第 17 课 知识图谱与智能推理 教学设计 2025-2026学年人教版初中信息科技人工智能专册

该初中信息科技教学设计聚焦知识图谱的实体—关系—属性三元组结构及智能推理流程，通过《西游记》知识地图与知识图谱数据结构对比导入，结合社交网络、人物关系等例子，搭建从直观图像到抽象数据结构的学习支架，梳理知识网络化价值与应用场景。 该资料以《西游记》《红楼梦》经典案例为载体，设计知识抽取、图谱构建、规则推理等实践活动，融合计算思维（抽象实体关系、建模推理路径）与数字化学习（使用图形化工具及专用软件完成关联查询）。通过小组合作分析亲属关系、设置推理规则，培养信息意识（识别知识图谱应用）与严谨知识运用态度，助力教师落实核心素养，提升学生知识结构化与逻辑推理能力。

九年级信息科技下册教学设计 课题 第 17 课 知识图谱与智能推理 教学 目标 1.信息意识:能识别知识图谱在智能问答、知识搜索、关联推荐、学科知识梳理中的应用，理解知识网络化的价值。 2.计算思维:掌握实体—关系—属性三元组表示方法，能抽取知识要素、构建简单知识图谱，理解关联推理路径。 3.数字化学习与创新:能使用图形化工具绘制简易知识图谱，完成关联查询与推理任务，实现知识结构化呈现。 4.信息社会责任:认识知识图谱对知识组织与传播的作用，尊重知识来源与版权，形成严谨、规范的知识运用态度。 教学 重点 知识图谱实体—关系—属性三元组结构;知识抽取与图谱构建步骤;关联推理流程;典型应用场景。 教学 难点 准确抽取实体、关系与属性;理解多跳关联推理的路径;将文本知识转化为规范知识图谱。 教学 过程 教 学 内 容 与 师 生 活 动 设计意图和 关注的学生 情景导入 知识图谱能把零散的知识点连成一张网,帮我们更轻松地理解和记忆。知识图谱已经广泛应用于许多领域。 新授课 一、知识图谱 日常生活中，人们常常把类似图 17.1 的图像当作知识图谱，但实际上， 知识图谱中的“图”指一种数据结构，而非图 图 17.1 根据《西游记》绘制的知识地图（局部） 教师应先帮助学生理清“知识图谱”中“图”的概念与日常所理解的图像之间的区别，如通过对比图 17.1 这类视觉化的知识地图和真正的知识图谱结构，引导学生认识到知识图谱本质上是一种以“节点”和“边”构成的数据结构，用于表示实体之间的关系。 在此基础上，可以结合学生熟悉的例子，如社交网络中的好友关系、书籍或影视作品中的人物关系等，帮助学生建立对知识图谱的直观理解。 学习活动1 基于知识图谱思考问题 1　 孙悟空为何击打村姑？ 小组回答：村姑是白骨精所化，她袭击了唐僧。 2　 孙悟空和红孩儿是什么关系？ 小组回答：红孩儿的父亲是牛魔王，牛魔王是孙悟空的兄弟。 2、 基于知识图谱的自动推理 知识图谱最初旨在提升网络服务的性能，如改善搜索引擎的精准性。随着互联网与人工智能的深度融合，知识图谱逐渐演变为一种重要的基础技术，不仅为机器提供了丰富的背景知识，还弥补了纯数据驱动方法在逻辑推理和常识理解上的不足，从而显著提升了人工智能系统的应用效果。 知识图谱的构建和使用，一般流程如下（图 17.2）。 学习活动2 构建《红楼梦》中部分人物亲属关系的知识图谱并自动推理 1　 梳理《红楼梦》中贾家涉及的主要人物，并虚构主要人物的出生年份。同时，记录人物的性别。 2　 寻找人物之间的“父母”和“配偶”这两种基本关系并记录。 3　 运行配套资源中的《红楼梦人物关系知识图谱》软件（图 17.3），参照界面中的提示，输入记录的数据。 教师可以引导学生从身边的亲属关系出发，探索传统文化中关于家族、辈分和亲属称谓的逻辑，并通过绘制家族谱系图、分析亲属关系链等方式，开展逻辑推理活动。 4　 参照图 17.4，增加一条规则，如“父亲”。 5　 在交互框中，“实体 A”选择“贾宝玉”，“关系”选择“父亲”， 然后单击“推理”按钮查看推理结果。 6　 参照下面的内容，建立更多关系规则。 7　 尝试利用建立的关系规则进行更多推理 知识图谱的早期构建主要依赖人工方式完成。例如，研发人员需要人工整理数据、定义实体及其关系，并进行标注。然而，随着深度学习和自然语言处理技术的快速发展，研发人员开始尝试让机器参与知识图谱的构建。通过这些先进技术，机器可以从海量文本数据中自动提取实体和关系。这样做显著提高了效率，同时也降低了人工成本。 拓展与提升 如今，知识图谱已经在教育、医疗、智慧城市等多个领域取得了广泛应用。在教育领域，利用知识图谱可以帮助学生快速掌握学科知识点，并发现不同知识点之间的联系；在医疗领域，医生利用知识图谱分析患者的病史和症状，制定更精准的治疗方案；在智慧城市建设中，知识图谱能够整合交通、环境、人口等多方面的数据，为城市规划和管理提供科学依据。可以说， 知识图谱正在改变社会生活，为我们解决复杂问题提供新的思路。 查阅相关资料，了解知识图谱的应用情况，并记录相关概念及其之间的关系，并尝试将记录内容转换为图。 板 书 设 计 一、知识图谱 二、基于知识图谱的自动推理 教 学 反 思 1 学科网（北京）股份有限公司 $