基于智能教育的高校在线课程知识图谱构建研究

　　摘要：随着我国在线课程的快速发展和国家对智能教育发展任务的提出，如何推进人工智能与高等教育之间的深度融合，加速高等教育从数字化、网络化向智能化跃升，提升在线课程建设质量，促进高等教育创新发展，已经成为高等教育领域的全局性、长期性、战略性问题。作为人工智能与高等教育之间深度融合的重要载体，在线课程知识图谱是智能教育发展的核心影响因素。该文分析了智能教育的基本内涵、智能教育与知识图谱的紧密关系，总结了高校在线课程资源建设问题，阐述了高校在线课程知识图谱构建的必要性和紧迫性。最后，在分析在线课程知识图谱基本特征基础上，提出了高校在线课程知识图谱构建路径，以期为在线课程建设与智能教育发展提供有益的参考和借鉴。

　　关键词：智能教育;知识图谱;在线课程;高等教育

　　“互联网+”时代，以互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能、区块链为代表的新一代信息技术推动高等教育领域的智能化发展，为教育现代化提供动力与支撑，为高等教育创新发展带来了机遇和挑战”。自2017年，《新一代人工智能发展规划》《高等学校人工智能创新行动计划》《中国教育现代化2035》等文件相继出台，支持智能教育发展，推进人工智能与教育深度融合，促动学习环境、教学方式、教育管理与评价等方面变革。知识图谱是人工智能的基石，提供了一种结构化的语义知识网络，能够有效地支撑知识的表示、存储、搜索、抽取、挖掘、融合、推荐、问答、解释与决策等智能服务[2-4]。构建教育知识图谱，推进知识图谱与教育领域的高效融合，夯实智能教育发展的基础设施，支撑开放、个性、精准的教育服务，是人工智能与教育深度融合的前提和基础。作为教育知识图谱的基本单元，在线课程知识图谱是教育知识图谱建设质量的根本保障，是智能教育发展的核心影响因素。

　　在疫情之下，“停课不停学”工作实施反映出智能教育的需求和混合式课程的要求，凸显了在线课程资源建设的重要性与紧迫性，呈现出在线课程资源科学快速、高质高效建设的倒逼态势。在此态势下，面对智能教育发展任务，以学生发展为中心，在线课程资源建设质量提升成为高等教育亟待解决的重要而又急迫问题。本文依据智能教育的基本内涵，探索知识图谱与在线课程之间的融合，奠定基于網状语义结构的专业知识建构基础，充分发挥知识图谱的优势，提升在线课程资源建设质，强化高校在线课程在智能教育发展中的支撑保障作用。

　　一、智能教育概述

　　(一)智能教育基本内涵

　　为了推动人工智能与教育深度融合、为教育变革提供新方式，我国持续出台政策文件，提出智能教育发展的重点任务、战略任务以及应用示范任务。2017年，国务院发布《新一代人工智能发展规划》(以下简称《规划》)。《规划》从教育体系、智能校园、学习教育平台、教育分析系统、教育环境与服务等方面，提出了智能教育发展的重点任务5。2018年，教育部发布《高等学校人工智能创新行动计划》(以下简称《计划》)，并在“基本态势”部分提出了以智能技术为支撑的人才培养模式创新、教学方法改革、教育治理能力提升，构建智能化、网络化、个性化、终身化的教育体系;进一步地，《计划》从智能校园、学校治理、学习平台等方面提出了智能教育发展的重点任务，并从智能教育的发展策略与标准规范、人工智能技术与教育相关主题的融合路径和方法以及智能化教育云平台等方面，明确了推动智能教育应用示范的任务。2019年，国务院发布《中国教育现代化2035》，从智能校园、人才培养模式、教育服务业态、教育治理方式等方面提出了智能教育的战略任务”。

