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何為“知識(shí)圖譜”,？它有哪些應(yīng)用場景？作者丨石庭豪 復(fù)旦大學(xué)知識(shí)工場實(shí)驗(yàn)室 來源丨知譜空間 教育知識(shí)圖譜的構(gòu)建和應(yīng)用思路1,、教育領(lǐng)域知識(shí)圖譜構(gòu)建構(gòu)建教育知識(shí)圖譜是教育領(lǐng)域智能應(yīng)用的基礎(chǔ)。教育知識(shí)圖譜以學(xué)科知識(shí)為核心,，建立各個(gè)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)概念,、層級關(guān)系、知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,、不同知識(shí)點(diǎn)之間的前后序關(guān)系,，構(gòu)成學(xué)科知識(shí)圖譜（圖1）。學(xué)科知識(shí)只是教育領(lǐng)域的一類教學(xué)資源,，其他例如各種教材,、教輔、題目,、視頻圖片等多模態(tài)的學(xué)習(xí)資源都是在構(gòu)建知識(shí)圖譜時(shí)需要覆蓋到的內(nèi)容,。圖1 教育領(lǐng)域?qū)W科知識(shí)圖譜本體模型示例教育圖譜本體層的構(gòu)建主要是對教育領(lǐng)域內(nèi)概念的梳理，對關(guān)系,、屬性以及相關(guān)約束的定義,。當(dāng)前主要以領(lǐng)域?qū)＜沂崂頌橹鳎欢ǖ募夹g(shù)手段作為輔助,。領(lǐng)域?qū)＜覅⒖颊n程標(biāo)準(zhǔn)和教材梳理出覆蓋核心概念和基本關(guān)系的領(lǐng)域知識(shí)體系,，建模出該學(xué)科的知識(shí)框架。知識(shí)獲取部分是構(gòu)建教育知識(shí)圖譜的核心,，可以利用人機(jī)耦合的方式半自動(dòng)化構(gòu)建,。教育知識(shí)圖譜對質(zhì)量要求非常高，準(zhǔn)確率要近乎100%,。在質(zhì)量控制環(huán)節(jié),，對于知識(shí)置信度相對較低的知識(shí)，需要由教研人員進(jìn)行人工審核以確保正確率,。知識(shí)資源的構(gòu)建過程是一個(gè)長期過程,，需要運(yùn)營團(tuán)隊(duì)、算法工程團(tuán)隊(duì)配合,，不斷迭代完善,。教育知識(shí)圖譜可以把知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系通過可視化的形式一目了然地展示給學(xué)生,，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系,、查閱知識(shí)要點(diǎn),、發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，總結(jié)沉淀,，消滅知識(shí)盲區(qū),。學(xué)科知識(shí)圖譜構(gòu)建之后，需要與教學(xué)資源（教材,、試題,、講義、教學(xué)視頻,、試卷等）構(gòu)建關(guān)聯(lián),，通過用戶信息和學(xué)習(xí)記錄，建立知識(shí)點(diǎn)與用戶間的關(guān)聯(lián),。知識(shí)圖譜能更加精準(zhǔn)刻畫學(xué)生知識(shí)的掌握情況,，更加準(zhǔn)確地刻畫資源，從而實(shí)現(xiàn)對用戶進(jìn)行精準(zhǔn)的學(xué)情研判,、學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃,、學(xué)習(xí)資源個(gè)性化推薦。知識(shí)圖譜也能幫助老師更好地了解學(xué)情,，優(yōu)化教學(xué)方法,，調(diào)整教學(xué)策略；通過與教研資料關(guān)聯(lián),，主動(dòng)向老師推薦教研資料,，為老師教研備課提升效率和質(zhì)量。以知識(shí)圖譜問答為核心技術(shù)的輔助教學(xué)答疑系統(tǒng)還可以有效減輕簡單重復(fù)問題給老師帶來的負(fù)擔(dān),，很大程度滿足學(xué)生的答疑需求,。