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兰州大学物理科学与技术学院

《磁性材料与磁测量》课程

知识图谱+AI智能

快速组织题库、资料等教学资源

与知识点进行关联

AI提供知识点的扩充

还可以通过人工智能问答

快速查找相应的物理概念、原理和公式

不仅提高了学习效率

还启发同学们自己探索“AI+学习”的更多可能性

快和小兰一起来看看吧～

《磁性材料与磁测量》课程知识图谱一览

灵感来源与发展动力

物理科学与技术学院王颖副教授说：“《磁性材料与磁测量》课程包含的知识点非常多，既有理论的部分，也有实践的部分。知识点层级多且关系复杂，但是参考资料并不丰富，需要我们自己一步步建设。”

同样地，日常授课中老师也发现，学生能够记忆的知识量不少，但是并没有融会贯通，知识之间的连接很不充分。

《磁性材料与磁测量》一课的线上化建设已有四五年的时间，在线上化课程初建时老师们就在思考，如何能将琐碎而又繁杂的知识展示得更加清晰呢？

知识图谱是一种将知识点以及它们之间的连接以图示方式展现出来的一种技术方法，简单来说包括节点（知识点）和边（连接关系）。我们可以将知识点关联的概念、资料、习题、文献等与其相联系，同时将相关的知识点通过“边”进行连接。知识图谱中的连接方式也很多样，比如前置、后置、并列等。最终，知识图谱构成的是一张知识的网，这种方式也接近于人的大脑中对知识记忆的方式。

针对这一点，王颖老师会给学生布置一些思维导图相关的作业，这也是很多老师普遍采用的方法。但王老师认为，思维导图也同样存在问题，它并不能很好地将知识之间的连接表达出来。

她认为，思维导图是一种层级关系的展示，体现包括与被包括的关系，是树枝状的图。但实际上相互关联的知识并不一定在同一章节中。

而知识图谱就提供了这样一个可以将不同章节中有关联的知识进行连接的功能，可以说是思维导图的升级版。

“我也是近两年才开始接触知识图谱这一概念，一开始是王建波院长给我推送过一些关于知识图谱建设的会议报告，这正好和我们遇到的教学难题不谋而合，于是我们就对知识图谱这种技术方式进行了调研。同时，这两年教育部也在大力推动数字化建设，其中，知识图谱是很重要的一类技术运用，超星的教学平台也开通了知识图谱的功能，所以我们很快开始进行对这门课的知识图谱建设。”王颖说。

《磁性材料与磁测量》课程知识图谱一览

建设的具体过程

首先，要想建立一门课程的知识图谱，本身需要对课程内容有非常深的掌握。在建设的时候，要非常明确哪些内容可以作为单独的知识点，按照章节的方式，把知识点按树枝状图一层层地罗列出来。先进行大框架的构建，再在基础大框架下进行跨章节相关知识点的衔接。

接着，进行知识点相关资料的填充，这一步骤需要教师自己进行操作。“我们是第一次构建知识图谱，所以经验也不是很丰富，就只能按照自己对于知识体系的理解，把每个知识点细致地划分。我负责的这一部分大概建设了400多个知识点，不过我在构建知识点体系的过程中并没有觉得多，只是按照自己的理解做。”面对繁杂的知识点划分和体系庞大的框架构建，王颖老师表示：“只是看起来数量庞杂，这个工作量在真正一边思考一边做的情况下，其实也并没有多少，投入进去做还是挺快的。”

物理科学与技术学院副教授王颖

同时，王老师还提到，因为学科本身的线上资源建设较好，大多数与知识点相关的教学视频、讲义、习题等资料已经线上化，所以只需要制作一个链接跳转。

目前对知识图谱的使用是作为一个工具对教学进行辅助，还没有完全依赖于它。使用它的目的也是希望它能给学生提供一个自学的方式，但主要的教学手段还是以线上的视频教学和课堂讲授以及讨论为主。

如今的知识图谱系统中也有一些AI辅助的功能，比如可以AI查找相关关键词的资料，或者是在视频当中去寻找相关知识点做标记。但如今AI技术的运用还是存在一定的缺陷，不如老师自己设置的知识节点准确。超星的知识图谱也在不断更新它的功能，相信在大家的不断使用下，它本身的智能也会越来越好。

知识图谱学生使用页面

知识图谱的突出优势

知识图谱作为线上化教学的辅助工具之一，可以将很多网络资料放入知识点中，在使用时点击知识点，就能看到相关的讲义、视频、文献、习题等，对于学生的统一学习来讲较为方便。

知识图谱中所体现的知识点之间的连接可以帮助学生来判断是否对前置的知识已经掌握，是否对后续知识的学习做好了铺垫。如果对整个知识图谱都进行逐一学习，那么在学生的大脑中对整个知识体系就会有一个较好的理解。

知识图谱学生使用页面

若遇到一个不理解的知识点，以前学生可能需要自己去查找资料，耗时耗力。而如今利用知识图谱，学生就可以更加直观且方便地看到这个知识点的相关知识是什么，是哪个知识点没有理解透彻，能够及时去进行补充学习。知识图谱可以作为学生课下复习和查漏补缺时一个有利的工具。这也是知识图谱的优势之一。

同学有话说

01

2021级 磁学 范婷婷

我经常主动使用相关课程的知识图谱，我认为这和我个人的学习习惯有关，知识图谱结构体系清晰明了，对于它的运用可以有效地帮我进行知识记忆，提高学习效率。

不同的同学对于知识图谱的应用可能有不同的看法，对于知识图谱，我认为它是一种非常方便的学习工具，可以促进我对重难点知识的理解、信息的整合、知识点间关系的理解，并且能够在个人学习中和自己形成良好的配合。

