基于知識圖譜的新型教材建設(shè)與應(yīng)用路徑探索

劉超　黃榮懷　王宏宇

摘 要：教材是教育教學(xué)的關(guān)鍵要素，也是落實立德樹人根本任務(wù)的基本載體。黨的二十大明確提出“加強教材建設(shè)和管理”“推進教育數(shù)字化”，對教材工作和教育數(shù)字化作出總體部署。高等教育承擔(dān)著全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量的重要使命，加強教材工作特別是推動數(shù)字教材建設(shè)和管理探索，對于優(yōu)化高等教育體系、提高育人質(zhì)量、建設(shè)教育強國具有重要的價值和意義。基于此背景，本文梳理了國內(nèi)外新型教材推廣政策與實踐，嘗試?yán)迩濉盎谥R圖譜的新型教材”的概念內(nèi)涵、體系特征及價值意義，旨在探索其未來發(fā)展方向與路徑。

關(guān)鍵詞：教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動；知識圖譜；教育知識圖譜；新型教材；教材出版

劉 超，高等教育出版社黨委書記、社長；黃榮懷，北京師范大學(xué)智慧學(xué)習(xí)研究院院長，教授；王宏宇，重點領(lǐng)域教學(xué)資源建設(shè)項目管理辦公室主任。

在黨的二十大報告中，首次把教育、科技、人才進行“三位一體”統(tǒng)籌安排、一體部署，并放在論述“高質(zhì)量發(fā)展是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的首要任務(wù)”之后的突出位置。這一部署極具戰(zhàn)略意義和深遠影響。“尺寸課本、國之大者”，黨的二十大報告首次提出“加強教材建設(shè)和管理”，表明了教材建設(shè)國家事權(quán)的重要屬性，凸顯了教材工作在黨和國家事業(yè)發(fā)展全局中的重要地位。“十四五”開局提出的“教育新基建”規(guī)劃和“新興領(lǐng)域教材研究與實踐項目”研究課題，標(biāo)志著中國教育信息化發(fā)展進入了新發(fā)展階段，這個新階段的主要任務(wù)是利用互聯(lián)網(wǎng)提供的表征、數(shù)據(jù)采集與分析，以及知識編排、組織等新型工具，對人類既有知識的再一次系統(tǒng)地搜集、整理和重新組織、編排，為智能社會打造認(rèn)知基礎(chǔ)設(shè)施。教育部關(guān)于戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域“十四五”高等教育教材體系建設(shè)的工作部署中特別提到，鼓勵合理應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，探索數(shù)字教材等新形態(tài)教材建設(shè)。

建設(shè)中國特色高質(zhì)量教材體系必須適應(yīng)教育數(shù)字化的要求，創(chuàng)新教材內(nèi)容呈現(xiàn)形式、傳播渠道和服務(wù)模式，實現(xiàn)教材資源的有效聚集和高效轉(zhuǎn)換，提高教材服務(wù)教育數(shù)字化背景下教學(xué)改革的能力[1]。作為教育出版的國家隊、主力軍，高等教育出版社堅持積極探索教育出版在內(nèi)容建設(shè)、業(yè)態(tài)創(chuàng)新等方面的新路徑，以高質(zhì)量出版助推教育高質(zhì)量發(fā)展，助力高校教學(xué)改革和教育強國建設(shè)。

隨著“教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動”的不斷推進，國家智慧教育公共服務(wù)平臺正式上線運行，教育智能化的應(yīng)用場景日益豐富。知識圖譜作為認(rèn)知智能的關(guān)鍵技術(shù)，在教育信息化走向教育智能化階段的重要基礎(chǔ)作用愈發(fā)凸顯。通過梳理國內(nèi)外新型教材推廣政策與實踐，分析知識圖譜應(yīng)用于新型教材的典型特征，有助于厘清“基于知識圖譜的新型教材”的概念內(nèi)涵及價值意義。

一、基于知識圖譜的新型教材建設(shè)研究

1．國內(nèi)外新型教材發(fā)展現(xiàn)狀

（1）國外新型教材推廣政策與實踐。目前，我國新型教材發(fā)展仍處于起步階段，而以美國、韓國為代表的發(fā)達國家已然將發(fā)展新型教材納入了國家教育發(fā)展規(guī)劃，在新型教材理念、推廣政策與實踐經(jīng)驗上展現(xiàn)出領(lǐng)先優(yōu)勢[2]。從中也可以發(fā)現(xiàn)，政府仍是數(shù)字教材發(fā)展與應(yīng)用的主要推動者。

