張芯量 謝柳泳 翁焯敏 鄔琪峰

摘要：自新冠肺炎疫情以來，在“停課不停學”的要求下，在線教育迅速走進大部分學校和家庭。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國在線教育用戶規(guī)模達4.23億，較2018年底增長110.2%。如何推動線上教育行業(yè)走向完善，對我國線上教育提出了新的要求。

關(guān)鍵詞：知識圖譜;線上教育;智易星

在大數(shù)據(jù)時代背景下，數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化遍布了社會生產(chǎn)生活的方方面面，信息技術(shù)與教育教學的深入融合是必然趨勢，是順應智能環(huán)境下教育發(fā)展的必然選擇。疫情期間大量在線學習用戶的涌入，要求信息教育平臺不斷完善，需要系統(tǒng)性知識點的歸納總結(jié)、穩(wěn)定運營狀態(tài);同時，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”被視為轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學觀念的契機，強調(diào)推動線上學習中由被動走向自主學習，摒棄單純復制線下學習方式。而知識圖譜是互聯(lián)網(wǎng)時代下新興的計算機技術(shù)產(chǎn)物。通過優(yōu)質(zhì)課程內(nèi)容系統(tǒng)歸納最大化，增強名師課堂利用率，有利于教育數(shù)據(jù)平臺的完善。通過教師、家長和學生們大量的反饋樣本將有助于平臺往正確的方向調(diào)整，推動數(shù)字教育資源公共服務體系的進步。

本團隊針對噴井式爆發(fā)超過兩億的線上學習用戶，一是學生無法把握線上線下學習轉(zhuǎn)換的效率問題，對線上名師的資源接受程度不夠，學生個體出現(xiàn)成績偏差傾斜程度大。二是忽略線上教學中學習個體差異化，缺乏教學差異化，無法達到充分利用線上教育指標的現(xiàn)象?！爸且仔恰眲?chuàng)新的通過知識圖譜的應用，注重知識圖譜與題目知識點的創(chuàng)新模式，引導學生更好利用互聯(lián)網(wǎng)資源，形成自主學習習慣，為小學初中學生提供優(yōu)質(zhì)的線上學習服務系統(tǒng)。

針對國內(nèi)線上教育發(fā)展的現(xiàn)狀分析

在互聯(lián)網(wǎng)應用教育領(lǐng)域中，以下問題持續(xù)影響著我國線上教育的發(fā)展。一是城鎮(zhèn)化進程不斷加快，城鄉(xiāng)差距日益增大，偏遠地區(qū)學生現(xiàn)代教學條件不充分，硬件設施不完善，線上教學難度較大。二是云端教學的題海戰(zhàn)術(shù)忽視了學習中的個體差異問題，缺乏精準判斷、個性化教學分析容易導致學成產(chǎn)生厭倦心理、抵抗心理。三是無法掌握線上被動學習轉(zhuǎn)換為自主學習，而學生線上互動頻次低，質(zhì)量不高，難以利用好線上教學的開放、互動、技術(shù)增值等優(yōu)勢，所形成與線下實體課堂的結(jié)合補充優(yōu)勢。

1.問卷調(diào)研分析

本團隊于2020年4月開始在各大學習平臺上投放調(diào)查問卷，對線上課堂情況進行了初步調(diào)查，調(diào)查顯示學生進行線上課程學習中積極表現(xiàn)度低，表現(xiàn)形式為學生積極討論占總13.4%，回答問題積極占總7.2%、自行知識點梳理僅占6.8%，可看出學生在線上學習中，課后知識梳理和周期性復習方面存在明顯欠缺。

通過本團隊的調(diào)查分析，統(tǒng)計超過89.4%的學生依然不能完全良好的運用線上知識點，說明學生并不能完全利用好名師課堂與梳理線上考點，并且在線上學習中出現(xiàn)消極表現(xiàn)的學生數(shù)量占比較高，說明通過知識圖譜的在線學習系統(tǒng)出現(xiàn)，有很大可能引發(fā)人群迅速關(guān)注;同時，可看出線上學習系統(tǒng)中需要通過知識圖譜分析教學形式，以避免單一教學形式讓學生產(chǎn)生的枯燥和怠倦心理，根據(jù)課堂表現(xiàn)找出問題并反饋給教師，以便采取相應的干預;

