知识图谱在信息技术专业群课程资源建设中的应用研究

李敏 唐春玲

摘 要：知识碎片化使人思维变得狭隘，难以进行复杂的思考。我们迫切需要建立数字化知识库，一个能够整合课程知识点，并且在知识点与知识点之间建立连系，形成有机的知识库。解决这个问题的方法就是采用知识图谱。在课程建设过程中引入知识图谱，不仅可以理顺本专业的知识体系，理清不同课程、不同知识点的相互关系，更重要的是，在知识图谱基础上建设课程资源，可以为以后的专业课程群资源共享、搜索、推荐以及学生学习行为分析以及决策支持等提供研究基础。

关键词：碎片化;知识图谱;知识点;课程群

中图分类号：TP3-4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）21-0022-02

0 引言

“微课”已成为当今课程资源建设中的新热点。“知识”的组成通常分为两部分：“事实”和“联系”。“知识”中的事实就是点，联系则是连接这些点的线，共同构成知识结构。“事实”这样的的点是众多的、分散的，它决定了知识的广度;而“联系”这样的线是相互关联、交错的，它决定了知识的深度。而人的思维应该由广度深度构成，因此如何思考则是由知识网络决定。徜若一个人长期接受单点信息，即碎片信息，而忽略了点与点之间的联系，其思维将会变得单一、狭隘，难以进行复杂思考。因此碎片化的学习，其具化内容的思维框架必须是体系化的。

“微课”是当今知识碎片化的典型代表。如果仅仅学习“微课”本身，而不了解“微课”与“微课”之间的关系，那我们的思维也终将走进死胡同，陷入单一、狭隘，不能建立立体、具化的课程体系。但是，如果我们采取这样的方式：即按照一定的顺序和原则，梳理罗列出课程或专题的核心知识点，并围绕这些核心知识点制作“微课”，那么，“微课”与“微课”之间的联系就建立起来了，从而实现了“知一而遍百”，使碎片化的“微课”不再孤立，形成关联化和体系化[1]。

例如，大学开设的课程非常多，海量的课程包含了海量的知识点。采用人力来挖掘、开发“微课”中某个知识点所需要的资源，如视频、音频、课件等，不仅工作量大，而且还可能不够客观、全面。所以，我们需要一个数字化知识库，能够整合呈现出所有的课程知识点，并且建立知识点之间的连接，让它成为有机的知识网络[2]。

“互联网+”时代，传统行业和互联网的联系日趋紧密。特别是信息技术专业群的专业之间由于具有较大的相关性，专业课程之间具有较强的依赖性，导致不同专业、不同课程都会涉及到相同知识点。当前情况下，这些知识点建成的“微课”在课程内可以自成体系，但确并不能在不同课程实现资源共享，更谈不上在不同专业之间实现资源共享[1]。

我们可以采用建立知识图谱来解决这些问题。知识图谱（Knowledge Graph）又称为科学知识图谱，是人工智能的分支之一。知识图谱用可视化技术描述知识资源及其载体，挖掘、分析、构建、绘制和显示知识及它们之间的相互联系[3]，是显示知识发展进程、结构关系的一系列图形。它能展示学科的核心结构、发展历史、前沿领域以及整体知识架构[4]。在课程建设过程中，引入知识图谱，不仅可以理顺本专业的知识体系，理清不同知识点的相互关系，更重要的是，在知识图谱基础上建设课程资源，可以为以后的课程资源共享、资源搜索以及学生学习行为分析、资源推荐以及决策支持的实现提供基础。

知识图谱自上世纪60年代从语义网络发展起来以后，先后经历了80年代的专家系统、90年代的贝叶斯网络、2000年代的OWL及语义WEB，2010年以后的谷歌的知识图谱等。目前，谷歌的知识图谱广泛应用于搜索、推荐等领域，已经包含了数亿个条目。现在，知识图谱的应用场景还包括了金融、医疗等行业。在行业领域内其普遍用于大数据分析。但是，到目前为止，知识图谱极少大规模用于学校、培训机构等教育场景。

1 专业知识图谱

“专业知识图谱”的建设，本质上是对原有专业知识体系的解析和重构，使其更合理、更标准化、体系化。“专业知识图谱”建成后，可以为专业群课程资源共享、检索、推荐、学习行为分析、数据挖掘等提供基础，它必将成为未来教育信息化的重要手段之一。

2 专业知识图谱的构建

知识图谱的构建过程往往是采用一系列技术手段，从原始数据中提炼出知识要素，存入知识库的数据层和模式层。它通常包含三个阶段：信息抽取、知识融合以及知识加工[3]。这是一个迭代、更新的过程。

知识图谱有自顶向下和自底向上两种构建方法[5]。

（1）自顶向下是指从百科类网站、专业化网站等高质量数据源中，提取本体和模式信息，加入到知识库中。

（2）自底向上是指从公开采集的数据中提取出资源的模式，选择置信度较高的新模式，经过人工审核，加入到知识库中。

专业课程的“知识点”与万维网上的“知识点”是不同的。专业课程的“知识点”从属于教材，是某类知识集合[6]。各章节的知识点之间，已形成基本的拓扑关系，可以章节为单位，采用“树形”结构建立知识点之间的连接。

而专业课程群情况相对复杂，如“计算机网络”在物联网、云计算、人工智能专业的课程中均有涉及，但是之间缺少相互关系，所以我们应该将其链接，这样学生在查找“计算机网络”这个概念时，不仅能得到其在计算机网络专业课程中的基本概念，还能得到其在物联网、云计算、人工智能等其它专业课程中的基本概念以及被应用的场景和相关知识，进而形成知识体系。

图1的所示的框架中可以看出，专业课程群知识图谱可以分为三层结构，第一层为知识点树形关系图，第二层为课程知识图谱，第三层为专业课程群知识图谱。

3 结语

我们引入知识图谱来建设专业群课程资源，可以极大地提升课程资源建设能力及后续应用效果，特别是通过这种前沿技术的应用探索，能够找到一种新的课程资源建设方法，开辟一种新型的课程资源建设途径。它将原有分散的“课程资源”系统化，网络化，不仅便于学生碎片化学习，提升学习效率，也便于学生构建知识体系。对提升学我校优质校建设中的课程资源水平和应用效果起到一定推进作用。

参考文献

[1] 房宏君，宿迎雪.知识图谱在高校本科教学中的应用研究——以人力资源管理专业教学为例[J].人力资源管理，2014（5）：245-246.

[2] 叶爱敏，王佑镁.基于知识图谱的微课研究热点与趋势分析[J].现代教育技术，2015（11）：46-52.

[3] 刘峤，李杨，杨段宏，等.知识图谱构建技术综述[J].计算机研究与发展，2016，53 （3）：582-600.

[4] 肖明，邱小花，黄界，等.知识图谱工具比较研究[J].图书馆杂志，2013，32（3）：61-68.

[5] 赵新悦.我国远程教育领域的知识图谱构建[D].兰州：兰州大学，2017.

[6] 薛昕惟.趙小薇，等.专业课程群知识图谱可视化平台的设计与现实[J].实验室研究与探索，2018（7）：109-112.