在教育信息化和全美第三次課程改革的大背景之下，美國的中小學(xué)新型教材建設(shè)以數(shù)字教科書和在線課程為抓手，致力于創(chuàng)建以學(xué)生為中心的數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和實踐搭建“腳手架”[3]。2001年成立的國家教育技術(shù)董事協(xié)會（State Education Technology Directors Association，SETDA），是代表美國各州和地區(qū)教育技術(shù)和數(shù)字學(xué)習(xí)領(lǐng)導(dǎo)者的主要非營利會員協(xié)會，旨在通過廣泛的宣傳和教育計劃，協(xié)助各州及地區(qū)通過技術(shù)政策和實踐改善教育。SETDA于2012年至2019年發(fā)布了5份關(guān)于美國數(shù)字教科書發(fā)展的報告。美國教育部與聯(lián)邦通信委員會于2012年成立“數(shù)字教材協(xié)作小組”，為各州、學(xué)區(qū)和學(xué)校發(fā)展數(shù)字教材提供指導(dǎo)。該小組于同年發(fā)布《數(shù)字教科書戰(zhàn)略集》（Digital Textbook Playbook），被視為美國數(shù)字教科書的發(fā)展藍圖，旨在幫助K–12學(xué)校教育工作者實現(xiàn)向豐富、互動性和個性化的數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境過渡。培生（Pearson）、麥格勞—希爾（McGraw-Hill）、學(xué)樂（Scholastic）、霍頓·米夫林·哈考特（HMH）等K–12領(lǐng)域主要教育出版商，以及蘋果、微軟、三星、戴爾、AT&T 等硬件設(shè)備和信息技術(shù)商均參與了《數(shù)字教科書戰(zhàn)略集》的編制過程。美國教育部于2018年開始施行的開放教材試點計劃（Open Textbooks Pilot Program，OTP）是一項美國聯(lián)邦政府撥款計劃，支持符合條件的高等教育機構(gòu)創(chuàng)建新的開放式教科書，并擴大開放式教科書在學(xué)位授予計劃課程中的使用。例如其支持大型開放教科書項目LibreTexts，旨在將LibreTexts項目擴展為下一代開放教育資源教科書的建設(shè)、傳播和使用中心，創(chuàng)建一套開放的在線教科書和其他教學(xué)材料，用于本科和職業(yè)技術(shù)教育課程。

韓國數(shù)字教科書是在國家數(shù)字教育發(fā)展戰(zhàn)略的整體規(guī)劃之下發(fā)展起來的，致力于以數(shù)字化教育提升國家的教育競爭力[4]。作為最早發(fā)展數(shù)字教科書的國家之一，從2007年起，韓國政府和教育部即開始推行“數(shù)字教科書計劃”，至今已有十多年，在新型教材開發(fā)應(yīng)用方面積累了較為豐富的經(jīng)驗[5]。數(shù)字教科書的商業(yè)化預(yù)示著學(xué)校教育迎來革命性的變革，韓國政府將該推廣計劃分為六大領(lǐng)域十六項任務(wù)開展（見表1）[5]。

2011年10月，韓國教育部發(fā)布“促進智慧教育的行動計劃（2011—2015）”（Action Plan on Promoting SMART Education），主要任務(wù)之一是開發(fā)和應(yīng)用數(shù)字教科書。2013年5月起實施“數(shù)字教科書的開發(fā)和激活計劃”（Development and Activation Plan of Digital Textbooks），目標(biāo)是開發(fā)完整的數(shù)字教科書系統(tǒng)，建立將課堂和家庭學(xué)習(xí)相聯(lián)系的數(shù)字教科書體系。2014年7月，韓國教育部提出強制性“中小學(xué)軟件教育推廣計劃”（Promotion Plan of Elementary and Secondary Software Education）計劃，對所有中小學(xué)學(xué)生進行系統(tǒng)的公共軟件教育，以促進數(shù)字教科書的有效應(yīng)用與推廣[5]。根據(jù)韓國教育研究信息院2021年發(fā)布的教育白皮書，從2014年到2021年，韓國全境使用數(shù)字教科書的中小學(xué)由163所增長到10755所[6]。在十多年的發(fā)展過程中，韓國數(shù)字教科書的開發(fā)應(yīng)用逐漸理性，不再試圖用數(shù)字教科書完全取代傳統(tǒng)紙質(zhì)教科書，而是注重兩者優(yōu)勢的結(jié)合與互補，融入更多數(shù)字技術(shù)，以豐富數(shù)字教科書的類型和功能[5]。

