17《知识图谱与智能推理》教学设计-2025-2026学年人教版初中信息技术（人工智能专册）

该初中信息科技教学设计聚焦知识图谱与智能推理核心要点，通过西游记人物关系推理情境导入，衔接前期决策树与智能推理知识及四年级知识图谱内容，搭建学习支架，引导学生理解知识图谱节点代表实体、边代表关系的基本原理及数据结构本质。 本设计亮点在于以学生熟悉的文学作品为载体，通过分组操作《红楼梦人物关系知识图谱》软件，体验数据输入、规则添加及自动推理过程，落实计算思维与信息意识培养。结合传统文化提升学习兴趣，课后选做任务兼顾分层需求，为教师提供完整的教-学-评闭环，助力学生理解技术应用价值与数据责任。

第17课《知识图谱与智能推理》教学设计 一、教学基本信息 课程名称 知识图谱与智能推理 课时安排 1课时（45分钟） 适用学段 义务教育初中阶段 学科领域 信息科技 对应教材章节 第四单元 智能推理的应用 第17课 核心素养目标 本节课围绕知识图谱与智能推理的核心原理，结合新课标要求，落实以下核心素养目标： 1. 信息意识：理解知识图谱的基本原理，能够明白节点和边的作用，建立对知识图谱的客观认知。 2. 计算思维：能够通过构建知识图谱的过程，理解基于知识图谱的自动推理的逻辑，能够衔接之前的智能推理的知识，建立知识的关联。 3. 数字创新：能够通过操作知识图谱工具，体验自动推理的过程，能够主动思考该技术在教育、医疗中的创新应用场景。 4. 信息社会责任：认识到知识图谱的价值，能够理解知识图谱的应用边界，树立合理使用知识图谱的意识，关注数据的准确性。 二、教学重难点 教学重点 理解知识图谱的基本原理，能够明白基于知识图谱的自动推理的过程，完整体验知识图谱的构建和推理的过程。 教学难点 理解知识图谱中“图”的本质，明白规则推理的逻辑，能够理解知识图谱的应用价值，建立对智能推理的正确认知。 三、教学准备 教师准备 1. 制作教学课件，包含导入案例、知识图谱的介绍，提前准备好体验的任务单，按小组分装。 2. 提前准备好《红楼梦人物关系知识图谱》软件，在学生终端完成部署，同时准备备用的演示视频应对突发情况。 3. 准备小组积分评价表，用于课堂过程性评价，调动学生的活动参与积极性。 学生准备 1. 提前回顾之前学的决策树与智能推理的内容，还有四年级学的知识图谱的内容，梳理自己的疑问，准备课堂分享。 2. 携带个人学习终端，提前确保设备电量充足，能够正常运行课堂工具。 3. 准备课堂笔记本，用于记录课堂知识点与活动收获。 四、教学过程（含教-学-评闭环） （一）情境导入：你能理清人物关系吗？（5分钟） ■ 教师活动： 1. 提问学生：“大家看西游记，孙悟空和红孩儿是什么关系？是不是要想，红孩儿的爸爸是牛魔王，牛魔王是孙悟空的兄弟，所以，红孩儿是孙悟空的侄子？大家有没有发现，我们理清这些关系，就能推理出答案？” 2. 衔接之前的知识：“之前我们学了，AI能用决策树帮我们做决策，那AI能不能也帮我们理清这些关系，做推理？今天我们就来学，知识图谱与智能推理。” ■ 学生活动： 1. 结合自己的知识，理清西游记的人物关系，做推理； 2. 产生对知识图谱的探究兴趣，明确本节课的学习目标。 ■ 设计意图：用学生熟悉的西游记的人物关系的例子，引发学生的探究兴趣，同时衔接之前的智能推理的知识，让学生快速建立知识的关联，聚焦本节课的主题。 ■ 评价要点：观察学生的课堂参与度，是否能够结合自己的知识做推理，是否对导入的问题产生探究欲望，快速进入学习状态。 （二）探究1：什么是知识图谱？（10分钟） ■ 教师活动： 1. 讲解知识图谱的基本原理：“知识图谱，就是用节点，代表实体，比如人物，用边，代表它们的关系，比如父子，它的‘图’，是一种数据结构，不是我们平时的图像哦，我们平时看到的可视化的图，只是它的展示。” 2. 给学生展示西游记的知识图谱，让他们分组，回答问题：孙悟空为什么打村姑？