基于知识图谱的初中数学问题分析

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基于知识图谱的初中数学问题分析

摘要：在初中数学教学中，由于学生对知识点的掌握不明确，理解不深入或者存在偏差，这使学生的学习受到了影响，还会在解决实际问题的时候遇到困难，对学生的数学学习产生了影响。通过建立知识图谱，可使数学学习中的各部分知识得到细化，并且将各个知识点的关系明确，为学生的学习带来了有效的帮助。结合该问题，对数学学科中的知识图谱进行了介绍，阐述了数学知识图谱的绘制过程，并且结合实际的应用进行分析，为初中数学教学进行提供相应的条件。 关键词：知识图谱；初中数学；分词 引言

知识图谱技术在多个领域之中得到了应用，作为社会所关注的内容，知识图谱能够以可视化的形式来展现科学知识的发展历程及结构关系，具备了多种功能。在初中数学教学中，教师可借助知识图谱来展示数学知识模块，由于低年级学生没有将知识系统地学完，需要按照章节来补充知识，利用知识图谱能够使学生更加全面地掌握知识结构，梳理详细的知识点，为让学生更好地完成数学学习。 1数学学科知识图谱

美国国家科学院组织会议提出了知识图谱的概念，随后针对该概念的研究也逐渐增多，专家结合不同的角度来分析知识图谱，并且进行定义。其中包括了多种看法，第一种是知识图谱是挖掘显性知识与隐性知识的来源；第二种是知识图谱在知识组织中描绘出了知识的来源、流派及衰落；第三种是知识图谱使知识的组织结构变得透明，但没有提供相应的深入地了解知识内涵的途径。第四种是知识图谱能够显现出知识的来源以及变化，找出需要的地方，描述真实世界中存在的实体或者概念、关系，形成一个巨大的语义网络图，节点表示实体或者概念，边由属性或者关系构成。当前的知识图谱能够用来指大规模的知识库。数学学科的知识图谱能够以可视化的方式描述知识及其中的关系，包括了学科所有的知识点，在节点之间建立了前置关系、后置关系以及隶属关系。因此，可总结为知识图谱是一种基于图的数据结果，包括节点与边，节点即实体，边即实体之间的关系，当前用于知识图谱绘制的软件比较多，使用广泛的包括Cite Space、Gephi、 Neo4j等，使用Neo4j来绘制知识图谱有较多的优势，包括将其以图的形式存储，还有节点。属性及边。 2知识图谱的绘制

在绘制知识图谱的过程中，使用的语言工具是python语言，采用的系统为Windows7，首先需要建实体识别，以人教版初中数学教材为例，将教材中的各章节的目录以及其中包含的知识点作为知识图谱的节点，在节点信息中，包括以下内容。在七年级上的教材中，第一障是有理数，小节的目录是正数和负数，其中包括的知识点是正、负数。其次，应进行关系识别，在统计完成节点之后，可对节点之间的关系进行统计，通常结合目录做的节点关系的统计是包含关系，为了使学生能够具有针对性地对某部分知识进行学习而制定，能够对数学各章节的知识点进行统计及分析，因此，这种方式不能将模块的知识点的关系统计出来，针对知识点之间的关系，可在之后绘制模块知识图谱的时候再进行统计。由于各节点之间的关系能够体现出节点之间的包含关系，使学生能够将自己的错题与相应的内容对应起来，为学生所欠缺的知识进行弥补。最后，需要绘制知识图谱，在将节点信息与节点关系信息统计完成之后，可使用软件结合python语言绘制出知识图谱，如图1所示，由于考虑到知识图谱中包括的内容比较多，仅仅展示其中


的部分节点及关系。结合完成的知识图谱，能够更加清晰地了解到各部分知识之间的关系。

图1 初中数学知识图谱 3基于知识图谱的初中数学问题 3.1数据来源

为了帮助学生将自己不理解或者容易产生错误的题目中涉及的知识点理清，应通过知识图谱的构建来建立明确的知识点关系，让学生补习自己欠缺的知识点，可在选择数据的施工使用网络爬虫技术，对初中数学试题进行爬取，之后再对试题进行数据清洗。 3.2分词

在获取知识点的时候，应借助分析的方法来进行，将句子分成多个词语，在分词时，可选择多种方式。经过对不同的方法进行比较之后，决定采用jieba分词的方式来对试题进行分词，这种方式包括了三种模式，分别为精确、全模式以及搜索引擎模式，考虑到数学学科内容的特殊性，一个名词中可划分成两个名词，例如平行四边形这一名词可分为平行以及四边形两种名词，为了加强分词的实际效果，可在分词的时候使用jieba分词模式中的全模式来进行分词，能够拨正得到的数学名词更加全面，使名词符合全面的需求。 3.3应用过程

在分词后，可将所有的词与之前制作知识图谱时候得到的续航接的知识点进行匹配，当有知识点产生的时候，可先匹配到包括了这一知识点的章节之中，之后结合题目中的其他词进行准确的匹配，当缺少精确匹配的知识点的时候，可对应到这一节或者这一章的内容中。比如，题目判断 0 的平方根是 0 这一说法是否正确，可使用分词模式进行分词处理之后可得到判断 0 的 平方 平方根 方根是 0这几个词，通过对分词的结果进行分析，可比较之前得到的图谱的数学知识，在其中找到平方以及平方根两个知识点，再结合对应的章节数目来确定其中 的知识所处的位置，实现快速定位。因此，在数学学习中，可利用这样的方式来查找知识点。 结语

在初中数学学习中，由于涉及的知识点比较多，学生在学习过程中缺少对知识的系统性学习，这使学生在面对各个知识点的时候产生了困难，难以明确划分各部分的知识。结合知识图谱，能够将教材中的各个章节的知识点罗列出来，并且将其中的关系标注出来，为学生的学习带来了帮助。采用数学知识图谱可快速找到相对应的知识，使学生的学习效率得到提升。在实际的应用中，需要使用适合的软件来建立知识图谱。 参考文献

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[4] 王欣欣.基于知识图谱的初中数学问题研究[J]. 学周刊. 2020(17)

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