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摘要：知识图谱能够借助可视化图形的形式，把知识之间的关系予以呈现。它可揭示出复杂知识之间动态的发展规律以及结构关系。自知识图谱被提出之后，知识图谱于诸多相关领域，作为技术手段、分析工具以及知识管理的方法，受到广泛的关注以及研究。在教育领域之中，也出现了教育知识图谱、学科知识图谱等相关概念。经由对知识图谱在教育领域的研究以及应用展开分析，提出知识图谱应用到物理实验教学里的方法和思路。
关键词:教育知识图谱；物理实验教学；知识结构关系
在大数据时代的背景情形之下，人们对于知识的组织以及加工愈发予以重视，2003年，美国国家科学院依据知识计量、知识管理等相关技术以及相应方法的发展状况，提出了知识图谱这一概念，知识图谱能够借助知识抽取、知识融合、还包括知识推理等诸多方式，把复杂领域的知识，转变成为一种可视化的网格形态下的样子，进而将知识之间的结构以及发展态势直观地展现表达出来，呈现显现出各个领域知识动态的发展规律情况 。正因为知识图谱于呈现知识结构之际，以及在展现知识发展进程之时，具备直观、清晰且可视化的独特优势呀，所以自打知识图谱这一概念被提出来之后呢，就受到了广泛的关注，并且得以被应用啦。比如说，可视化工具VO - ，它能够借助于对导入的文献展开引文分析、共引分析，以及耦合分析等计量分析方式 ，从而可以直观地呈现出某一个领域的研究热点、研究趋势 ，这对于研究人员明晰某一领域研究方向的把握是有益处的 ；知识图谱里的知识推理 ，它为构建客观世界里人类实体知识与计算机语言之间的联系 ，提供了全新的思路 ，推动着人工智能从感知智能朝着认知智能的方向迈进 ，在优化计算机自然语言处理、智能推荐、问答系统等领域 ，均展现出了极大的优势 。教育领域中有教育知识图谱、学科知识图谱等概念出现，这些概念主要是针对某一学科来构建与应用知识图谱。在教育领域，知识图谱的研究主要聚焦于线上教育，其中涵盖学科知识点查询，学科知识关联查询，学科知识自动问答，学科知识资源推荐，个性化学习路径推荐和查询，以及学习兴趣迁移教育平台的使用实践，它推动了“互联网 + 智能 + 教育”的发展。然而，把知识图谱运用到线下物理课堂教学方面的研究是比较少的，到作者撰写稿件的时候，以中国知网也就是CNKI作为样本来看初中物理知识图谱，只有2篇相关论文对知识图谱在物理线下课堂教学里的应用展开了研究，。其一，是薛钰康名为《运用知识图谱指向核心素养的物理复习课教学设计——以初中物理力学综合复习教学为例》的内容，它阐述了搭建立体化的力学知识图谱，能让学生的物理知识框架得以丰满地展现出来，将认知结构立体、关联地呈现出来；其二，是高晋阳的《知识图谱对中学生创新能力培养的实践研究》，它讲述了学生借助知识图谱进行相关知识的学习，从而提高了创新能力，提升了学习成绩。当前，知识图谱于学科教育里的研究以及应用尚处在初始阶段，然而，不管是在线上，还是在线下，知识图谱都展现出学生于个性化学习、合作学习、掌握系统知识结构方面的优势。物理学是一门凭借实验作为根基的学科，作者会去探究怎样于线下搭建知识图谱，还会把搭建好的知识图谱运用到物理实验教学当中，以此让学生领会物理实验知识的动态变化规律以及结构方面的特征，进而提升学生个性化展开学习以及合作学习的能力，推动学生更出色地掌握实验原理，强化学生的实验动手本领，从而给物理实验教学提供一种更为优质的教学思路 。
1知识图谱在教育领域的研究与应用
1.1知识图谱的概念和内涵
