摘要
教育信息化2.0的根本使命是全面推动教育现代化，创造信息时代的新教育。《中国教育现代化2035》文件中明确提出建立数字教育资源共建共享机制。各类数字化教育资源成为高中信息技术学科主要的共享来源。数字化教育资源是信息时代下教学活动不可或缺的部分。但这些资源存在重复、不规范等问题。同时，在自主学习时，巨量的数字化教学资源易导致高中学习者碎片化学习，学习者缺乏系统地构建知识。而高中阶段的学习者处于知识建构的重要时期，培养和提高其信息技术水平有利于解决实际问题，形成学科核心素养以及关键能力。因此，需要一款规范和统一高中信息技术学科知识的知识管理工具，为教育教学提供整合的数字化共享资源，建立以信息技术学科为基础的系统化知识结构，促进学生系统地学习。知识图谱作为数字化教育资源的建设工具和管理工具，不仅能够规范、统一学科本体知识，而且可以通过节点与节点的关系、知识结构体系有向引导学习者联结知识，从而避免知识碎片化，促进学习者系统地有意义学习。然而，通过文献、教育网站、电子书刊等资源分析，针对高中信息技术基础学科的知识图谱相对较少。 鉴于此，本研究利用知识图谱构建技术，对高中信息技术必修课程的学科知识这一研究对象进行知识图谱构建与应用研究，主要研究内容如下： (1)解读普通高中信息技术课程标准（2017年版），抽取课程标准中的概念、课程模块、学科核心素养、学习内容的本体术语。在课程标准的总体框架下，以浙教版、人教版、教科版的信息技术必修1_数据与计算和信息技术必修2_信息系统与社会，共六本教材作为数据源，对高中信息技术必修课程的数据与计算、信息系统与社会两个模块从整体篇章到具体内容进行比较分析，并抽取高中信息技术学科概念。 (2)在本体构建方法——七步法的基础上，结合信息技术学科特点，设计高中信息技术学科本体知识构建流程。以已抽取的课程标准和教材的概念数据为核心，依据本体构建流程，以课程标准和教材为数据源，依次确定概念层级、概念关系、概念属性、概念实例，并手工构建高中信息技术学科本体知识。 (3)基于知识图谱表示、抽取、融合及存储技术，利用三元组表示本体知识，通过实体对齐、属性对齐等方式融合知识，使用neo4j图数据库构建和存储信息技术学科知识图谱。 (4)设计、开发知识图谱可视化系统，建设高中信息技术学科的数字化教学资源。完成可视化系统的系统管理、个人中心、学习记录、学习交流、搜索图谱及高中信息技术图谱结构树的功能开发。其中，在系统管理功能下设计用户管理、搜索记录和课程记录三个子功能。 (5)应用高中信息技术知识图谱可视化系统到教学中，采用问卷调查收集知识图谱可视化系统的试用数据。数据表明知识图谱的知识表示方式有利于展示学习材料之间的逻辑意义，有利于学习者将先前所学知识与现在所学知识进行关联，融合新旧知识，促进学习者意义构建知识。 本研究将课程标准和三个版本的高中信息技术必修教材作为数据源，构建学科本体知识和知识图谱，设计和开发知识图谱可视化系统。本研究基于知识图谱规范和统一高中信息技术学科本体知识，加强高中信息技术学科线上教育教学资源建设与应用，提高学生的学习效率，促进学习者系统地学习，为自适应学习与个性化推荐奠定基础。
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