（2）國內(nèi)新型教材發(fā)展現(xiàn)狀。早在2003年，高等教育出版社便率先開展新形態(tài)教材建設(shè)。新形態(tài)教材（亦稱融媒體教材）是以紙介質(zhì)教材為核心，與數(shù)字化資源相配合的新型教材產(chǎn)品，前身是由書配盤演化而來的書配學(xué)習(xí)卡模式，通過網(wǎng)絡(luò)平臺為師生提供數(shù)字資源增值服務(wù)。2011年到2021年教育部先后出臺多項政策推進新形態(tài)教材建設(shè)。如2011年《教育部關(guān)于“十二五”普通高等教育本科教材建設(shè)的若干意見》中就提出要“推進數(shù)字化教材建設(shè)”，2018年教育部《教育課程教材改革與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)工作專項資金管理辦法》中明確“包括開展數(shù)字教材等新形態(tài)教材的研發(fā)、試點和推廣等”；2023年教育部《關(guān)于組織開展戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域“十四五”高等教育教材體系建設(shè)工作的通知》，再次提出了“鼓勵合理應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，探索數(shù)字教材等新形態(tài)教材建設(shè)”[7]。隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及二維碼的普及，新形態(tài)教材也不斷升級換代。通過紙介質(zhì)教材和數(shù)字化資源的一體化設(shè)計，新形態(tài)教材可以充分發(fā)揮紙介質(zhì)教材體系完整、數(shù)字化資源呈現(xiàn)多樣和服務(wù)個性化的特點，形成相互配合、相互支撐的知識體系，大大提高教材的適用性和服務(wù)課程教學(xué)的能力[7]。從應(yīng)用上來看，當(dāng)前高等教育數(shù)字教材尚未形成規(guī)模化應(yīng)用，只在部分學(xué)校、專業(yè)或課程開展應(yīng)用嘗試。整體來看，目前我國數(shù)字教材的發(fā)展分為五個層次：第一個層次是閱讀瀏覽，能夠準(zhǔn)確完整地把教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)出來供用戶閱覽；第二個層次是實現(xiàn)個體的人機交互，如劃線、批注、添加書簽等；第三個層次是支持與其他學(xué)習(xí)者互動，實現(xiàn)社會化學(xué)習(xí)，如分享筆記、彈幕、評論等；第四個層次是建立師生關(guān)系，實現(xiàn)基于數(shù)字教材的基礎(chǔ)性師生互動，如教師查看學(xué)生的閱讀數(shù)據(jù)，畫重點或批注給學(xué)生看，布置閱讀任務(wù)，查看學(xué)生答題情況等；第五個層次是將數(shù)字教材與各類在線學(xué)習(xí)平臺或工具相結(jié)合，支持各教學(xué)活動的開展，如作業(yè)、考試等，與其他教學(xué)資源、學(xué)習(xí)工具、智能學(xué)習(xí)技術(shù)深度融合，形成課程教學(xué)整體解決方案[7]。

雖然高等教育數(shù)字教材早有探索，但一直未能形成規(guī)模和成熟的市場。近年因新冠疫情，在教育數(shù)字化戰(zhàn)略、出版融合發(fā)展戰(zhàn)略等相關(guān)政策推動下，數(shù)字教材有望迎來快速發(fā)展期[7]。國內(nèi)大型出版社多通過技術(shù)合作，圍繞紙質(zhì)教材進行配套數(shù)字資源建設(shè)，并進行了新形態(tài)教材、智能化數(shù)字教材解決方案的初步探索。而基于知識圖譜的新型教材建設(shè)還處于探索和實踐階段，研究主要集中在知識圖譜的構(gòu)建和教材內(nèi)容的整合方面。今后如何將知識圖譜和新型教材應(yīng)用于教學(xué)實踐中，還需要克服知識圖譜教學(xué)應(yīng)用分析等技術(shù)難題，并加強知識圖譜與其他教學(xué)工具的整合和優(yōu)化。