当前，学术界针对知识图谱的概念存有不一样的认知，魏瑞斌在他所著的《机构知识图谱的建构及其应用》里，依据国内外学者的研究办法以及思路，觉得知识图谱能够划分成“知识发现说”，再者是“图形说”，还有“方法说”，另外是“图形说+方法说”这四种类型。“知识发现说”觉得，绘制知识图谱要达成的目标，乃是把知识、方法、科学技术等多个方面的内容，进行有机整合，从而给我们展现出清晰的知识结构，以此方便去发现以及获取信息；“图形说”觉得，知识图谱能够把知识的结构关系，还有演进规律，以一种可视化的形式呈现出来；“方法说”觉得，知识图谱是一种能够展示出知识结构体系以及发展规律的研究方法；“图形说+方法说”是前两种观点的结合 。无论属于哪一种类型，总体而言，都是把知识单元借助不同类型的图形，通过图像、网格等方式。以可视化方式展现、呈现出知识的内容以及结构，进而揭示知识的。动态发展过程与规律，并且在知识构建的期间演变成不同学科的理论和方法。
1.2教育知识图谱的研究与应用
1.2.1知识图谱于线上教育里的研究，把知识图谱自动构建系统及时更新成各类教育资源，接着对这些资源予以分析、归纳以及总结。使得国内外不少自适应学习系统出现，像指向高等教育的教育平台。指向高等教育、职业教育的教育平台等，都借助了知识图谱联系与发展知识的特性。通过知识图谱构建的教育平台初中物理知识图谱，在助力学生筛选适合自身学习的内容、资源和以及上有很强的适用性。使用知识图谱自动构建系统在线教育平台两学期之后，在美国亚利桑那州立大学的2000名学生，其毕业率从64%提升到了75%，并且数学成绩也有了大幅提高。在两篇有关物理知识图谱的文献里，存在着针对知识图谱在线下教育的研究，其中高晋阳以高一物理《相互运动》以及《牛顿运动定律》这两章知识内容作为样本，借助Protégé这个工具建构起了物理学科知识图谱。图1将知识图谱学习界面予以展示，当学生借助把那界面去学习某一知识点之际，会有跟此知识点相关的内容出现，这会推动学生关联相关知识，让头脑里的知识体系变得丰富起来。实践研究显示，把构建好的物理知识图谱运用到教学里，在一定程度上能够让学生的学习成绩以及创新能力得到提升，给知识图谱应用于物理实验教学给予了借鉴 。薛钰康拿初中力学的复习课当作例子，借由启发学生进行思考，以及师生之间、生生之间互动的办法，搭建起了力学的知识图谱，也就是图2，呈现出系统知识之间的关联以及相互关联的关系。他持有这样的看法，经由老师和学生之间的交流互动以及反思，来形成学生自身立体的、有关联的、系统的认知结构，在这个进程当中涵盖了文化、自主、合作的要素，对学生学科核心素养的提升是有促进作用的。知识图谱是一种思维可视化的关键表征方式，是提升学生高阶思维能力，达成深度学习的有效路径。一个物理实验，在其过程里涉及诸多因素，要是学生对实验原理的整体知识结构未曾有深入了解，那就很难把这些因素分析得透彻。要是能把物理实验过程中知识点间的关系用知识图谱的方式展现出来，便能够极大增进学生对实验原理的理解，促使学生思考各个知识点间的联系，提升学生实验动手能力。所以，建构物理实验知识图谱对学生理解实验、提升实验操作能力有着重要意义。
2知识图谱在物理实验教学中的应用
先以关于探究加速度与力、质量的关系的这样一个实验作为例子，来探讨知识图谱在物理实验教学当中的应用情况。这个实验是新课标对此所严格硬性要求必须要完成的实验，同时它也是能够有效提高学习的学生的实验动手方面能力的具有典型代表性的探究实验。结合知识图谱拥有的联系以及发展知识的突出特点，借助打造构建物理实验知识图谱办法，以直观的网格结构形式把力、加速度以及质量等一系列相关知识的联系和发展情况生动全面呈现出来，以此方便利于学生理解以及掌握相关知识内容，可以设计构思出合理的实验操作方案，进而由此为提高学生的实验操作能力奠定下良好基础。
