展状况 1 。4 1 黄绫攘索弓l 擎 对搜索工具的开发始于1 9 9 0 年，当时w o r l dw i d ew e b 还没有出现，但网络 中文终的镣辏已撼当频繁。蠢予大爨斡文传教毒程分教豹燕提中，套谗起寒 豢 不便，因此就开发出一种可以用文件名查找文件的系统，就是a r c h i e ，a r c h i e 是 一个可搜索鲍f t p 文l 牛名利表，用户必须输入糖确的文佟名搜索，然后a r e h i e 会锫诉用户哪一个f t p 地址可以下载该文件。虽然a r c h i e 是第一个自动索引互 联网上网盘! i 文件的程序，假它还不是真正的搜索引擎。 世界上第一个s p i d e r 稔序弘r l d w i d ew e bw a n d e r e r 的出现对于推动搜索引 擎发展具有重要的意义。剐开始它只用来娩计互联网上的服务器数量，以便追踪 互联网发袋规模，后来弱发展秀魂能够捕获网垃( u r l ) ，可良灞采专门检索信 息了。 最罩麓攘素弓l 擎是1 9 9 3 年葵氧n e x o r 公霭开发静潮上检索工兵a l i w e b ，宅 不使用s p i d e r 程序，而赵由网站主管自融提交网页的索引信息，然后它将这些 售惠收集熬寒，按照类型不两瑟分黢不固戆鏊录，再进行艨层分类，这是簸滠始 的搜索方式，只适用于互联网信息不多的时候。 随着瞬终镶息按几何式增长，使褥检索鼹鸯掰出现的隧页交褥越来越困难， 于蹙一些编程者将传统的s p i d e r 程序工作原理作了些改进，其原理为：搜索引 第7 贸 擎从网站上每一页开始，搜索因特网上的所有超级链接，把代表超级链接的所有 词汇放入数据库，这就是现在搜索引擎的原型。1 9 9 3 年底，基于此原理的搜索 引擎开始纷纷涌现，其中比较有名的是j t t m p s t a t i o n 、w w ww o r m 和 r e p o s i t o r y - b a s e ds o f t w a r ee n g i n e e r i n g ( r b s e ) s p i d e r ，其中j u m p s t a t i o n 和w w w w o r m 只是以搜索工具在数据库中找到匹配信息，然后按先后次序排列搜索结果。 而r b s e 则是第一个索引h t m l 文件正文的搜索引擎，也是第一个在搜索结果排 列中引入关键字串匹配程度概念的引擎嘲。 1 4 2 现代搜索引擎 1 9 9 4 年4 月，美国斯坦福大学的两名博士生，大卫菲勒和美籍华人杨致远 共同创办了大家熟知的超级目录索引y a h o o 9 ，y a h o o 是将其收集到的网站及网页 分门别类加以索引和文摘( 由人工完成) ，以一个分层的线性目录来为用户提供按图 索骥式的服务，比较适合于般的查询。其数据是手工输入的，都附有简短的说明， 所以搜索效率明显提高。【l 0 自此搜索引擎也进入了高速发展的时期。 同年在s p i d e r 搜索引擎中还出现了三个非常重要的搜索引擎，w e b c r a w l e r 是第一个支持搜索文件全部文字的全文搜索引擎。在它之前，用户只能通过u r l 和摘要进行搜索；l y c o s u l 是第一个在搜索结果中使用了网页自动摘要；而 i n f o s e e k 【“】贝4 是以检索的相关程度高而知名。 1 9 9 5 年，a l t a v i s t a 1 3 1 诞生于d e c 研发中心，a l t a v i s t a 最大的优势就是速度快， 其搜索的数据量相当庞大，而且还可以提供许多不同格式内容，像音频、视频与 多国语言的检索。更为重要的是，a l t a v i s t a 还是第一个支持自然语言搜索的搜索 引擎，为搜索引擎的智能化提供了好的尝试【1 4 1 。 在这一年，还出现了一种新的搜索引擎形式一元搜索引擎，第一个元搜索引 擎是m e t a c r a w l e r ”】，但元搜索引擎的搜索效果不理想，所以发展缓慢。 