2．新型教材基本概念與特征

（1）知識圖譜與教育知識圖譜。知識圖譜是一種大規(guī)模語義網(wǎng)絡(luò)，富含概念、實體及各種語義關(guān)系，是目前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一種知識表達和處理工具，并利用可視化的圖譜形象地展示特定領(lǐng)域知識的核心結(jié)構(gòu)、發(fā)展歷史、前沿領(lǐng)域以及整體知識架構(gòu)。

教育知識圖譜基于課程標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)科教學(xué)規(guī)律進行構(gòu)建，并充分考慮學(xué)習(xí)知識點的先后順序、同一個知識點在不同學(xué)習(xí)階段的不同要求等。教育知識圖譜作為教育知識的載體，是教育知識引擎的核心部件，旨在將碎片式、分散的教學(xué)資源與相關(guān)實體關(guān)聯(lián)成一張巨大的語義網(wǎng)絡(luò)，進而為教育的智能化應(yīng)用提供知識支撐。教育知識圖譜是教育智能的重要構(gòu)成，是實現(xiàn)教育智能化的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和重要技術(shù)工具，是實現(xiàn)各種智能化教育信息服務(wù)的基礎(chǔ)[8]。

（2）基于知識圖譜的新型教材。在新興領(lǐng)域新形態(tài)教材建設(shè)與運用的研究中，定義基于知識圖譜的新型教材主要是采用文字、圖畫、色彩、音頻、視頻、VR、游戲等“多模態(tài)”表達元素，以知識圖譜為底層邏輯通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及超鏈接等編排和組織內(nèi)容，內(nèi)容動態(tài)及時更新，并通過“服務(wù)器＋PC、iPad、智能手機、電子書等設(shè)備”的方式發(fā)布使用的一種新型教學(xué)內(nèi)容生產(chǎn)、發(fā)布和使用的出版形態(tài)，是一種結(jié)合知識圖譜技術(shù)的創(chuàng)新教材形式。

它具有以下特征：一是從內(nèi)容表征來看，新型教材內(nèi)容表達采用文字、圖畫、色彩、音頻、視頻、VR、游戲等“多模態(tài)”表達符號。二是從知識組織方式來看，基于知識圖譜的新型教材通過算法抽取現(xiàn)有學(xué)科中的概念、事實、故事、理論等實體和關(guān)系，形成各學(xué)科知識融合、聯(lián)通的知識圖譜組織體系，打通了現(xiàn)有教材、課程、學(xué)科的邊界。利用知識圖譜的對齊、關(guān)聯(lián)和合并的運算，能夠有效推動新文科、新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科，以及交叉學(xué)科等知識交叉、融合的發(fā)展。三是從教學(xué)應(yīng)用的角度看，基于知識圖譜的新型教材資源可支持教師對知識資源的重新混編（remix），可與各類通用在線教學(xué)平臺無縫銜接，支持教師、學(xué)生的多場景、混合式教學(xué)，支持基于大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)行為分析和精準(zhǔn)教學(xué)支持服務(wù)。

與其他數(shù)字教材對比，上文所提的新型教材在概念上增加了知識圖譜的表述，在內(nèi)容上增加了教材的知識圖譜資源，在技術(shù)實現(xiàn)上提供了對教材知識圖譜編輯工具的支撐。基于知識圖譜的新型教材將具備自我生長能力，是動態(tài)變化且可反饋的，從而更好地銜接迅速更新的前沿科技，教材建設(shè)模式將發(fā)生重大變化[9]。

3．新型教材建設(shè)的價值與意義

500多年前，舊的百科全書知識體系按照“拉米斯教材范式”，被切片、分類，裝進了一本本的印刷教科書中，推動了16世紀(jì)的教育改革，也逐步演化形成了今天的專業(yè)分工、知識分類體系。未來基于知識圖譜的新型教材，將采用實體、關(guān)系的圖語義網(wǎng)絡(luò)，建立相互融通的知識體系。利用知識圖譜的對齊、關(guān)聯(lián)和合并的運算，還可以支持學(xué)科的交叉、融合的變革。這是培養(yǎng)具有交叉學(xué)科視野和問題解決能力的互聯(lián)網(wǎng)時代新型人才、推動學(xué)科發(fā)展、支持教育高質(zhì)量發(fā)展的一項基礎(chǔ)樞紐工程[10]。

