《第 17 课 知识图谱与智能推理》导学案 2026-2027学年人教版初中信息科技人工智能专册

该初中信息科技导学案围绕“知识图谱与智能推理”展开，引导学生掌握实体、关系、属性三元组核心要素，理解智能推理原理及应用。通过课前预习任务从生活智能问答现象切入，如智能音箱回答人物关系问题，衔接人工智能知识基础，搭建“生活实例-概念学习-原理探究”的学习支架。 以任务驱动与实践操作为特色，课前预习梳理生活应用，课中探究结合《西游记》《红楼梦》素材设计三元组抽取、多跳推理等活动，培养计算思维与信息意识，融入信息社会责任教育，习题注重知识迁移与实际应用，助力学生构建结构化知识体系。

初中信息“导·学·练”课堂导学案 年级 科目 信息 周次 设计者 序号 班级 主题与课时 第 17 课 知识图谱与智能推理 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 依据 2022 版义务教育信息科技课标，本课要求学生了解知识图谱这类知识表示技术，认识人工智能智能推理实现方式，能辨析知识图谱在生活中的应用场景，初步掌握三元组知识表达方法，建立结构化知识思维，辩证看待 AI 推理结果，提升数字伦理意识，落实人工智能模块探究实践学习要求。 学习目标 信息意识：感知知识图谱结构化存储知识的优势，识别生活中知识图谱应用实例。 计算思维：理解实体、关系、属性三元组，学会拆解知识，读懂智能推理逻辑路径。 数字化学习与创新：尝试梳理简易知识图谱，利用结构化思维处理信息。 信息社会责任：明白图谱数据可靠性的意义，理性看待 AI 推理输出，树立数据严谨意识。 重难点 教学重点：掌握知识图谱实体、关系、属性三大核心要素，理解三元组结构，认识知识图谱的典型应用，读懂基于知识图谱开展智能推理的基本原理。 教学难点：从文本材料中准确抽取实体、关系，理解多跳推理逻辑，能够将零散文本信息转化为规范的知识图谱结构 学习过程 课前预习案 任务一：认识生活中的智能问答现象 一、填空题 1. 当智能系统回答人物之间亲属关系、事物从属关系这类问题时，背后常常依托________技术提供知识支撑。 2. 知识图谱是一种用________结构组织现实世界知识的技术，把事物以及事物之间的联系记录下来。 3. 知识图谱当中，节点用来代表现实的事物或者抽象概念，连线用来代表事物之间的________。 二、单项选择题 1. 下列场景，属于知识图谱技术应用的是（） A. 文档软件文字排版 B. 智能问答查询历史人物相互关系 C. 播放网络视频 D. 图片滤镜处理 2. 知识图谱可以帮助人工智能实现哪一项能力（） A. 存储关联化的结构化知识 B. 直接生成图片文件 C. 编辑表格数据 D. 录制音频素材 三、简答题 1. 简单说一说，你在生活当中见过哪些智能设备可以回答事物之间关系类的问题，请举出 12 个实例。 2. 零散杂乱的文本资料，和知识图谱存储的知识，二者最大的区别是什么？写下你的初步猜想。 任务二：预习知识图谱基础概念 一、填空题 1. 知识图谱三个核心组成部分分别是实体、________、属性。 2. ________指现实世界客观存在的人、物、抽象概念，是知识图谱里面的节点。 3. “李白，创作，静夜思”，这一组信息属于知识图谱当中的________结构。 二、判断题（对打√，错打 ×） 1. 实体只能代表真实存在的人物，不能代表概念、物品。（） 2. 知识图谱可以把分散的知识点建立相互连接，形成知识网络。（） 3. 普通 word 文档文本，就等同于知识图谱。（） 三、思考题 1. 阅读材料：《西游记》中孙悟空是唐僧的徒弟，唐僧是猪八戒的师父。想一想，这段文字里面，哪些内容可以作为实体？哪些内容可以作为实体之间的关系？把你的思考写出来。 任务三：初识智能推理 一、填空题 1. 智能推理，就是机器利用已经存储好的已知知识，推导出________知识的过程。 2. 