1 9 9 5 年，斯坦福大学的博士生l a r r yp a g e 开始研究搜索引擎设计，到1 9 9 7 年9 月注册了g o o g l e c o r n 的域名，1 9 9 8 年g o o g l e 【l6 】诞生。g o o g l e 的出现使搜索 引擎的发展产生了又一次质的飞跃。g o o g l e 是一个快速、强大的搜索引擎，具 有良好的用户界面，庞大的数据库，能提供比较全面的信息结果，使用户能快速 有效的搜索到自己所需内容。而其在超链排序算法p a g e r a n k 、动态摘要、网页 快照、d a i l y r e f r e s h 、多文档格式支持等集成搜索、多语言支持、用户界面等功 能上进行了革新，并且使用搜索程序进行网页的自动搜索，内容可以覆盖互联网 大部分网页内容。 至此，现代的网络搜索引擎技术已同传统的搜索引擎技术在算法、计算环境、 理论模型等方面有了根本的不同。各种综合技术的运用使得网络搜索引擎技术上 升到了一个新高度。 第8 页 1 4 3 中文搜索引擎 i n t e r n e t 上的中文信息的迅速增长也需要良好的搜索工具。中文搜索引擎的 发展较迟，从1 9 9 6 年才开始，在检索功能等方面和国外的搜索引擎有一定的差 距。一些学者认为，中文搜索引擎正处于创建和发展阶段，数据库多为非全文数 据库，还不能提供原文，并且信息量少，数据加工程度不深，检索结构的处理深 度不够，只简单地将查到的信息提供给用户，用户不仅无法对检索过程进行控制， 对检索结构的排序也无能为力等。 网上中文搜索引擎的发展很快，代表的是天网和百度。 北大天网m 】是由北大计算机系网络研究室开发，于1 9 9 7 年1 0 月2 9 日正式 在c e r n e t 上提供服务。收录网页约6 0 0 0 万，利用教育网优势，有强大的细 搜索功能。 而百度【l8 i 搜索引擎是国内最大的商业化的全文搜索引擎，其功能完备，搜 索精度高，在中文搜索支持方面有着很高的水平，是目前园内技术水平晟高的搜 索引擎，其智能化的中文语言处理技术大大提高了搜索的准确性与查全率。 1 5 网络教育资源的特色对搜索引擎的要求 网络教育是建立在互联网上的，但却又不同于互联网，主要表现在教育资源 的特点和学生的行为方式。 一、网络教育资源的特斛1 9 ： 同互联网上的信息一样，网络教育资源也是不仅在数量上是巨大的，而且种 类繁多，除了文本信息之外，还包括大量的非文本信息，如图形、图像、声音信 息等。但是，不同的是教育资源分布虽广，但其内容之间的关联度和稳定性却很 强，而且具有良好的可分类性。 二、学生行为的特点： 网络教育中的学生获取知识的主要来源是从网络中查询自己需要的教育资 源，但是学生不同于一般的网络用户，具有自己的特色： l 、学生处于学习状态，对专业知识了解少； 2 、学生对网络的驾驭能力差，具有一定的盲目性 3 、对于海量的信息资源，学生往往缺少耐性，不容易找到自己所需要的知 识。 三、网络教育对搜索引擎的智能化要求 介于以上的特点，网络教育需要的搜索引擎具有一定的智能化： 1 、要有强大的自然语言处理能力 搜索引擎要能允许学生用简单自然的语言提出查询，能从中提炼出学生的查 询要求，并能对查询要求进行扩展联想，对所需资源进行准确定位。 2 、实现个性化服务 搜索引擎要能根据每个学生的学习特点对其提供资源，要能建立学生的兴趣 第9 页 模型，确定学生的兴趣范围，并能对兴趣模型进行实时更新，做好学生的向导。 3 、过滤无用资源，起到屏障作用 能将大量无用的，甚至有害的信息与学生隔离，给学生一个洁净的学习环境。 1 6 本论文的主要内容 本论文就是在网络教育快速发展的环境下，结合人工智能技术、智能代理技 术，研究一种基于语义网络的智能代理搜索引擎，主要是建立学生的个人兴趣模 型。以帮助学生快速、准确的得到所需要的知识资源，对网络教育的发展提供一 个有力的支持。 