2.調(diào)研數(shù)據(jù)分析

本團隊從圖譜構(gòu)建、應用需求以及項目必要性出發(fā)，通過BIS端的小初中數(shù)學在線學習系統(tǒng)，具備以下創(chuàng)新功能：

第一，針對網(wǎng)絡信息的多樣性、無序性、復雜性，打造出多元化、結(jié)構(gòu)化、特色化的適用于小初中生高效學習的在線學習系統(tǒng)，減少學生對資源篩選的工作，增大學習資源利用率，提高學習效率。為小初中生提供方便、快捷的學習服務，解決學生學習時間、空間限制;

第二，針對教師學生學習情況難以實時把握，構(gòu)建小初中生在線學習系統(tǒng)，為教師提供學生測試成績排名，以及根據(jù)學生線上學習時間、習題測試數(shù)據(jù)、錯題統(tǒng)計生成學生學習情況的分析報表;

第三，利用知識圖譜技術(shù)對每個知識點都進行了劃分，并且能夠按需推送學生需要的學習資源及訓練習題方便學生對需要強化的知識點進行“補弱”。同時，系統(tǒng)還可以通過學生瀏覽內(nèi)容、停留時間、測驗記錄等為學習成績或?qū)W習情況較好的知識點模塊進行加深理解題型、拓展題型的推送;

第四，達到知識資源創(chuàng)建、知識共享，打破了地域隔絕，讓各地的小初中生都能享受到高質(zhì)量的師資教育;無需進行二次檢索，便可直接獲取需要的答案或知識點，相對普通搜索引擎更加高效快捷。

著眼線上教學中題量大、考查方面廣，知識圖譜在線上學習的系統(tǒng)中刪除多余考點、準確定位教材中的考點部分并有機的聯(lián)系起來，經(jīng)過規(guī)則的處理，考點提取的準確率達到97%。另外，系統(tǒng)將根據(jù)學生在線瀏覽時間、瀏覽記錄等進行計算，為學生推薦最個性化、最具適應性的學習內(nèi)容，幫助學生提高學習效率。通過信息反饋，大量的反饋樣本將有助于平臺往正確的方向調(diào)整，推動數(shù)字教育資源公共服務體系的進步。

知識圖譜的構(gòu)建

1.獲取數(shù)據(jù)。使用基于Python的soapy爬蟲框架獲取網(wǎng)絡上具有權(quán)威性的教育網(wǎng)站下公開、免費的初中數(shù)學題目數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)以CSV的格式進行存儲，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理做準備。

2.數(shù)據(jù)預處理。由于題目數(shù)據(jù)來源的多樣性，會造成相同題目和相似題目的存在，為了獲得高質(zhì)量題目數(shù)據(jù)，需要通過數(shù)據(jù)預處理模塊完成兩類數(shù)據(jù)的去重工作。針對相似題目，本文采用基于題干和答案解析字段的相似度計算結(jié)果，融合多元線性回歸的策略，進行判別。

3.信息抽取。從預處理之后的數(shù)據(jù)中抽取題目實體、知識點實體以及題目和知識點實體之間的關(guān)系。

4.概念模型設計。結(jié)合應用場景需求和存在數(shù)據(jù)，設計知識圖譜的概念模型，確定題目知識圖譜中所包含的實體、實體的屬性以及實體與實體之間的關(guān)系。

