基于知识图谱的学习资源平台构建.pdf
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1、第 43卷 第 7期 高 师 理 科 学 刊 Vol.43 No.7 2023 年 7 月 Journal of Science of Teachers College and University Jul 2023 文章编号:1007-9831(2023)07-0041-07 基于知识图谱的学习资源平台构建 刘波(南京工业职业技术大学 计算机与软件学院,江苏 南京 210023)摘要:针对当前职业院校学生自主学习过程中所面临的问题,提出了一种学习资源平台构建方法.基于此设计平台研究了知识图谱的构建技术架构、知识的建模过程、图谱数据的采集处理过程、知识的抽取技术和知识的存储等关键技术,介绍了知
2、识点抽取和知识关系抽取的具体方法平台采用基于课程教材层次结构的本体建模方法,使用 Neo4j 图数据库进行知识存储该研究成果为学习资源平台的建设提供了技术参考和支撑 关键词:数字化平台;学习资源;知识图谱 中图分类号:TP311 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1007-9831.2023.07.009 Construction of learning resource platform based on knowledge graph LIU Bo(School of Computer and Software,Nanjing Vocational University
3、 of Industry Technology,Nanjing 210023,China)AbstractAbstract:A method is presented for constructing a learning resource platform to address the challenges faced by vocational college students in their independent learning processesThe design of the platform is based on the investigation of key tech
4、nologies such as the construction of knowledge graphs,the modeling process of knowledge,the collection and processing of graph data,knowledge extraction techniques,and knowledge storageSpecific methods for knowledge point extraction and knowledge relationship extraction are introducedThe platform ad
5、opts an ontology modeling approach based on the hierarchical structure of course textbooks and utilizes the Neo4j graph database for knowledge storageThe research findings provide technical references and support for the development of learning resource platforms Key wordsKey words:digital platform;
6、learning resource;knowledge graph 随着信息技术的不断发展,人们的学习方式也发生了重大变革,自主学习成为了一种趋势和需求职业院校的学生作为应用型人才培养的主要对象,自主学习的能力和水平对其未来的职业发展具有重要影响然而,当前职业院校学生在自主学习过程中面临着诸多问题1-2首先,知识获取不全面职业院校学生需要掌握大量的专业知识和技能,但是传统的教学方式往往难以覆盖所有知识点此外,不同教师教学风格和教学内容的差异也会导致学生知识获取的不全面性因此,学生需要一个全面的学习资源库来补充和完善其所学知识其次,知识结构不清晰职业院校学生需要将所学知识整合成系统性的知识结构,
7、并建立起不同知识点之间的关联关系然而,由于传统的教学方式往往注重教学内容的传授而忽视知识结构的构建,学生在知识结构的构建方面往往缺乏有效的指导和帮助最后,学习过程不连贯职业院校学生 收稿日期:2023-03-06 基金项目:江苏省现代教育技术研究课题(2022-R-100280)职业本科院校学生学习资源图谱化研究;江苏高校哲学社会科学研究课题(2023SJYB0537)数字化赋能职业教育高质量发展研究 作者简介:刘波(1986-),男,江苏徐州人,工程师,硕士,从事智慧教育研究E-mail: 42 高 师 理 科 学 刊 第 43 卷 需要将所学知识整合并应用于实际工作中然而,由于传统教学方式
8、往往强调知识点的单独学习,而忽视知识点之间的联系和应用,学生在实际工作中往往无法有效地将所学知识应用于实际情境中 知识图谱作为一种新型的知识表达方式,可以将各种不同的知识点以及它们之间的关系以图形的方式进行展示,从而更好地帮助人们理解知识的本质和内在联系而基于知识图谱的学习资源平台,则是利用知识图谱技术构建一个学习资源库,为学生提供全面、系统、便捷的学习资源和知识服务,帮助学生更好地掌握知识,提高学习效率和自主学习能力首先,基于知识图谱的学习资源平台可以将各种不同的知识点以及它们之间的关系以图形的方式进行展示,从而让学生能够更全面地了解和掌握知识,同时避免因为信息获取不全面而出现的学习漏洞其次
9、,基于知识图谱的学习资源平台可以帮助学生建立知识点之间的关联性,形成知识网络,让学生能够更好地理解知识点之间的内在联系和逻辑结构,避免因为知识结构不清晰而出现的学习难度同时,基于知识图谱的学习资源平台可以将各种知识点之间的关系进行清晰地展示,让学生能够更好地理解知识点之间的关联性和逻辑顺序,避免因为学习过程不连贯而出现的学习障碍 因此,建立基于知识图谱的学习资源平台可以有效地解决职业院校学生自主学习过程中所面临的问题本文的研究旨在探索基于知识图谱的学习资源平台的构建方法和技术,以提供技术支撑和参考,为职业院校学生自主学习提供更好的学习环境和学习资源 1 学习资源平台构建过程 学习资源平台是一种