知识图谱给智能推理提供________基础，如果图谱内部知识错误，推理出来的结果也会出现偏差。 二、选择题 1. 基于知识图谱的智能推理，说法正确的是（） A. 只能读取已经录入的知识，不能推导新关系 B. 可以依靠已知实体关系，推导隐藏的间接关系 C. 推理结果绝对不会出错 D. 推理过程完全不需要依靠知识图谱 三、简答 1. 简单猜想：已知 A 是 B 的哥哥，B 是 C 的哥哥，机器如何借助这两组关系，推理得到 A 是 C 的哥哥？写下你的简单想法。 课中探究案 教材对应标题：认识知识图谱；知识图谱的三元组；知识图谱的构建；基于知识图谱的智能推理；知识图谱的应用与局限 探究活动 1：认识知识图谱 阅读课本对应内容，完成下面习题。 一、填空题 1. 知识图谱本质是一张语义网络，使用________代表实体，使用边代表实体之间的________。 2. 实体可以是具体人物、动物、物品，也可以是________，例如科学概念、历史事件。 3. ________用来描述实体本身具备的特征，例如人物的出生日期、物品的颜色。 二、单项选择题 1. 在 “孙悟空，属于，神话人物” 案例中，实体是（） A. 属于 B. 孙悟空、神话人物 C. 神话人物 D. 孙悟空 2. “花果山，地点，孙悟空居所” 当中 “居所” 属于（） A. 实体 B. 关系 C. 属性 D. 推理结论 三、判断题 1. 边也就是连线，只能够描述人和人之间的关系，不能描述事物、概念之间的联系。（） 2. 属性描述实体自身特征，关系描述实体和另外一个实体之间的相互联系。（） 3. 知识图谱把信息结构化，方便计算机读取、理解事物之间的关联。（） 四、材料分析题 阅读材料：杜甫，朝代，唐朝；李白，朝代，唐朝；杜甫，好友，李白。 （1）请写出材料当中出现的全部实体。 （2）请写出材料当中存在的关系。 （3）请写出材料当中实体对应的属性。 五、简答探究题 1. 对比普通纯文字故事文本和知识图谱，说一说知识图谱表示知识具备哪些优势？ 探究活动 2：知识图谱的三元组 阅读教材，学习三元组 SPO 结构，完成习题。 一、填空题 1. 知识图谱最基础存储单元是三元组，标准格式为________关系________。 2. 一个三元组可以记录________组实体之间的关联信息。 3. 如果要描述 “黄河，流经，山东省”，该三元组的头实体是________，关系是________，尾实体是________。 二、选择题 1. 下列属于标准三元组的是（） A. 苹果；水果；红色 B. 苏轼；创作；水调歌头 C. 春天；美丽；风景 D. 书本；纸张；文字 2. 三元组当中，“关系” 作用是（） A. 存储实体的名称 B. 表达两个实体中间的逻辑联系 C. 记录图片信息 D. 保存文件格式 三、请把下面文本改写为三元组，填写横线处 1. 李时珍编写《本草纲目》 头实体：；关系：；尾实体：________ 2. 泰山位于山东省 头实体：；关系：；尾实体：________ 四、辨析题 有同学写三元组：“小明，身高，170 厘米”。小组讨论思考，这是否属于实体关系实体三元组？如果不是，这属于实体的什么内容？写出你的判断和理由。 五、实践思考题 给出素材：《红楼梦》中贾宝玉和林黛玉是表兄妹，贾宝玉的父亲是贾政。尝试从中提取两组三元组，写在下方空白。 探究活动 3：知识图谱的构建 学习教材中知识图谱构建基本流程，完成对应习题。 一、填空题 1. 构建简易知识图谱一般分为四个步骤：获取原始知识文本、抽取________、关系、属性；整理形成大量________；可视化绘制知识网络图。 2. 知识抽取环节，需要从大量非结构化的文字里面筛选出有用实体，区分________和实体之间的关系。 3. 如果原始文本信息存在错误，那么构建出来的知识图谱，也会产生________。 二、选择题 1. 构建知识图谱正确流程顺序是（） A. 抽取要素→获取文本→整理三元组→可视化图谱 B. 