知识图谱驱动智能学习:内生逻辑与实践路径

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知识图谱已成为教育数字化转型的关键技术之一,但在教与学中的应用逻辑和场景仍有待深入挖掘。当前智能学习面临知识碎片化、联通性不足、知识库缺失等问题,亟需从认知心理角度探索知识图谱驱动的学习机制。本文基于经典学习理论,分析知识图谱在智能学习中的作用机制,提出针对性解决方案:通过知识网络化减少碎片化学习;通过合并知识点和跨学科联结激发知识构建;通过集成知识平台实现个性化推荐。未来,知识图谱将助力个性化、自适应、探索性学习平台的搭建,为教育智能化变革提供理论支撑。


一、智能学习的现实问题

随着教育数字化转型的加速,数字技术在教与学中的应用日益广泛,但也带来了诸多挑战。当前智能学习中存在以下突出问题:


(一)知识碎片化严重

知识的“生命周期”不断缩短,现代技术的介入使知识呈现碎片化特征,表现为多源分布、传播的社会性、无序性、非完整性和内容冗余。这种碎片化导致学生接收信息低效、混乱,影响知识吸收的完整性和真实性。此外,知识碎片化使学生难以将学术知识与实际应用结合,降低学习积极性,尤其在工程教育中表现突出。


(二)知识点冗余与联通性不足

高等教育中,专业课程间的知识冗余现象普遍存在。纵向来看,相同专业的不同课程存在大量相似知识点,导致信息过载,超出学生认知处理能力,形成认知负荷。横向来看,不同专业间的知识壁垒较大,跨学科知识缺乏有机联通,学生难以找到清晰的整合点,影响专业知识网络的构建,限制批判性思维和解决问题能力的发展。


(三)个性化推荐的知识库缺失

当前个性化推荐系统多依赖用户历史数据,缺乏系统化的知识库支持,难以实现长期高质量推荐。基于专业知识的知识库能够提供更广泛的背景信息和语义理解,帮助系统更精准地满足学习者需求。然而,现有系统多集中于兴趣推荐,而非针对性解决问题,影响学生学习积极性。此外,新用户的冷启动问题也亟待解决。


二、智能学习理论支撑


知识图谱通过语义网络形式表达概念实体及其关系,能够将碎片化数据整合为系统网络,其本质是一种可视化工具。本文结合认知加工理论、建构主义学习理论和联通主义学习理论,探讨知识图谱在学习中的应用逻辑。



(一)认知负荷理论

认知心理学认为,学习是通过感觉、记忆和思维进行信息处理的过程。当外部信息超出学生认知能力时,会形成认知负荷。知识图谱通过结构化和视觉化呈现复杂信息,减少外部认知负荷,促进学习者将更多精力用于信息处理与理解,从而提高学习效率。


(二)建构主义学习理论


建构主义强调学习者主动构建知识,基于个人经验和先验知识理解新概念。知识图谱通过连接新旧知识,帮助学习者在已有知识框架上构建新知识,促进深层次学习。教师在此过程中应发挥引导作用,通过设计挑战性问题和提供支持性环境,帮助学生掌握自主学习能力。


(三)联通主义学习理论


联通主义认为学习是连接和建立网络的过程,知识存在于网络节点中。知识图谱通过连接信息源,帮助学习者获取和分享知识,促进社会互动和集体智慧的共享。同时,知识图谱作为学习工具,扩展了学习者的认知能力,帮助其组织、储存和检索信息,提升学习效率。


三、知识图谱驱动智能学习的内生逻辑


(一)解决知识碎片化问题


知识图谱通过将知识串联成网络,促进学习中的认知加工,减少碎片化学习。学习者可以通过知识图谱的结构化呈现,快速理解知识之间的关系,从而提高知识吸收的完整性和系统性。


(二)解决知识点冗余问题


知识图谱通过合并相同知识点、增加跨学科知识的联系,提高学习中的智能联结。学习者在使用知识图谱时,能够主动探索知识之间的联系,形成知识构建活动,减少信息过载,提升学习效率。


(三)解决知识库缺失问题


知识图谱平台通过集成知识点、学习资源库与学生的学习行为,为个性化推荐提供依据。基于专业知识的知识库能够精准满足学习者需求,解决新用户的冷启动问题,提升个性化推荐的质量。



结语


知识图谱在智能学习中的应用不仅是技术的创新,更是学习方式的变革。通过解决知识碎片化、冗余和知识库缺失等问题,知识图谱为学习者提供了更高效、更系统的学习体验。未来,随着知识图谱技术的不断发展,其在教育领域的应用将更加广泛,为教育智能化转型提供坚实支撑。

发布于:2025年02月27日 16:21:34 著作权归作者所有