　　目前，智能教育的内涵得到了一定的探讨，但尚未形成统一的认识[8-9]。纵观智能教育发展的相关表述，智能教育属于“人工智能+教育”范畴，是以学生发展为中心，以人工智能与教育的深度融合和创新发展为支撑，以在线知识资源为根基，具有现实空间和网络空间相协调、相融合的特征，具备开放、个性、精准的教育服务体系，满足灵活、多样、开放、精准、终身的个性化教育需求的教育新业态。智能教育主要涉及教育教学和学校治理两方面。在教育教学方面，利用人工智能与人才培养模式、教育管理、教育评价、教育科研、教学模式、教学内容、教学方法的融合路径和方法，形成智能化、网络化、个性化、终身化的新型教育体系。在学校治理方面，通过人工智能技术的全流程渗透融合，推进组织结构和管理体制的变革，优化运行机制和服务模式，形成智能性、开放式、一体化的教育服务环境，实现精准化分析、科学化决策和精细化管理，提升学校治理能力。

　　(二)智能教育与知识图谱

　　知识图谱是人工智能技术突破性进展的重要组成部分。作为“人工智能+教育”驱动下的教育新业态，智能教育必然与知识图谱存在着紧密联系。2012年，知识图谱的概念由Google提出"。近年来，知识图谱成为人工智能领域的研究热点2-14。根据知识范畴的差异，知识图谱分为行业知识图谱和通用知识图谱。前者面向特定的领域，如：教育知识图谱、医疗知识图谱、金融知识图谱等。后者具有大众性，不面向特定的领域，属于百科型知识图谱，

　　如：YAGO、Frebase、知心等。两类知识图谱存在着相辅相成关系。例如，前者可以为后者提供特定领域的知识，扩充后者的知识储量，提升知识质量。后者可以为前者提供其他相关领域的知识，完善前者的知识覆盖面，提升知识服务能力。作为一种行业知识图谱，教育知识图谱是智能教育发展的基石"5]。借助教育知识图谱，重构知识之间的链接关系，形成学科专业的网状知识体系结构，能够有效支持灵活、精准“教”与个性、终身“学”。

　　目前，一些研究者开展了教育知识图谱的相关研究。李振等人剖析了不同视角下教育知识图谱的内涵，提出了教育知识图谱的分类和构建技术，并从教育大数据智能处理、教育资源聚合、教学实施等方面阐述了教育知识图谱的应用前景。侯霞等人以知识图谱为基点，以协作式开放在线教程(CollaborativeOpenOnlineCourse，COoC)为对象，提出了在线教学资源建设模式。吴鹏飞等人针对学习资源的语义化组织问题，提出了一种学习资源语义关联关系模型，探寻了教育知识图谱的构建途径[8]。

　　在课程知识图谱的构建方面，张萌提出了关联课程数据的概念以及课程知识图谱的模式层组织方法与数据层的处理方式19，苏翔提出了特定课程的知识图谱构建流程以及语义检索实现过程20。纵观现有的研究与实践情况，在线课程知识图谱的构建存在着一定的不足。一方面，目前，开放共享模式、多学科多元化视角下知识建构水平不高。例如，知识建构忽略了学习者的基本信息(如：专业、年级、地域、民族等)以及课程之间的知识交融贯通。另一方面，知识图谱不仅包含显性知识，而且更应涵盖隐性知识，以便充分发挥对智能教育的支撑作用。

　　例如，课程知识图谱不仅涉及课程所含的显性知识，而且更要涵盖学生学习过程所产生的隐性知识(如：学生个体/群体的知识点掌握程度与学习效果特征、学习路径规律、学习群体动力作用等)。另外，知识图谱的构建是一种动态、螺旋式上升的过程。随着新知识的加人或其他知识图谱的并人，现有的课程知识图谱得到迭代式扩充与完善。现有的一次性、静态式知识图谱构建制约着在线课程的建设质量与实施成效。因此，依据知识图谱的构建技术框架2”，结合智能教育的基本内涵，提升在线课程知识图谱的构建质量，为智能教育发展提供坚实支撑与可靠保障，对于加快智能教育发展具有十分重要的意义。

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文章名称： 基于智能教育的高校在线课程知识图谱构建研究

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