構(gòu)建教育知識(shí)圖譜需整合教育領(lǐng)域分散在各系統(tǒng)里的數(shù)據(jù)，通過一系列技術(shù)“萃取”獲得領(lǐng)域知識(shí)（課程知識(shí),，教學(xué)知識(shí),，學(xué)科知識(shí)，百科知識(shí)等）并以一種友好的方式,，沉淀到知識(shí)庫,，建立知識(shí)和教學(xué)資源間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。基于教育知識(shí)圖譜,，結(jié)合自然語言,、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘,、圖挖掘,、圖推理技術(shù)并提供語義搜索、精準(zhǔn)推薦,、用戶畫像,、智能問答,、行為預(yù)測、精準(zhǔn)分析,、決策支持等應(yīng)用服務(wù)構(gòu)成整個(gè)教育智腦,，應(yīng)用于不同的教學(xué)場景，賦能智慧教育,，實(shí)現(xiàn)提升教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量,，促進(jìn)教育公平公正以及智能化個(gè)性化教育的目標(biāo)。教育圖譜連接用戶行為信息與資源對象,，提取關(guān)鍵信息精準(zhǔn)刻畫用戶畫像?；谥R(shí)圖譜的用戶畫像可積累數(shù)據(jù)，全面精準(zhǔn)的刻畫用戶,，診斷學(xué)情,。用戶畫像技術(shù)大家應(yīng)該已經(jīng)比較熟悉，本質(zhì)就是“打標(biāo)簽”,，可以更好的刻畫用戶,，理解用戶。用戶畫像是否精準(zhǔn)決定了對用戶的理解能否準(zhǔn)確,。實(shí)際應(yīng)用中,，用戶畫像主要有2個(gè)問題待解決，第一是畫像數(shù)據(jù)不完整,，第二是畫像數(shù)據(jù)不正確,。這些問題可利用知識(shí)圖譜解決。知識(shí)圖譜上的節(jié)點(diǎn)覆蓋足夠多的實(shí)體,，足夠多的概念是教育領(lǐng)域知識(shí)的抽象,，可作為用戶畫像的標(biāo)簽來源，其精良的質(zhì)量使打上的標(biāo)簽更加的準(zhǔn)確,。標(biāo)簽間具有聯(lián)系,，圖譜中包含豐富的語義關(guān)系，這樣可以幫助機(jī)器去理解這些標(biāo)簽的意義,。友好的結(jié)構(gòu)利于人們更好的理解,、直觀的發(fā)現(xiàn)標(biāo)簽間的關(guān)系?？梢岳脴?biāo)簽傳播,、跨領(lǐng)域推薦等算法去挖掘更多更精準(zhǔn)的標(biāo)簽來描述用戶，豐富用戶標(biāo)簽,，提升用戶精準(zhǔn)度,。另外用戶畫像可以單獨(dú)作為產(chǎn)品進(jìn)行可視化呈現(xiàn),，利用圖譜中的關(guān)系，生成個(gè)性化,、動(dòng)態(tài)變化的用戶畫像知識(shí)圖譜,。利用知識(shí)圖譜可進(jìn)行更加精準(zhǔn)的學(xué)情分析。傳統(tǒng)教育專家（老師經(jīng)驗(yàn)）的學(xué)習(xí)診斷,，主要依靠經(jīng)驗(yàn)對學(xué)習(xí)者的知識(shí)與能力狀態(tài)進(jìn)行評估,，缺乏教育測量學(xué)思想的融入，具有較大的偶然性和主觀性,。基于知識(shí)圖譜,，大數(shù)據(jù)分析等方法對學(xué)習(xí)者客觀的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行挖掘，從多種維度去做分析,，數(shù)據(jù)可以挖掘的維度眾多,，不限于測試成績，錯(cuò)題本,，學(xué)習(xí)記錄等行為軌跡中挖掘的知識(shí)掌握情況,，知識(shí)薄弱點(diǎn)等顯性的特征，還可以挖掘一些深層次例如學(xué)習(xí)速度,，學(xué)習(xí)偏好,，認(rèn)知水平等隱形特征，使分析結(jié)果更加的個(gè)性化,、客觀化,。對于未能達(dá)成的學(xué)習(xí)目標(biāo)，利用知識(shí)圖譜分析原因,，發(fā)現(xiàn)薄弱點(diǎn)和關(guān)聯(lián)依賴的知識(shí)點(diǎn),，能有效的查漏補(bǔ)缺，診斷過程具備更好的自適應(yīng)性和個(gè)性化,。知識(shí)圖譜在教學(xué)應(yīng)用中，可輔助老師完成備課,、教研,、出題、試題分析的工作,。系統(tǒng)可以推薦的方式為老師推薦同類相關(guān)的資料（教案,，課程講解規(guī)劃，作業(yè)等）提升老師的教學(xué)效率,，基于圖譜的搜索也可以更精準(zhǔn)的返回所需內(nèi)容,。