（1）從學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)角度。基于知識圖譜的新型教材將從以下幾個方面提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效能：一是增強學(xué)習(xí)的科學(xué)性和實踐性。知識圖譜可以整合各種知識形式，構(gòu)建更全面、實用的知識體系，也可以通過豐富的實踐案例和場景，幫助學(xué)生更加深入地理解和應(yīng)用知識，進而增強學(xué)習(xí)的科學(xué)性。二是促進個性化學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)興趣和效率。知識圖譜可以根據(jù)學(xué)生的興趣、能力和需求，提供個性化的知識信息和學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生更加高效地學(xué)習(xí)和掌握知識。三是發(fā)展跨學(xué)科能力和思維方式。學(xué)生借助知識圖譜掌握各學(xué)科更體系化的知識，這種跨學(xué)科的思維方式和能力不僅可以幫助學(xué)生更好地適應(yīng)未來的職業(yè)發(fā)展和工作環(huán)境，還可以幫助他們更好地理解和解決現(xiàn)實世界中的各種問題和挑戰(zhàn)。

在未來的教育教學(xué)實踐中，我們應(yīng)該更加注重學(xué)生的跨學(xué)科能力和思維方式的培養(yǎng)，通過不斷探索和應(yīng)用新型教學(xué)模式和工具，為學(xué)生提供更加豐富、多彩的學(xué)習(xí)體驗和發(fā)展機會。

（2）從教師教學(xué)角度。基于知識圖譜的新型教材為教師提供了更多的教學(xué)工具和參考，能夠幫助教師實現(xiàn)個性化教學(xué)、知識梳理和整合、高效課堂管理以及反饋與評估，可以有效地促進教師的“對話性”教學(xué)和“深刻性”教學(xué)[11]。具體來看：一是優(yōu)化教輔工具，提升課堂參與效果。借助知識圖譜，教師更好地組織教學(xué)內(nèi)容和展示知識結(jié)構(gòu)，設(shè)計課堂活動和討論，提升學(xué)生參與性。同時，教師可以利用知識圖譜來設(shè)計課程大綱、整理教學(xué)資源、制定教學(xué)計劃等，提高教學(xué)效果。二是助力靶向教學(xué)，實現(xiàn)因材施教。知識圖譜可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和興趣特點進行個性化的知識推薦和學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃。教師可以根據(jù)學(xué)生的知識圖譜分析結(jié)果，針對性地教學(xué)，滿足學(xué)生多樣化教學(xué)需求。三是優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，促進教學(xué)資源共享。知識圖譜可以將教學(xué)內(nèi)容進行分類、組織和關(guān)聯(lián)，形成一個全面、系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)，同時整合、共享各種教學(xué)資源，有效提高教學(xué)資源利用率。

基于知識圖譜的新型教材建設(shè)是一種具有前瞻性和實用性的教學(xué)模式，可以為教育教學(xué)帶來全新的變革和發(fā)展，為未來校內(nèi)/校外、正式/非正式、隨時隨地、終身學(xué)習(xí)提供一個知識學(xué)習(xí)的支撐框架。數(shù)字化教材與知識圖譜的結(jié)合，可以變革傳統(tǒng)的教與學(xué)方式，支持構(gòu)建智能時代的新型教育模式，為學(xué)習(xí)者提供高學(xué)習(xí)體驗、高內(nèi)容適配性和高教學(xué)效率的教育體系。