10、数字化智能平台,其基于职业院校专业知识图谱以及职业岗位技能要求进行聚合为了构建这样一个平台,需要对相关资料进行查阅,理清知识图谱、职业本科专业课程体系、企业用人技能要求等相关内容,以及归纳总结平台构建的关键环节此外,在平台构建过程中,还需要整理分析多源数据,梳理学习内容图谱数据同时,通过现代信息技术构建数字化学习环境,并采用知识图谱技术来组织和序列化学习内容通过将课程知识图谱、学科知识结构和学习内容进行深度融合,可以满足不同认知阶段和不同能力水平学习者的不同教育需求,促进传统学习方式的变革 基于知识图谱的学习资源平台的构建过程可以总结概括为 4 个步骤:1.1 资料查阅和归纳总结 需要查阅相关
11、资料,如文献、书籍等,以理清知识图谱、职业院校专业课程体系、企业用人技能要求等相关内容,并将平台构建的关键环节进行归纳总结 1.2 数据整理和分析 在平台构建过程中,需要整理分析多源数据,梳理学习内容图谱数据通过现代信息技术构建数字化学习环境,并采用知识图谱技术来组织和序列化学习内容,以帮助学生更好地“看得见”学习内容 1.3 知识图谱和学习内容的深度融合 通过将课程知识图谱、学科知识结构和学习内容进行深度融合,可以满足不同认知阶段和不同能力水平学习者的不同教育需求,促进传统学习方式的变革 1.4 平台应用和数据收集 构建好基于知识图谱的数字平台后,需要将其应用于教学实践,并收集伴随性数据和学
12、习者反馈数据,对数据进行整理分析,并验证平台的有效性同时,还需要总结存在的问题并加以改进,以提高平台的效果和用户体验 通过 4 个步骤,可以构建出一个基于知识图谱的学习资源平台,该平台可以帮助学生更好地理解和掌握学科知识,同时也可以满足不同学生的不同学习需求,从而促进传统学习方式的变革 2 学习资源平台的关键技术 2.1 知识图谱技术架构 知识图谱是一种用于描述和组织知识的技术架构3,在教育领域,要求其对知识的深度和广度进行准确描述和表达本文采用自顶向下和自底向上结合的方式来构建知识图谱,这种方式能够更好地满足教育领域的知识组织和应用的需求 在构建知识图谱的过程中,首先,进行知识建模,通过学科
13、教学团队人工编制,确定学科知识体系并第 7 期 刘波:基于知识图谱的学习资源平台构建 43 梳理知识构成,逐步细化到各个知识点,形成知识层次结构在此过程中,需要考虑知识的概念、属性和关系的准确描述和表达,保证知识结构的合理性和学习资源平台的可扩充性其次,确定数据来源并进行知识抽取,将知识实体、实体属性和实体关系添加到三元组中这一步骤是非常关键的,需要采用自然语言处理和机器学习等技术,对大量的学术文献、教材和网络资源进行分析和挖掘,以获取可靠的知识数据源最后,进行知识融合、本体构建和知识展示在知识融合方面,需要将不同数据源中的知识进行整合,去重和归一化,确保知识的一致性和完整性在本体构建方面,需
14、要建立起一套规范的知识表示语言和本体模型,以实现对知识的自动化处理和应用在知识展示方面,需要提供可视化界面和搜索引擎等工具,使用户能够快速准确地获取所需知识 因此,基于知识图谱的学习资源平台构建是一项复杂的任务,需要采用多种技术和方法进行配合,以保证知识的准确描述、组织和应用本文的知识图谱构建框架见图 1,这一框架为职业教育领域的知识组织和学习资源平台的建设提供了重要的指导和支持其中,知识建模阶段是构建知识图谱的基础,决定了知识图谱的准确性和可扩展性;知识抽取阶段则是获取知识数据源的关键步骤,需要采用多种技术和方法进行数据挖掘和分析;知识融合和本体构建阶段则是对知识进行规范化和整合的关键步骤,
15、保证知识的一致性和应用的效率;知识展示阶段则是将知识呈现给用户的重要环节,需要提供直观、易用的界面和工具,以满足用户的需求 结构化数据半结构化数据非结构化数据数据采集数据采集知识梳理实体设计属性设计关系设计知识建模知识建模实体抽取属性抽取关系抽取数据整合第三方图数据库知识融合知识合并知识抽取知识抽取知识融合知识融合知识图谱本体构建图数据库知识推理知识处理知识处理 图 1 知识图谱构建框架 2.2 知识建模 知识建模是对知识的概念、属性和关系进行准确描述和表达的过程在知识图谱学习资源平台构建过程中,知识建模是非常重要的环节本文的研究对象是职业本科教育领域,因此相较于其他通用知识图谱,其广度、深度
16、和细粒度方面都有更高的要求 在进行知识建模时,需要考虑如何保证知识结构的合理性和学习资源平台的可扩充性对于职业教育领域而言,需要建立起专业类、课程类、章节类、知识点类和学习资源类等 5 个分类,并考虑各分类间的横纵关系,分类之间的关系见图 2 在专业类方面,需要对各个专业的知识领域进行建模,包括专业名称、专业描述、专业方向、所属行业等属性,并通过关系连接不同的专业在课程类方面,需要对各个课程的知识领域进行建模,包括课程名称、课程描述、课程目标、所属专业等属性,并通过关系连接不同的课程在章节类方面,需要对各个章节的知识领域进行建模,包括章节名称、章节描述、所属课程等属性,并通过关系连接不同的章节
17、在知识点类方面,需要对各个知识点的知识领域进行建模,包括知识点名称、知识点描述、所属章节、知识点类型等属性,并通过关系连接不同的知识点在学习资源类方面,需要对各个学习资源的知识领域进行建模,包括资源名称、资源描述、所属知识点、资源类型、资源路径等属性,并通过关系连接不同的学习资源 44 高 师 理 科 学 刊 第 43 卷 在这个知识图谱中,每个节点代表一个知识点或学习资源,每个节点都有自己的属性,例如:知识点的名称、描述、类型,或者学习资源的名称、描述、类型和路径等节点之间的边代表不同节点之间的关系,例如:一个学习资源所属的知识点,或者一个章节所属的课程等 通过这样的知识建模方式,可以在职业
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- 关 键 词:
- 基于 知识 图谱 学习 资源 平台 构建
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