第一章是讨论了网络教育的发展现状，搜索引擎的国内外研究状况，以及在 网络教育的环境下，研究智能化搜索引擎的必要性。 第二章是探讨搜索引擎的体系结构、核心技术及现在中文搜索引擎发展的局 限性。及搜索引擎的智能化技术发展现状及趋势。 第三章是建立了一个智能搜索引擎的模型，并在其检索模块中构建一个概念 语义网络，以实现查询请求的扩展，在此基础上建立智能代理系统，构建学生的 个人兴趣模型，以实现信息的个性化提供。 第四章是针对该模型设计一个小试验以实现模型的构建和更新。 第五章是对本论文的总结以及对本研究领域的展望。 第1 0 页 第二章搜索引擎的技术探讨 搜索引擎是一种在互联网中搜集、发现信息，对信息进行理解、提取、组织 和处理，并为用户提供检索服务，从而起到信息导航目的的工具【2 0 1 。 2 1 搜索引擎的概述 2 1 1 搜索引擎的分类 搜索引擎按其工作方式不同主要可分为三种：目录式搜索引擎、基于r o b o t 的搜索引擎、元搜索引擎【2 l 】。 一、目录式搜索引擎 目录式搜索引擎的特点以人工方式或半人工方式搜集信息，由编辑人员在访 问了某个w e b 站点后形成信息摘要，并根据站点的内容和性质将其归为一个预 先分好的类别，把站点的u r l 和描述放在这个类别中，也可以接受用户提交的 网站和描述，当目录的编辑人员认可该网站及描述后，就会将之添加到合适的类 别中。 用户在查询信息时，可有两种方式：种是在网页上用户可以直接通过目录， 一层一层的点击查看下去，直到找到用户需求的相关类目下的网站信息。另一种 查寻接口就是关键词检索，用户直接在搜索框中输入所需信息的关键词，服务器 接受命令后就会去索引数据库中匹配关键词，返回查询结果i 矧。 目录式搜索引擎的优点是信息准确、导航质量高。其缺点也是显而易见的， 由于人工的介入，使得费用增加，而且维护量大、信息量少、信息更新不及时。 二、基于r o b o t 的搜索引擎 这类搜索引擎是通过在互联网上自动提取各个网站的信息来建立自己的数 据库，并向用户提供查询服务。它是由个称为r o b o t ( 也叫做s p i d e r 、w e b c r a w l e r 或w e b w a n d e r e r ) 的机器人程序以某种策略自动地在互联网中搜集和发现信息， 由索引系统为搜集到的信息建立索引，由查询接口根据用户的查询输入检索索引 库，并将查询结果返回给用户。这种搜索引擎能收集因特网上几千万到几亿个网 页，并且运用全文检索技术，每一个网页上的每一个词都能被搜索引擎所收录。 它的一个重要特征是要定期访问大多数以前搜集的网页，刷新索引，以反映 出网页的更新情况，去除一些死链接，网页的部分内容和变化情况将会反映到用 户查询的结果中。 基于r o b o t 的搜索引擎的优点是信息量大、更新及时、毋需人工干预。现在 的许多搜索引擎都属此类，比如g o o g l e ，a l t a v i s m 等。它的缺点是返回信息过多， 有很多无关信息，用户必须从结果中进行筛选。 下面研究的搜索引擎都是指基于r o b o t 的搜索引擎。 第l l 页 三、m e t a 搜索蹲f 擎 m e t a 搜索弓l 擎墩h q 散元搜索弓l 擎( m 迸t i p l es e a r c he n g i n e ) ，它然特点是本赛 并没有存液网页信患的数秣库，当糯户查诵一个荚键词时，它把用户的查询请求 转羧戍其它搜索引攀s 够搜爨的命令格式，并行地访阀数个搜索引擎来查谗这个 关键诵，并把疆索霉 擎返弱瀚结桑滋行重复排豫、鬣新孺序等憝理聪再返瑙殆用 户。 i o l 器蓊掰存在魏搜索萼 擎中，没霄一争攘索雩 擎裁够覆蘸掰舂瀚w w w 资源， 大部分的搜索引擎都只能涉及到整个资源的一小部分，并凰各类搜潦引擎的信息 寒滚差雾较夫，霾i ：集壤多个搜索零 擎露产生獒m e t a 援索写；擎其霄逆接绞弓 擎 覆盏面大，搜索效聚更好且具有可扩展性婶优点。它的缺点是有定的局限性， 不鼹娉充分秘震援索孳l 擎麴魂毙。 2 1 2 搜索碍f 擎的性能