基于知識圖譜的高中智能學習框架探究

王愷騏

摘 要 針對傳統(tǒng)高中學習方式的局限性，提出了基于知識圖譜的高中智能學習框架，建立知識點、學習資料、試題、高中生、教師等要素之間的復雜關(guān)聯(lián)。為不同學生制定個性化學習計劃，追蹤、分析和評價高中生學習成效，幫助教師精準掌握學生的消化吸收情況，真正做到因材施教。同時，結(jié)合學生、教師、學校反饋情況不斷優(yōu)化學習計劃、知識圖譜和管理方案，建立更為科學有效的智能化學習平臺。

關(guān)鍵詞 高中知識 知識圖譜 智能學習 因材施教

中圖分類號：G434文獻標識碼：A

1傳統(tǒng)高中學習方式分析

傳統(tǒng)高中教育教學模式為國家培養(yǎng)了大批人才，為國家繁榮復興做出了重大貢獻。但我國全球化發(fā)展戰(zhàn)略對人才的定義已悄然改變，更加注重高中生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)和考核。

傳統(tǒng)高中學習方式越來越不適應(yīng)新時代對高中人才培養(yǎng)的要求，主要表現(xiàn)在：（1）知識點離散化，很難形成體系;（2）學習范圍有限，學習資料難尋;（3）學習效果難估，學習計劃難調(diào);（4）個性化學習難，限制創(chuàng)新能力;（5）教師工作繁雜，管理決策困難。高中學習效果很大程度上依賴于學生自身的總結(jié)歸納能力和領(lǐng)悟能力，限制了學生綜合素質(zhì)的提升，而且目前尚沒有能夠為高中學習提供全面、成體系知識和材料的平臺。

2知識圖譜智能學習原理

采用知識圖譜構(gòu)建的高中學習總體框架主要包括：知識清洗與整理、知識圖譜構(gòu)建、專家審核、個性化學習計劃制定、學習考核、知識體系評估、調(diào)整優(yōu)化、完善補充反饋等多個過程，是一個集成的、統(tǒng)一的、多方參與共贏的、規(guī)模龐大的智能學習平臺。

（1）知識清洗與整理。分類、歸納和整理現(xiàn)有的高中學習資料，比如書籍、文字、視頻、圖像等，賦予不同的權(quán)重并分類到各個不同的知識點。

（2）知識圖譜構(gòu)建。建立知識點、學習材料、教師、專家、區(qū)域位置等各要素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，逐步完善高中學習知識圖譜。首先由專家錄入基礎(chǔ)的知識點靜態(tài)數(shù)據(jù)，然后逐步錄入課堂教學、聯(lián)考等過程性動態(tài)數(shù)據(jù)。

（3）專家系統(tǒng)審核。知識圖譜可分為個人知識圖譜及全局知識圖譜多種類型，對于全局性知識圖譜，需要通過專家系統(tǒng)審核論證后才可以錄入。

（4）個性化學習計劃制定。根據(jù)高中生不同的興趣愛好及發(fā)展方向，在教師、家長的指導下，通過知識圖譜智能分析技術(shù)，制定符合該生的、務(wù)實有效的個性化學習計劃。

（5）學習考核。基于知識圖譜平臺，記錄高中生日常作業(yè)、課堂檢測、月考和聯(lián)考等動態(tài)信息，智能分析每位學生已掌握知識點與不足之處，這些信息將形成每位學生個性化知識圖譜。

（6）知識體系評估。動態(tài)掌握每名學生的優(yōu)勢與不足，對比其個性化知識圖譜和全局知識圖譜，通過人工智能技術(shù)全面分析和評估高中生學習效果。

（7）調(diào)整優(yōu)化。運用高中學習大數(shù)據(jù)的智能分析結(jié)果，不斷調(diào)整和優(yōu)化個性化學習計劃，自動生成針對各學生的推薦題庫，實現(xiàn)無死角、無遺漏的知識點學習。

（8）反饋、補充和完善。所有高中生學習和考核的信息經(jīng)過處理后，將匯總至全局知識圖譜，逐步建立起更完善的知識圖譜體系，為學校和管理層提供全面教學和管理信息。

3關(guān)鍵技術(shù)路線分析

基于知識圖譜的高中智能學習平臺是一個系統(tǒng)的復雜工程，知識圖譜的構(gòu)建、個性化學習計劃和如何評估學習效果等是整個平臺是否成功的關(guān)鍵。

（1）知識圖譜構(gòu)建。高中知識點較多、學習資料繁雜，涉及到學生、教師、學校、教育管理部門等多個角色，怎么為知識點分類、不同的學習資料如何分配權(quán)重、如何充分發(fā)揮各個角色的主觀能動作用，建立起要素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，是本框架的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）自主個性化學習。根據(jù)高中生的特點制定合理學習計劃是培養(yǎng)人才的重點，根據(jù)知識圖譜的引導，高中生能發(fā)現(xiàn)在各知識點上存在的不足，按自動生成的學習題庫或測試試卷，將平時訓練和關(guān)鍵考試相結(jié)合，實現(xiàn)自主高效地學習。

（3）評估標準與反饋機制。智能學習框架需要建立標準、準確的評估體系，通過人工智能和機器學習技術(shù)，能夠準確評估各高中生對每個知識點的掌握情況、區(qū)域范圍內(nèi)學生的綜合掌握情況等。同時，可根據(jù)這些反饋情況調(diào)整知識圖譜。

（4）大數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。需要考慮如何存儲這些大數(shù)據(jù)、如何通過機器學習技術(shù)為高中生、教師和管理層提供智能決策支持。

4實施方案

智能學習框架需要分步實施、逐步完善高中生知識圖譜，需要利益各方同心協(xié)力，轉(zhuǎn)變當前的學習和管理方式。

（1）高中生學習方式的轉(zhuǎn)變。由依賴于單一學習資料來源的學習方式轉(zhuǎn)變成全面的自主學習方式，有利于高中生形成興趣愛好，針對薄弱環(huán)節(jié)加強學習和訓練。

（2）教師教學方式轉(zhuǎn)變。教師教學工作相對減輕，工作重點轉(zhuǎn)變?yōu)閷Ω咧猩峁崟r在線的指導、建議和監(jiān)督;另外就是知識點、資料的整理，不斷充實和完善知識圖譜。

（3）管理者管理方式的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)管理方式由于缺乏全面的數(shù)據(jù)支撐，很難保證決策的全面性和準確性。而基于知識圖譜，管理者可掌握不同區(qū)域內(nèi)更全面具體的高中生學習、教師教學等信息，制定更有效的管理和實施方案。

5總結(jié)

本文提出的基于知識圖譜的高中知識學習框架，能為不同學生制定個性化學習計劃，追蹤、分析、評價學生學習效果，建立科學有效的高中生學習方法。但提出的框架需要考慮如何應(yīng)對面向傳統(tǒng)教學方式的沖擊，且數(shù)據(jù)收集、智能化等都是長期的艱苦的過程，不可能一蹴而就，需要相關(guān)各方共同努力，這也是今后要繼續(xù)探討的重要方面。

參考文獻

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