利用學(xué)科知識(shí)圖譜關(guān)聯(lián)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)與教材、講義,、習(xí)題等教研內(nèi)容,，依據(jù)老師的教學(xué)進(jìn)度,、教材版本，持續(xù)推送符合教學(xué)需求的備課資源,，搭配搜索快速準(zhǔn)確的得到老師所需資源,，提升備課效率和質(zhì)量。除了備課,，在智能組卷,、考試分析中也可以利用學(xué)科知識(shí)圖譜來作為背景知識(shí)輔助完成相關(guān)任務(wù)，極大的提升了教研的效率,。通過對學(xué)情的精準(zhǔn)分析,，系統(tǒng)推薦相關(guān)的鞏固練習(xí)題，有針對性的制定教學(xué)策略,，提升教學(xué)針對性,達(dá)到精準(zhǔn)教學(xué),。課前、課中,、課后綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘和智能化能力,。課前，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)得到學(xué)生學(xué)情數(shù)據(jù),，制定教學(xué)策略，做到?jīng)Q策數(shù)據(jù)化,。課中,，依據(jù)制定的教學(xué)策略有針對性的教學(xué)，講解知識(shí)點(diǎn),，分組討論教學(xué),。利用知識(shí)圖譜對知識(shí)內(nèi)在的關(guān)聯(lián)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，幫助學(xué)生構(gòu)建對知識(shí)的深層次認(rèn)知,。課后,，推薦相關(guān)課后習(xí)題，根據(jù)學(xué)生學(xué)情狀況,、學(xué)習(xí)能力,，定制化的推薦練習(xí)題、錯(cuò)題鞏固等內(nèi)容,。提升課堂教學(xué)的質(zhì)量和針對性,，將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析、動(dòng)態(tài)學(xué)情診斷貫穿教學(xué)全過程,，實(shí)現(xiàn)因材施教,，讓教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、智能化,。基于知識(shí)圖譜,，數(shù)據(jù)分析技術(shù)快速的檢測定位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和薄弱點(diǎn)，基于對學(xué)生學(xué)情更加準(zhǔn)確的判斷,，利用知識(shí)點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)關(guān)系,、前后序關(guān)系，合理且有針對性的推薦相關(guān)內(nèi)容以及學(xué)習(xí)策略,，規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑,，完成精準(zhǔn)檢測、內(nèi)容推送,、路徑規(guī)劃等整個(gè)流程的動(dòng)態(tài)閉環(huán),，穩(wěn)步提升學(xué)生知識(shí)掌握程度。檢測學(xué)習(xí)水平,，找到薄弱知識(shí)點(diǎn),。通過對學(xué)生過程化動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析，檢測學(xué)生學(xué)習(xí)水平,，精確診斷學(xué)生學(xué)習(xí)情況,，并分析學(xué)生薄弱知識(shí)點(diǎn)。基于知識(shí)圖譜的推薦,，融合基于內(nèi)容和協(xié)同過濾等多種推薦技術(shù),，讓推薦更精準(zhǔn)。給學(xué)生推薦更具針對性的內(nèi)容,。為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源,、個(gè)性化學(xué)習(xí)資源，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)題舉一反三和使學(xué)生擺脫題海戰(zhàn)術(shù),，大幅減少學(xué)生重復(fù)練習(xí)的時(shí)間和課業(yè)負(fù)擔(dān),。