基于知识图谱的高中智能学习框架探究

王恺骐

摘 要 针对传统高中学习方式的局限性，提出了基于知识图谱的高中智能学习框架，建立知识点、学习资料、试题、高中生、教师等要素之间的复杂关联。为不同学生制定个性化学习计划，追踪、分析和评价高中生学习成效，帮助教师精准掌握学生的消化吸收情况，真正做到因材施教。同时，结合学生、教师、学校反馈情况不断优化学习计划、知识图谱和管理方案，建立更为科学有效的智能化学习平台。

关键词 高中知识 知识图谱 智能学习 因材施教

中图分类号：G434文献标识码：A

1传统高中学习方式分析

传统高中教育教学模式为国家培养了大批人才，为国家繁荣复兴做出了重大贡献。但我国全球化发展战略对人才的定义已悄然改变，更加注重高中生的综合素质培养和考核。

传统高中学习方式越来越不适应新时代对高中人才培养的要求，主要表现在：（1）知识点离散化，很难形成体系;（2）学习范围有限，学习资料难寻;（3）学习效果难估，学习计划难调;（4）个性化学习难，限制创新能力;（5）教师工作繁杂，管理决策困难。高中学习效果很大程度上依赖于学生自身的总结归纳能力和领悟能力，限制了学生综合素质的提升，而且目前尚没有能够为高中学习提供全面、成体系知识和材料的平台。

2知识图谱智能学习原理

采用知识图谱构建的高中学习总体框架主要包括：知识清洗与整理、知识图谱构建、专家审核、个性化学习计划制定、学习考核、知识体系评估、调整优化、完善补充反馈等多个过程，是一个集成的、统一的、多方参与共赢的、规模庞大的智能学习平台。

（1）知识清洗与整理。分类、归纳和整理现有的高中学习资料，比如书籍、文字、视频、图像等，赋予不同的权重并分类到各个不同的知识点。

（2）知识图谱构建。建立知识点、学习材料、教师、专家、区域位置等各要素之间的关联关系，逐步完善高中学习知识图谱。首先由专家录入基础的知识点静态数据，然后逐步录入课堂教学、联考等过程性动态数据。

（3）专家系统审核。知识图谱可分为个人知识图谱及全局知识图谱多种类型，对于全局性知识图谱，需要通过专家系统审核论证后才可以录入。

（4）个性化学习计划制定。根据高中生不同的兴趣爱好及发展方向，在教师、家长的指导下，通过知识图谱智能分析技术，制定符合该生的、务实有效的个性化学习计划。

（5）学习考核。基于知识图谱平台，记录高中生日常作业、课堂检测、月考和联考等动态信息，智能分析每位學生已掌握知识点与不足之处，这些信息将形成每位学生个性化知识图谱。

（6）知识体系评估。动态掌握每名学生的优势与不足，对比其个性化知识图谱和全局知识图谱，通过人工智能技术全面分析和评估高中生学习效果。

（7）调整优化。运用高中学习大数据的智能分析结果，不断调整和优化个性化学习计划，自动生成针对各学生的推荐题库，实现无死角、无遗漏的知识点学习。

（8）反馈、补充和完善。所有高中生学习和考核的信息经过处理后，将汇总至全局知识图谱，逐步建立起更完善的知识图谱体系，为学校和管理层提供全面教学和管理信息。

3关键技术路线分析

基于知识图谱的高中智能学习平台是一个系统的复杂工程，知识图谱的构建、个性化学习计划和如何评估学习效果等是整个平台是否成功的关键。

（1）知识图谱构建。高中知识点较多、学习资料繁杂，涉及到学生、教师、学校、教育管理部门等多个角色，怎么为知识点分类、不同的学习资料如何分配权重、如何充分发挥各个角色的主观能动作用，建立起要素之间的关联关系，是本框架的重要数据基础。

（2）自主个性化学习。根据高中生的特点制定合理学习计划是培养人才的重点，根据知识图谱的引导，高中生能发现在各知识点上存在的不足，按自动生成的学习题库或测试试卷，将平时训练和关键考试相结合，实现自主高效地学习。

（3）评估标准与反馈机制。智能学习框架需要建立标准、准确的评估体系，通过人工智能和机器学习技术，能够准确评估各高中生对每个知识点的掌握情况、区域范围内学生的综合掌握情况等。同时，可根据这些反馈情况调整知识图谱。

（4）大数据及数据挖掘技术。需要考虑如何存储这些大数据、如何通过机器学习技术为高中生、教师和管理层提供智能决策支持。

4实施方案

智能学习框架需要分步实施、逐步完善高中生知识图谱，需要利益各方同心协力，转变当前的学习和管理方式。

（1）高中生学习方式的转变。由依赖于单一学习资料来源的学习方式转变成全面的自主学习方式，有利于高中生形成兴趣爱好，针对薄弱环节加强学习和训练。

（2）教师教学方式转变。教师教学工作相对减轻，工作重点转变为对高中生提供实时在线的指导、建议和监督;另外就是知识点、资料的整理，不断充实和完善知识图谱。

（3）管理者管理方式的转变。传统管理方式由于缺乏全面的数据支撑，很难保证决策的全面性和准确性。而基于知识图谱，管理者可掌握不同区域内更全面具体的高中生学习、教师教学等信息，制定更有效的管理和实施方案。

5总结

本文提出的基于知识图谱的高中知识学习框架，能为不同学生制定个性化学习计划，追踪、分析、评价学生学习效果，建立科学有效的高中生学习方法。但提出的框架需要考虑如何应对面向传统教学方式的冲击，且数据收集、智能化等都是长期的艰苦的过程，不可能一蹴而就，需要相关各方共同努力，这也是今后要继续探讨的重要方面。

参考文献

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