5.數(shù)據(jù)填充。以CSV格式存儲，批量導入Neo4j圖數(shù)據(jù)庫，將完成數(shù)據(jù)的填充工作。

6.可視化展示。最終將構(gòu)建好的知識圖譜的可視化展示。

痛點分析

1.線上線下學習轉(zhuǎn)換的效率問題。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，線上學習是順應智能時代下教育發(fā)展的必然選擇。在突發(fā)的新冠肺炎疫情中，“停課不停學”的要求下，在線教育迅速走進大部分學校和家庭。線上線下學習轉(zhuǎn)換的效率問題成為人們關(guān)注的重點。

2.無法利用好線上名師資源、接容納度不夠。城鄉(xiāng)差距日益增大，出現(xiàn)教育布局不合理現(xiàn)象。在農(nóng)村或偏遠地區(qū)，多為一鄉(xiāng)一校、教學點教師嚴重不足。

3.無法追上善于利用線上資源的同學，成績偏差傾斜程度變大。線上資源知識點過于分散，查找過程繁瑣單一，搜索結(jié)果往往是“一對一”的。容易對學生造成厭倦、抵抗心理，影響學生學習效率。

4.無法掌握線上被動學習轉(zhuǎn)換為自主學習。線上被動學習往往由于學生跟不上學習進度而產(chǎn)生的厭倦心理造成的，課堂上的學習時間有限，線上學習基本上是靠學生自主學習完成的，學習過程中往往需要網(wǎng)上尋找相關(guān)擴展知識點，知識點整合更能提高學生自主學習的興趣和能力。

結(jié)語與前景展望

以習近平總書記新時代中國特色社會主義思想為指導，全面貫徹習近平總書記致國際人工智能與教育大會賀信精神，信息技術(shù)與教育教學的深入融合成為時代要求。新冠肺炎疫情下，為了全國兩億多大中小學生居家學習，教育系統(tǒng)緊急行動，打響了一場“停課不停學”的攻堅戰(zhàn)，在線教育迅速走進社會。圍繞加快教育現(xiàn)代化兩億學生用戶的涌入要求需要系統(tǒng)性的知識點上的歸納總結(jié)、穩(wěn)定運營狀態(tài)，信息教育平臺必須不斷前進和完善，推動數(shù)字教育資源公共服務體系的進步。

“智易星”基于“互聯(lián)網(wǎng)+”知識圖譜的基礎構(gòu)建，信息教育普遍的觀念轉(zhuǎn)變，以及信息教育行業(yè)的先進性和專業(yè)化的特點促使學生更多樣化、全面的學習由大數(shù)據(jù)所帶來的優(yōu)勢，在傳統(tǒng)課堂與信息教育的融合中，面對海量題庫與知識點，要求智慧教育行業(yè)必須完善自身完成過渡，應當通過系統(tǒng)性的知識點過濾，準確的信息定位，使學生避免無法把握線上線下學習轉(zhuǎn)換的效率問題，對線上名師的資源接受容納程度不夠，學生個體出現(xiàn)成績偏差傾斜程度大。線上學習個體差異的統(tǒng)一的題海戰(zhàn)術(shù)等而導致的厭倦心理、抵抗心理極大程度的浪費國家數(shù)字教育資源。

相關(guān)文獻：

[1] 劉尚偉，劉夢迪; 在線教育理論發(fā)展與研究——評《在線教育理論與實踐》化學教育（中英文），2020，41（04）：113.

[2] 華經(jīng)情報網(wǎng) 《2020-2025年中國線上教育行業(yè)市場調(diào)研分析及投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告》

2020/04/21， https：//www.huaon.com/channel/edu/604314.html

[3]陳定君，宋海湖.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”對傳統(tǒng)教育的挑戰(zhàn)和機遇[J].科學咨詢（教育科研），2020（08）：63-64.

[4]陳飛燕，張俊全，李媛媛.線上教學背景下的“新”病案管理實訓課教學探索[J].繼續(xù)醫(yī)學教育，2020，34（07）：48-49.

[5]《2020年教育信息化和網(wǎng)絡安全工作要點》;2020/02/26，

http：//www.ict.edu.cn/news/jrgz/xxhdt/n20200303_66025.shtml