二、基于知識圖譜的新型教材建設(shè)與出版流程再造

1．知識圖譜技術(shù)對于教材出版的變革影響

有學(xué)者提出，出版是將信息進行系統(tǒng)化重組和價值挖掘后封裝為可傳播和可利用的知識產(chǎn)品的活動，幾千年文明史，就是信息傳播載體及信息封裝方式變革的歷史[12]。信息時代人們一直致力于創(chuàng)建一套知識生產(chǎn)的“數(shù)字‘新工具”，知識圖譜作為知識工程在大數(shù)據(jù)時代的代表性技術(shù)，作為目前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一種知識表達和處理工具脫穎而出。以知識圖譜為核心的人工智能技術(shù)推動出版實踐創(chuàng)新主要表現(xiàn)為對內(nèi)推進業(yè)務(wù)流程再造以及對外提供智能化產(chǎn)品服務(wù)兩個方面，其在出版領(lǐng)域的應(yīng)用將從根本上改變出版選題策劃、內(nèi)容編輯、制作環(huán)節(jié)、生產(chǎn)發(fā)布和變現(xiàn)等一系列流程[13]。基于知識圖譜建設(shè)新型教材，教材的出版模式將發(fā)生重大變化。

知識圖譜可以幫助教材出版機構(gòu)實現(xiàn)知識的跨界整合和協(xié)同創(chuàng)新。知識圖譜通過連接和整合不同領(lǐng)域的知識點、概念和關(guān)系，形成跨學(xué)科的知識網(wǎng)絡(luò)，助力教材出版機構(gòu)與其他機構(gòu)、企業(yè)和個人進行知識共享和協(xié)同創(chuàng)新，推動教材內(nèi)容的不斷更新和優(yōu)化。教材內(nèi)容可以依托知識圖譜網(wǎng)狀互聯(lián)，可以接入多種類型媒體資源、在線數(shù)字資源，甚至進入虛擬空間。引入AI大模型應(yīng)用，教材將具備自我生長能力，從而更好地銜接迅速更新的前沿科技。

基于知識圖譜的新型教材出版流程可以實現(xiàn)知識產(chǎn)權(quán)的保護。通過對知識圖譜的建模和維護，出版社可以更好地管理和保護教材知識產(chǎn)權(quán)，防止知識產(chǎn)權(quán)的侵權(quán)和盜用。

知識圖譜可以為教材出版機構(gòu)提供數(shù)據(jù)分析和決策支持服務(wù)。通過挖掘和分析知識圖譜中的數(shù)據(jù)，獲取教材內(nèi)容的熱點和痛點，為教材的更新和改進提供指導(dǎo)和建議。同時，知識圖譜還可以為教材出版機構(gòu)提供市場預(yù)測和競爭情報，幫助其更好地把握市場動態(tài)和用戶需求。

2．新型教材出版流程再造

知識圖譜為教材的內(nèi)容組織、呈現(xiàn)方式、閱讀服務(wù)方式、更新迭代提供了全新的解決方案，基于知識圖譜的新型教材出版流程是一個高效、智能的出版過程。在知識圖譜技術(shù)的支持下，可以更好地管理、處理和呈現(xiàn)教材資源，為學(xué)生提供更加全面、系統(tǒng)、精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)體驗，能夠更好地滿足學(xué)生和教師的需求，促進知識的傳播和應(yīng)用。在教材出版流程再造方面，可以利用知識圖譜實現(xiàn)出版機構(gòu)與高校之間的深度協(xié)作，優(yōu)化教材的設(shè)計和制作流程，提高教材建設(shè)的質(zhì)量和效率。

（1）圖譜構(gòu)建。基于權(quán)威專家構(gòu)建的知識體系框架，利用人工智能技術(shù)和自然語言處理技術(shù)對已有的知識進行自動分類和歸納，或者利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對知識圖譜中的實體和關(guān)系進行更深入的分析和抽象。

（2）教材設(shè)計。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)需求和高校教學(xué)目標(biāo)，合理設(shè)計教材的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，以確保教材內(nèi)容的科學(xué)性和實用性。依據(jù)現(xiàn)代教學(xué)理論發(fā)揮智能技術(shù)優(yōu)勢，適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)特征，基于知識圖譜的內(nèi)容組織方式，動態(tài)組織學(xué)習(xí)資源，支持學(xué)生開展高質(zhì)量學(xué)習(xí)。

（3）教材制作和應(yīng)用。利用知識圖譜實現(xiàn)對文檔、音視頻、VR及數(shù)據(jù)集等多模態(tài)內(nèi)容的關(guān)系表示，幫助出版社更好地將多媒體內(nèi)容與教材內(nèi)容相結(jié)合。同時，利用知識圖譜實現(xiàn)教材與開放資源的拓展鏈接，甚至可以接入AI大模型服務(wù)，幫助學(xué)習(xí)者更加便捷地使用教材，提高教材的實用性、可交互性。