2.1实验前，联系旧知，探索新知
在“探究加速度与力、质量的关系”这个实验里，从“物体的运动状况以及形态”着手构建一部分知识图谱，就如同图3所展示的那样。把已学的各类知识联系起来，引领学生去思索全新的知识内容。借助图3能够发现，知识图谱能够以一种直观的方式把速度、加速度以及运动之间的关系展现出来。比如说，速度是用于描述物体运动状态的物理量，然而加速度是用于描述物体速度变化快慢程度的物理量，所以加速度能够用来描述物体运动状态发生变化的快慢情况。根据上一节所学的“牛顿第一定律”内容可知，力是致使物体运动状态发生改变的原因，并且物体运动状态改变的难易状况关联着物体的质量，由此导出物体运动的加速度、所受的合外力以及物体质量之间必定存在着 关系。教师借助知识图谱以直观的形式给学生讲解，促使学生思索并探究知识点之间的联系。另外，以图 3 所展示的知识图谱为核心，从 v、a 部分能够拓展运动学知识；从 F、m 部分可拓展力学知识；经由加速度 a 把力与运动的知识结合到一起。借助知识图谱，把碎片化知识予以组织，呈现知识点间动态发展规律，于学生头脑里形成系统的实验前期知识结构，实验之后，将实验所得结果与规律，以文字、图表等样式补充至知识图谱中，使学生于自主构建知识图谱进程里，领会知识的系统结构与发展关系。
2.2实验中，基于知识图谱，把握实验环节
陈悦等人觉得知识图谱所描绘的对象涵盖了研究问题，以及解决问题的过程与方法。在实验教学的每个环节里，学生进行自主探究物业经理人，还开展合作交流，借此激发学生的学习兴趣，充分彰显学生学习的主体地位。在实验知识图谱的指引下，教师的角色转变成教学的“引导者”、“辅助者”，学生于各学习环节中自主构建知识体系，成为实验教学的“主体”。学生在完善知识图谱相应内容之际，结合图3思考a、F、m的相互关系，进而确认实验目标 。图4是实验教学的流程图，此图以实验目标作为导向，它揭示了实验所含各环节之间的联系，它呈现出教学的完整整体框架，它对实验的教以及学均具备宏观指导作用。
2.3实验后，构建系统知识，促进深度学习
学生绘制知识图谱之时，是一个针对所学知识付诸深入思考的进程，教师能够凭借由学生所绘制的知识图谱来知悉学生对知识的掌握状况，因而能够针对学生开展个性化的指导。于绘制实验知识图谱的进程当中，学生各自发表见解，一同探讨出最佳方案，进而加深了学生对所学知识的认知，切实推动了学生的合作学习形式。
3总结
物理实验教学进程里，知识图谱能充任实验原理跟实验操作的桥梁，也能够当作学生筹备实验、开展实验、总结实验的工具。借助知识图谱实施物理实验教学，教师要先给学生渗透知识图谱的思想方法，引领学生构建起物理实验的知识图谱。实验进程中，学生凭借知识图谱将实验原理和实验操作关联起来，且在实验报告里绘制出实验的知识图谱。学生借助知识图谱，能够发现实验中的问题，还能加深对整个实验的理解，与此同时，教师也能够清晰知晓学生的思路以及对知识的掌握状况，进而在教学里予以改进。所以，建构物理实验知识图谱，对学生理解整个实验以及对实验的拓展而言，都具备重要意义，能够提升学生的核心素养。
作者分别是王华钰，林卓婷，周庭艳，支启军，吴波，其中王华钰、林卓婷、周庭艳、支启军属于贵州师范大学物理与电子科学学院，而吴波来自遵义师范学院物理与电子科学学院。