基于关联主义的知识图谱在科学教学中的应用研究——以高中化学金属及其化合物主题为例

摘要

高中化学课程作为我国科学教育体系的重要组成部分，旨在提高学生的科学素养，加深学生对科学本质的认识，注重对学生自主学习能力的培养。同时，国家教育事业发展“十三五”规划明确提出要以新理念引领教育现代化发展，要以学习者为中心，注重能力的培养，使全民学习、终身学习、个性化学习的理念日益深入人心。而关联主义学习理论和知识图谱正是在互联网、大数据迅速发展的时代背景下产生的，关联主义理论认为“管道比管道中的内容更重要”,知识图谱作为一个知识网络的载体，正暗合了关联主义的管道概念。鉴于目前关联主义和知识图谱在科学教育领域的实证研究还停留在初级阶段，鲜有效果良好的实践案例出现，因此笔者选择将关联主义和知识图谱结合起来开展其在科学教育领域的应用研究。
　　本文围绕“基于关联主义的知识图谱学习方式可以提高学生的学习效果”开展论述，本研究包括以下四个部分：
　　第一部分绪论。结合时代背景及高中化学课程标准论述研究背景，分析研究现状，阐述研究目的及研究意义，根据研究内容确定研究方法。
　　第二部分知识图谱构建研究。介绍搭建本次知识图谱平台所用到的本体理论及知识图谱平台构建原则，介绍Protégé软件，根据关联主义理论要求并结合本体构建方法，进行金属及其化合物知识的关联与划分；最后详细阐述高中化学必修一金属及其化合物知识图谱平台的搭建流程。
　　第三部分教学应用实践。本部分将构建完成的金属及其化合物知识图谱应用于高一化学金属及其化合物知识学习中，通过教学实验及问卷调查的方式了解学生的学习情况，掌握学生的学习效果，为关联主义和知识图谱在科学教育领域后续的实证研究提供支撑。
　　第四部分分析与总结。通过教学实验法与问卷调查法，得出本研究结论。总结分析本次研究的不足之处，进一步提出未来的研究设想与展望。

目录

1 绪 论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3研究目的及意义

1.4研究内容

1.5研究方法与技术路线

2 知识图谱构建实践

2.1本体及其组成

2.2构建原则

2.3 Protégé本体构建软件

2.4关联主义在知识图谱及教学中的作用

2.5金属及其化合物知识本体构建

2.6知识图谱平台搭建

3 教学应用及结果分析

3.1教学应用研究设计

3.2教学实验设计

3.3教学实验过程

3.4问卷调查

3.5分析与结论

4 总结与展望

4.1结论

4.2本文的创新之处

4.3研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 问卷调查表：