（4）動態(tài)更新與數(shù)據(jù)分析。利用自動化的知識圖譜分析技術(shù)及AI大模型，可智能搜索匹配動態(tài)資源，實現(xiàn)知識圖譜迭代拓展，實時更新前沿拓展知識。利用閱讀端分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為，及時了解對教材的反饋和評價，進一步完善教材的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，同時支持面向高校的學(xué)情分析服務(wù)。

總之，通過將知識圖譜與高校教材出版相結(jié)合，可以提高教材內(nèi)容的質(zhì)量，實現(xiàn)知識的跨界整合和協(xié)同創(chuàng)新，提高知識的傳播和推廣效果，為學(xué)習(xí)者提供更好的學(xué)習(xí)和服務(wù)體驗。推動建設(shè)基于知識圖譜的新型數(shù)字教材，有望突破傳統(tǒng)教材存在的出版周期長、內(nèi)容更新遲緩、難以與最新行業(yè)動態(tài)和科研成果緊密結(jié)合的困局，構(gòu)建智能化教材建設(shè)新范式，打造一批具有前瞻性的新型教材應(yīng)用示范項目。未來，隨著知識圖譜技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其在高校教材出版業(yè)務(wù)中的創(chuàng)新應(yīng)用和教學(xué)服務(wù)具有廣闊的前景和價值。

三、未來研究與發(fā)展方向

在新型教材建設(shè)基礎(chǔ)上，基于知識圖譜的應(yīng)用還可以延伸到其他教學(xué)領(lǐng)域，如資源庫建設(shè)、課程建設(shè)、在線學(xué)習(xí)、虛擬實驗室建設(shè)、未來學(xué)習(xí)中心建設(shè)等。伴隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，大語言模型的訓(xùn)練和應(yīng)用成為常態(tài)，未來知識圖譜技術(shù)將會更加強大和智能化，幫助人們更好地獲取和利用知識。基于知識圖譜的智能化教學(xué)將會是教育領(lǐng)域的新發(fā)展方向。

1．當(dāng)前問題和挑戰(zhàn)

首先，知識圖譜的應(yīng)用需要一定的技術(shù)和資源支持。當(dāng)前知識圖譜技術(shù)的應(yīng)用還處于初步階段，面臨各種問題與挑戰(zhàn)，如在數(shù)據(jù)存儲及質(zhì)量、算法模型、算力等方面都需要投入大量的資金和高端技術(shù)人才支持，需要不斷加強知識圖譜技術(shù)的研究和應(yīng)用，不斷提高其數(shù)據(jù)質(zhì)量和準(zhǔn)確性。

其次，新型教材在建設(shè)與應(yīng)用中需要不斷提高數(shù)據(jù)安全性。通過持續(xù)改進新型教材相關(guān)的編輯與服務(wù)平臺系統(tǒng)，采取相應(yīng)的安全措施保護用戶的隱私信息，保護作者團隊的著作權(quán)權(quán)益，以防止相關(guān)信息和內(nèi)容數(shù)據(jù)被濫用或被非法獲取。

最后，需要不斷提升新型教材的監(jiān)管力度。新型教材因其自身開放性、交互性、媒體類型多樣性等原因，其監(jiān)管面臨著新挑戰(zhàn)。為推進新型教材建設(shè)與應(yīng)用，就需要依據(jù)新型教材標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)相應(yīng)的教材管理工具，以信息化手段和工具對教材內(nèi)容、學(xué)習(xí)應(yīng)用、在線交互、資源生成等進行監(jiān)管，提高教材的質(zhì)量和可管理性，落實國家對教材管理要求，推動新型教材研究、設(shè)計和開發(fā)從實驗室向教室及市場的推廣普及。

2．未來發(fā)展方向

第一，需要進一步完善知識圖譜的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，明確知識圖譜的構(gòu)建、迭代和使用規(guī)則，確保知識圖譜應(yīng)用的有效性和可信度。同時，開發(fā)支持新型教材發(fā)展的知識圖譜工具、教材編輯工具，以及教材發(fā)布和應(yīng)用的支撐平臺。此外，需制定國家新型教材標(biāo)準(zhǔn)，以支持新型教材的互操作和重用。