孙悟空和红孩儿是什么关系？让他们感受，知识图谱能帮我们做推理。 3. 给学生讲知识图谱的应用，比如搜索引擎，能帮我们更精准的找到答案。 ■ 学生活动： 1. 理解知识图谱的基本概念，明白节点和边的意思，还有它的本质； 2. 分组分析西游记的知识图谱，做推理，回答问题； 3. 了解知识图谱的应用，明白它的作用。 ■ 设计意图：用西游记的例子，让学生直观理解知识图谱的原理，把抽象的概念，变成他们能懂的日常场景，还纠正了他们可能的误解，就是知识图谱的图不是图像，是数据结构。 ■ 评价要点：观察学生的参与度，是否能够理解知识图谱的基本概念，是否能够用知识图谱做推理，落实计算思维的培养。 （三）探究2：我们怎么用知识图谱做自动推理？（15分钟） ■ 教师活动： 1. 给学生展示红楼梦的人物数据，提问：“我们能不能把这些人物的关系，做成知识图谱，然后，让AI帮我们推理，比如，贾宝玉的爷爷是谁？” 2. 引导学生分组，先梳理人物的父母、配偶的关系，然后，打开《红楼梦人物关系知识图谱》软件，输入这些数据，然后，添加规则，比如，A的父亲是B，B的父亲是C，那A的爷爷就是C，然后，用这些规则，做自动推理。 3. 引导学生，试试不同的推理，比如，贾宝玉和贾琏是什么关系？贾母和王夫人是什么关系？感受自动推理的过程。 ■ 学生活动： 1. 梳理红楼梦的人物关系，准备数据； 2. 操作软件，输入数据，添加规则，体验自动推理的过程； 3. 尝试不同的推理，记录自己的发现，感受知识图谱的作用。 ■ 设计意图：通过动手构建知识图谱，然后体验自动推理的过程，让学生直观理解基于知识图谱的智能推理的原理，还结合了传统文化的内容，提升学生的文化认同感。 ■ 评价要点：观察学生的操作情况，是否能够理解规则推理的逻辑，是否能够完成自动推理的体验，落实计算思维的培养。 （四）探究3：知识图谱，还能用来干啥？（15分钟） ■ 教师活动： 1. 讲解：“现在，知识图谱的应用越来越广了，比如，教育里，帮我们理知识点的关系，医疗里，帮医生分析病情，智慧城市里，帮我们整合数据，做城市管理。” 2. 引导学生讨论：“那，构建知识图谱，以前是人工的，现在，AI能自动帮我们提取实体和关系，这有什么好处？还有，我们用知识图谱的时候，要注意什么？比如，数据要准确，不然，推理出来的结果就错了。” 3. 引导学生，思考，知识图谱，能不能帮我们学习？比如，理清楚数学的知识点的关系，帮我们复习？ ■ 学生活动： 1. 了解知识图谱的各种应用场景，明白它的价值； 2. 分组讨论，知识图谱的构建，还有使用的注意事项； 3. 思考，知识图谱在我们学习中的应用，提出自己的想法。 ■ 设计意图：通过拓展知识图谱的应用，让学生理解知识图谱的价值，同时引导他们明白，使用知识图谱的时候，要注意数据的准确性，落实信息社会责任的培养。 ■ 评价要点：观察学生的参与度，是否能够理解知识图谱的应用，是否能够明白使用的注意事项，落实信息社会责任的培养。 五、课后任务 本节课的课后任务采用选做模式，学生可根据自己的兴趣选择其一完成，不增加学生的学业负担： 1. 实践体验：梳理你家的亲属关系，做一个简单的知识图谱，然后，试试能不能推理出亲属关系，写个200字的小感想。 2. 探究思考：想想，知识图谱的技术，还能用来干啥？比如帮我们找电影？或者帮我们理历史的人物关系？写个小想法。 3. 拓展任务：查一查，我们平时用的搜索引擎，是不是用了知识图谱？写个小总结。 下次课将选取优秀成果进行班级展示，优秀作品可纳入班级墙报展示。 六、板书设计 本节课板书采用边讲边写的方式，核心内容如下： 知识图谱与智能推理 1. 知识图谱：节点是实体，边是关系 2. 本质是数据结构，不是图像 3. 加规则，就能自动推理 4. 应用：教育、医疗、智慧城市 5. 数据要准确，才能推理正确！ 学科网（北京）股份有限公司 $