基于知識(shí)圖譜的推薦還可以從概念,、前后序,、屬性等維度給予推薦結(jié)果解釋。基于知識(shí)圖譜可以對教學(xué)資源進(jìn)行標(biāo)簽化,，理解學(xué)習(xí)資源所涉及的知識(shí)點(diǎn),、關(guān)聯(lián)考點(diǎn)、考題,。深度理解用戶輸入的搜索內(nèi)容,，可以很好的實(shí)現(xiàn)語義搜索，精準(zhǔn)的搜索到所需資源,。另外,，利用知識(shí)圖譜可以在用戶進(jìn)行相關(guān)實(shí)體搜索時(shí)，同時(shí)展示跟該實(shí)體相關(guān)的圖譜子圖，讓用戶能發(fā)現(xiàn)更多與該知識(shí)相關(guān)的知識(shí),，幫助用戶進(jìn)行知識(shí)的關(guān)聯(lián)和發(fā)散學(xué)習(xí),。路徑規(guī)劃服務(wù)指基于知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)系和學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好、學(xué)習(xí)能力等多個(gè)維度,，為學(xué)生量身定制個(gè)性化學(xué)習(xí)方案,，使學(xué)生從原來表層知識(shí)學(xué)習(xí)，逐步深入到深層學(xué)習(xí),。基于知識(shí)圖譜的深度閱讀，主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對知識(shí)間的關(guān)聯(lián)智能化,，可以全面的認(rèn)識(shí)知識(shí),。利用實(shí)體鏈接技術(shù)對電子出版物進(jìn)行實(shí)體識(shí)別與連接，通過知識(shí)卡片的形式展示當(dāng)前知識(shí)信息,。也可關(guān)聯(lián)到其他與之相關(guān)知識(shí),，進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的推薦，幫助用戶把知識(shí)串聯(lián)起來,，極大促進(jìn)用戶對知識(shí)的全面理解,。深度閱讀不僅可以運(yùn)用于教育領(lǐng)域，也可以很好的應(yīng)用于知識(shí)管理以及出版行業(yè),。教育機(jī)器人已經(jīng)成為教育領(lǐng)域的一個(gè)重要應(yīng)用。依靠以問答系統(tǒng)為核心的教育機(jī)器人,，可以實(shí)現(xiàn)課程答疑,、知識(shí)檢索推薦、教學(xué)管理等一系列教學(xué)工作,。既減輕了老師的負(fù)擔(dān)和壓力,，又能解決學(xué)生的實(shí)際問題,。一個(gè)優(yōu)秀全面的教學(xué)機(jī)器人,，可集成任務(wù)型問答、Chatbot,、知識(shí)型問答,，搜索推薦系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)模塊的綜合體，同時(shí)具備多輪問答能力,。知識(shí)圖譜在問句query理解,、，知識(shí)引導(dǎo)的語言生成中起著重要作用,，也是KBQA的核心,。教育的目的還是為了給社會(huì)發(fā)展建設(shè)提供有用人才,。教育知識(shí)圖譜同樣可以服務(wù)于人才的選擇招聘等教育的下游應(yīng)用,。例如就業(yè)市場利用教育知識(shí)圖譜可以很好的賦能智能招聘,。借助學(xué)科知識(shí)圖譜應(yīng)用于人崗匹配、崗位智能推薦等招聘場景,，提升企業(yè)招聘的效率和精準(zhǔn)度,，還可有效提升招聘者的工作效率和滿意度。注：本文系作者石庭豪結(jié)合復(fù)旦大學(xué)知識(shí)工場實(shí)驗(yàn)室實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)以及肖仰華教授《認(rèn)知智能與教育智能化》報(bào)告等整合形成,。《高校教學(xué)創(chuàng)新100人》是面向高校老師和師范生的知識(shí)型媒體,，關(guān)注教學(xué)創(chuàng)新、課程創(chuàng)新,、終身學(xué)習(xí),、混合學(xué)習(xí)、虛擬教研室等方向,，我們致力于“讓一部分師生率先觸摸教育未來”,！
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