第二，需要加強對知識圖譜在教育領(lǐng)域的應(yīng)用和創(chuàng)新，深入挖掘知識圖譜在教育領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

第三，需要建立健全基于教育知識圖譜的應(yīng)用評價體系，探索知識圖譜在教育評價、學(xué)科建設(shè)和教育資源共享等方面的應(yīng)用評價標(biāo)準(zhǔn)，保證知識圖譜的技術(shù)應(yīng)用和推廣具有科學(xué)性和可持續(xù)性。

第四，應(yīng)該建立教材創(chuàng)新專項，支持開展“沉浸式教材”、游戲化教材的創(chuàng)新探索，推動VR、元宇宙技術(shù)與教材的融合發(fā)展。

教育領(lǐng)域是一個復(fù)雜和龐大的系統(tǒng)，知識圖譜已經(jīng)且必將在個性化教與學(xué)、智能教育系統(tǒng)、教學(xué)評估與反饋、課程推薦和學(xué)科構(gòu)建以及教育資源管理等方面為教育提供更智能化、個性化和高效的支持和服務(wù)。希望“新興領(lǐng)域新形態(tài)教材研究與運用——基于知識圖譜的新型教材建設(shè)研究與實踐”的成果呈現(xiàn)，能夠為我國高校教材體系建設(shè)提供新的路徑與方向，也能為相關(guān)出版機構(gòu)的轉(zhuǎn)型發(fā)展提供理論參考。

參考文獻：

[1]譚方正.加快建設(shè)中國特色高質(zhì)量教材體系的根本遵循、核心向度與實踐理路[N].中國編輯，2023（6）.

[2]徐麗芳，鄒青.國外中小學(xué)數(shù)字教材發(fā)展與研究綜述[J].出版科學(xué)，2020（5）：31-43.

[3]胡畔，王冬青，許駿，等．?dāng)?shù)字教材的形態(tài)特征與功能模型[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2014（2）：93-98，106．

[4]劉忠波. 韓國中小學(xué)數(shù)字教科書的政策推進、開發(fā)出版及問題對策[J]. 出版科學(xué)，2020，28（3）：108-113.

[5] 廖曉丹. 韓國中小學(xué)數(shù)字教科書的開發(fā)應(yīng)用及對我國的啟示[J]. 全球教育展望，2020（7）：119-128.

[6]牛楠森.數(shù)字教科書：教育轉(zhuǎn)型發(fā)展的必選項

[N].光明日報，2023-01-05（14）.

[7]毛福，李正芳.我國高等教育數(shù)字教材發(fā)展的現(xiàn)狀、問題與對策[J].出版參考，2023（5）：11-16.

[8]肖仰華. 教育知識圖譜：機遇與挑戰(zhàn).知譜空間——重點領(lǐng)域教學(xué)資源共享服務(wù)平臺[EB/OL]. （2022-07-11）[2023-08-11]. https：//spacekg.com/#/detail/7.

[9]鐘卓，唐燁偉，鐘紹春，等.人工智能支持下教育知識圖譜模型構(gòu)建研究[J].電化教育研究，2020（4）：62-70.

[10]郭文革，黃榮懷，王宏宇，等. 教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動樞紐工程：基于知識圖譜的新型教材建設(shè)[J].中國遠程教育，2022（4）：1-9.

[11]張治，劉德建，徐冰冰.智能型數(shù)字教材系統(tǒng)的核心理念和技術(shù)實現(xiàn)[J].開放教育研究，2021（7）：21.

[12]易龍.從數(shù)字出版到智能出版：知識封裝方式的演進[J].出版科學(xué)，2023，31（1）：81-90.

[13]黃先蓉，常嘉玲.融合發(fā)展背景下出版領(lǐng)域知識服務(wù)研究新進展：現(xiàn)狀、模式、技術(shù)與路徑[J].出版科學(xué)，2020，28（1）：11-21.

[基金項目：教育部高等教育司“新興領(lǐng)域新形態(tài)教材研究與運用——基于知識圖譜的新型教材建設(shè)研究與實踐”（項目編號：Eeet-202135）]

[責(zé)任編輯：周 楊]