02

2021级 磁学 李立超

磁性材料的数量庞大且应用场景多元化，这导致我们学习磁性材料时经常记错材料的性质。知识图谱是一个很好的帮手，构建了磁性材料领域的知识结构，可以很清楚地看到每一类材料的知识体系。我们不清楚哪一类材料性质时，可以快速找到相对应的框图，点进去就可以观看视频学习。同时，知识图谱将不同的知识点连接组织起来，我们可以很清楚看到知识点之间的关系，能更好把握课程的重要内容。

我认为将人工智能运用在教学中是很有必要的，比如在知识图谱中，人工智能可以记录每位同学在每个框图的学习记录，其中包括点击次数，视频观看时间等。老师可以很清楚地了解到学生对于知识的掌握程度、学生的学习情况，这也方便了老师在课堂中的教学。其次，作为学生，我们也可以通过人工智能问答，快速查找相应的物理概念、原理和公式，提高了我们学习效率。

03

2021级 磁学 吴明伟

《磁性材料与磁测量》这门课程大部分内容偏向记忆和理解，课程细小知识点较多，在学习过程中时常遗忘或是出现概念比较模糊的情况，但课程本身章节内容较多，我时常利用知识图谱以快速搜寻知识点，找到相关章节视频进行温习。

利用知识图谱和ai教学是合理且有很大开发性的，可以很大程度上提高学习效率。就我自己的使用过程来讲，知识图谱的存在对于自身温习和整理都有不小的帮助。我个人在日常中会借助知识图谱进行知识点整理，或借助知识图谱原有的框架，自己编辑扩展一个小型自用的知识图谱。

吴明伟进行自用知识图谱的编辑

吴明伟利用知识图谱进行知识梳理

04

2021级 磁学 谭禹东

我在经过自己对于知识图谱的使用与经验积累下，提出了一些关于AI学习系统运用的剖析和想法。系统通过深度学习和大数据处理，能够全面理解磁规律、磁现象，并精确掌握磁学相关实验的操作步骤、误差来源与发展历程。接着，系统将构建一个庞大的数据库，收录各类磁样品的宏观微观性质与表现，在需要时以三维、动态的形式展示，并附上详尽的解析。此外，利用信息检索和知识图谱技术，该系统能够自动总结特定章节的磁学内容，依据语法和词句频率构建知识图谱，实现知识的系统化与网络化。

为了进一步降低学习成本并促进发散思维，我们还可以基于AIGC技术，搭建一个高自由度的学习平台，模拟真实的磁现象，提供不受限制的学习体验。在数据比对方面，该系统将实现实验数据的数字化处理，并利用AIGC分析多次重复测量的结果，排除异常数据点，提高实验结果的准确性和可靠性。最后，为了保障实验安全，系统将采用AI实时监控技术，监控实验过程中的电流和仪器状态，一旦发现潜在的安全隐患，将立即采取适当的电路切断措施，确保实验过程的安全可靠。我认为，这样的AI磁学实验学习系统，无疑将为我们的学习和研究带来极大的便利和效率提升。

从教师的角度讲，老师在查看知识图谱时，可以很方便地看到学生对于某个知识点的掌握情况。比如学生的资料上会显示他是否对教学视频进行了观看，习题完成的正确率有多少……这些数据可以方便老师快速找到教学当中的薄弱环节，在后续的课程中不断进行教学方式和教学内容的提升。

《磁性材料与磁测量》课程知识图谱一览

希望与寄语

知识图谱的建设永远在进行时，之后还要不断进行提升。王老师认为，未来可以让同学们也参与到知识图谱的建设中来。学生在学习过程中对知识点之间关系的理解可能会更加深刻。同时，有些学生觉得有疑惑的地方，老师可能不觉得是问题，这样就会存在一个无法避免的知识漏洞。如果学生能参与进知识图谱的建设，相信能够更加完善它的结构体系。

如今，人工智能教学是公认的一个发展方向。这种教学同样建立在知识图谱逐步完善的基础之上，指导学生按照某种路径去系统地学习知识图谱。现在对于知识图谱的建设也是为将来的人工智能教学打下基础。

“所有教学手段的发展，最终还是为了教学效果的提升以此来服务学生，让学生能够比较轻松且有效地完成知识的学习，并且能够理解和掌握知识，这才是我们最终想要达到的目的。所以，知识图谱将来在教学中究竟充当怎样的角色，还需要实践去证明。或许在发展之下，知识图谱所存在的缺陷也会显现，但教学建设也会不断进行调整。未来的发展需要所有采用知识图谱教学的老师共同学习，不断实践，不断提升。我也会尽自己的最大努力去继续这件事。”王颖老师对知识图谱未来的发展提出了自己的见解，也让我们进一步看到了王老师对于学科教学的热爱和追求。

创建高质量的知识图谱需要大量的时间和资源，这也是构建知识图谱所存在的挑战与限制因素。但是，知识图谱的建设和运用正在逐渐完善、推广普及。

发展的步伐永无止境、永不停歇，无数教育工作者和执教老师对知识图谱在未来的完善和运用上都寄予无限期望。

内容来源｜党委宣传部（融媒体中心）

采访、文字丨何嘉瑜

图片丨受访者提供

编辑｜张晨曦 何嘉瑜

校对｜白怡欣

责编｜李晖

审核｜法伊莎

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