获取文本→抽取要素→整理三元组→可视化图谱 C. 获取文本→可视化图谱→抽取要素→整理三元组 D. 整理三元组→获取文本→抽取要素→可视化图谱 2. 在构建图谱的时候，对于含义相同、名字不同的实体，需要做实体消歧，目的是（） A. 避免同一个事物生成多个不同节点，造成图谱混乱 B. 增加实体数量 C. 删除全部属性信息 D. 删除实体之间全部关系 三、判断题 1. 构建知识图谱，只需要复制粘贴大段文章，不需要做知识抽取。（） 2. 原始资料来源的可靠性，直接决定知识图谱内容是否准确。（） 3. 可视化绘制图谱，是把三元组数据转换为节点连线图形，方便人阅读查看。（） 四、材料实践题 材料：“祖冲之是南北朝时期数学家，撰写《缀术》。” 1. 从材料中抽取实体： 2. 抽取实体之间的关系： 3. 抽取实体的属性信息： 4. 写出对应的三元组： 五、小组探究简答 1. 如果我们要构建一份中国古代诗人简易知识图谱，我们可以从哪些渠道获取原始文本资料？同时思考，哪些渠道的资料可信度比较高？ 探究活动 4：基于知识图谱的智能推理 研读教材智能推理、多跳推理相关内容，完成习题。 一、填空题 1. 基于知识图谱的智能推理，机器依靠已经存储的三元组，挖掘文本当中没有直接写明的________知识。 2. ________推理，就是依靠多组间接关系，跨过多层节点推导得到新结论。 3. 知识图谱推理不能凭空创造知识，所有推导结论都建立在________基础之上。 二、单项选择题 1. 已知三元组：A 是 B 的姐姐，B 是 C 的姐姐，机器自动推导出 A 是 C 的姐姐。该推理属于（） A. 多跳关联推理 B. 图片识别推理 C. 语音推理 D. 数据统计计算 2. 关于知识图谱智能推理说法正确的是（） A. 原始三元组数据出错，推理结果依旧可靠 B. 智能推理可以挖掘文本没有直接写出的隐藏关系 C. 推理只能处理两个人物关系，不能处理事物概念 D. 推理之后不需要人工校验结果 三、判断 1. 知识图谱只能够存储知识，不支持开展智能推理。（） 2. 多跳推理需要借助两条或者两条以上三元组链条完成推导。（） 3. 智能推理输出结果，人类依旧需要进行辨别，不能直接全部采信。（） 四、逻辑推导题 已知三元组集合： 三元组 1：唐僧，徒弟，孙悟空 三元组 2：唐僧，徒弟，猪八戒 请回答： 1. 机器通过这两组三元组，可以推理孙悟空和猪八戒之间存在什么间接关系？ 2. 写出推理过程。 五、深度简答 1. 对比之前学习的决策树推理，说一说知识图谱智能推理和决策树推理的差异，分别适合处理哪一类问题。 探究活动 5：知识图谱的应用与局限 结合教材案例完成习题。 一、填空题 1. 知识图谱常见应用场景：智能问答系统、________检索、学科知识梳理、企业知识库。 2. 知识图谱局限性：原始数据错误会带来推理错误；无法处理完全没有录入的________；对模糊描述处理能力有限。 二、选择题 1. 下面不属于知识图谱应用的是（） A. 搜索引擎展示人物关系卡片 B. 智能助手回答历史人物亲属关系 C. 绘制学科思维导图（图谱化知识整理） D. 视频剪辑加工 三、判断题 1. 知识图谱可以解决所有人工智能问题，不存在局限。（） 2. 智能问答系统输出答案，有可能因为图谱知识库错误出现错误回答。（） 四、案例分析题 案例：某智能问答回答历史人物关系出现错误，经排查，是知识库录入的三元组信息本身写错。 1. 该案例反映知识图谱哪一方面局限？ 2. 使用 AI 工具获取知识的时候，我们应当秉持什么样态度？ 五、拓展简答 1. 思考在校园学习当中，我们可以如何借鉴知识图谱网络化组织知识的思路，帮助自己开展学科复习？ 当堂检测 一、选择 1. 知识图谱三大核心要素（） A. 数据、算力、算法 B. 实体、关系、属性 C. 节点、图片、文本 D. 概念、图片、标签 2. 三元组基础结构（） A. 实体关系实体 B. 节点图片文字 C. 数据信息知识 D. 属性实体图片 3. 机器依靠已有三元组推导隐藏知识称为（） A. 智能推理 B. 图像识别 C. 语音合成 D. 数据压缩 二、填空 1. 知识图谱中节点代表________，边代表________。 2. 多跳推理依靠多条________链条推导间接新知识。 三、简答 简述构建简易知识图谱的主要步骤。 板书设计 第 17 课 知识图谱与智能推理 1. 认识知识图谱   组成：实体（节点）、关系（边）、属性   基础单元：三元组：实体‑关系‑实体 2. 知识图谱构建   获取文本→抽取要素→整理三元组→可视化图谱 3. 智能推理   利用已知三元组，推导隐藏知识；多跳推理 4. 应用与局限   应用：智能问答、知识检索   局限：依赖原始数据，结果需要人工甄别 参考答案 课前预习案参考答案 任务一 一、填空题 1. 知识图谱；2. 图；3. 关系 二、选择题 1.B；2.A 三、简答题 1. 示例：智能音箱、搜索引擎，回答人物关系、事物从属关系。 2. 零散文本信息杂乱无章，知识图谱把信息拆解成实体、关系，结构化网络化存储，计算机可以识别事物之间关联。 任务二 一、填空题 1. 关系；2. 实体；3. 三元组 二、判断题 1.×；2.√；3.× 三、思考题 1. 实体：孙悟空、唐僧；关系：孙悟空是唐僧徒弟，唐僧是孙悟空师父。 任务三 一、填空题 1. 未知；2. 知识 二、选择题 1.B 三、简答 1. 机器读取两组已知关系，依靠传递关系逻辑，推导出 A 是 C 的哥哥。 课中探究案参考答案 探究活动 1 一、填空题 1. 节点；关系；2. 抽象概念；3. 属性 二、选择题 1.B；2.B 三、判断题 1.×；2.√；3.√ 四、材料分析题 （1）实体：杜甫、唐朝、李白；（2）关系：朝代、好友；（3）属性：朝代为唐朝。 五、简答：知识图谱把零散信息结构化，建立事物之间明确关联，方便计算机读取，快速挖掘隐藏关系。 探究活动 2 一、填空题 1. 实体；实体；2. 一；3. 黄河；流经；山东省 二、选择题 1.B；2.B 三、改写三元组 1. 李时珍；编写；《本草纲目》；2. 泰山；位于；山东省 四、辨析题：不属于实体关系实体三元组；属于实体的属性，描述实体自身特征。 五、实践思考题 示例 1：贾宝玉，表兄妹，林黛玉；示例 2：贾宝玉，父亲，贾政。 探究活动 3 一、填空题 1. 实体；三元组；2. 实体；3. 错误 二、选择题 1.B；2.A 三、判断题 1.×；2.√；3.√ 四、材料实践题 1. 实体：祖冲之、南北朝、《缀术》；2. 关系：撰写；3. 属性：时代：南北朝；4. 三元组：祖冲之，撰写，《缀术》。 五、小组探究简答：教材、权威百科；权威教科书、官方百科可信度更高。 探究活动 4 一、填空题 1. 隐藏；2. 多跳；3. 已有三元组（已有知识库） 二、选择题 1.A；2.B 三、判断题 1.×；2.√；3.√ 四、逻辑推导题 1. 孙悟空与猪八戒为同门师兄弟；2. 二者同为唐僧徒弟，通过共同的实体唐僧，推导间接同门关系。 五、深度简答：决策树依靠条件分支做判断；知识图谱依靠实体之间网络关联，适合处理事物之间关系类问题。 探究活动 5 一、填空题 1. 知识；2. 知识 二、选择题 1.D 三、判断题 1.×；2.√ 四、案例分析 1. 依赖原始知识库数据质量；2. 不能盲从 AI 输出，需要多方核对资料来源。 五、拓展简答：借鉴知识图谱思路，梳理知识点之间关联，搭建网络化知识框架，把孤立知识点建立联系。 当堂检测参考答案 一、选择 1.B；2.A；3.A 二、填空 1. 实体（概念）；实体之间的关系；2. 三元组 三、简答 获取原始文本资料，抽取实体、关系、属性要素，整理生成三元组集合，最后可视化绘制知识图谱。 ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $