摘要：在大数据时代，知识图谱作为一种新型的知识表示和存储方法，以其可视化和智能化的特点，成为了当前科技研究的热点，也成为了大数据时代的重要应用。知识图谱可以有效地展示某一学科领域中所涉及的概念、主题等信息，从而方便人们对各学科之间的联系进行深入研究。在高校教育教学中，利用知识图谱可以实现教学资源、教学过程、教学管理、教学评价等多方面的统一与融合，可以为高校教师提供可视化知识表示和展示平台，也可以为学生提供良好的学习资源和学习路径。

关键词：知识图谱；数字化；课程建设；网络技术

一、引言

随着网络的发展，我们生活的各领域中对网络的依赖越来越大，尤其现在推行“互联网+”，使得数据量飞速增长。运用传统的方式去学习和获取信息已经不能满足人的需求，想跟上社会发展的脚步，就要不断发展新的模式。传统基于面对面的教学模式已经不能满足需求。基于知识图谱的课程问答系统出现在人们的视野中，可以供学生和老师同时使用，在教与学上发展迅速且有很好的效果。知识图谱是由知识表示、知识存储、知识检索与应用等组成，其中最核心的部分是知识表示，它是实现复杂领域知识自动化、智能化的基础。构建一种结构化、可视化的语义网络，有助于我们从海量数据中发现隐藏在其中的关系，进而建立起具有语义和逻辑推理能力的大规模的知识库。从实践上讲，构建一个知识库是比较困难的，需要花大量时间收集数据和人工整理，而且不一定能够得到最好的结果。因此本文提出了基于知识图谱的计算机网络技术专业数字化课程建设，建立起一个统一、规范的教学资源库，从而有利于学生更好地学习[1]。

二、系统总体设计

知识图谱本质是一种语义网络，在某种意义上也可以表示为一种用图来存储数据的一种形式与传统的关系型数据库相比，知识图谱具备最直接的特点就是数据的可视化。知识图谱能够将知识以图的形式直观地呈现给用户，这种知识的表达方式更加形象化，并且也更加容易去理解，可以有效地实现对知识的可视化表示[2]。

通过对知识图谱的相关研究和实践，本文基于知识图谱设计了一套计算机网络技术专业数字化课程体系，主要由“理论+实践”的教学模块、“专业基础+专业方向”的实践模块和“课程设计+项目实践”的实验模块组成。系统功能主要包括：学生登录注册、课程信息管理、实验项目管理、教学评价管理和课程设计管理五大模块，其中学生登录注册和实验项目管理是核心功能。本系统根据学生学习进度，按照专业方向为学生建立了相应的知识图谱，从而实现了学生在学习过程中知识点间的关联。

三、基于知识图谱的问答系统架构设计

（一）数字化课程建设

传统的计算机网络技术专业课程建设，主要以传统的文字和图片等教学资源为主，教师在授课时无法直观地呈现知识点之间的关系，学生也很难理解和掌握课程重点内容。随着移动互联网技术的快速发展，以及移动设备和智能终端的普及，在“互联网+”时代，学生学习更加便利，教师也可以利用多媒体设备实时将课程内容呈现给学生。在此背景下，本文提出基于知识图谱的计算机网络技术专业数字化课程建设方案，将知识图谱应用到计算机网络技术专业数字化课程建设中。该方案通过知识图谱来构建专业知识库，为学生提供知识服务[3]。

该方案主要由知识图谱构建、知识图谱问答服务两个部分组成。一是知识图谱的构建主要分为数据采集、数据抽取、知识融合和知识建模四个步骤。在数据采集阶段，通过对学校网络设备进行扫描，得到设备的基本信息、运行状态和故障类型等信息，为后续的数据抽取打下基础；在数据抽取阶段，通过将网络设备的基本信息和运行状态等信息进行融合，并利用知识图谱知识建模工具将设备的故障类型、故障现象、故障原因等知识进行抽取；在知识融合阶段，通过对不同来源的数据进行融合和筛选，形成知识图谱；在知识建模阶段，通过对不同来源的数据进行分析和挖掘，形成新的知识库。二是知识图谱问答服务主要分为问题理解、问题分析、答案抽取和答案生成四个步骤。在问题理解阶段，通过自然语言处理技术对网络设备的基本信息、运行状态等知识进行抽取；在问题分析阶段，通过构建问题与知识图谱中的实体之间的关系，根据规则判断问题属于哪一类型，并确定需要解决的问题；在答案抽取阶段，利用知识图谱中实体与实体之间的关系，以及问句中关键词的匹配方法对问题进行回答；在答案生成阶段，利用知识图谱中实体与实体之间的关系以及问句中关键词的匹配方法对答案进行生成。最后，将构建完成的知识图谱应用到教学资源建设中。

（二）问答服务

问答系统的关键在于对问题的理解，目前，对问题的理解主要是通过知识图谱和自然语言处理技术实现。问题理解是对问题中的实体、关系和属性进行分析，提取出有效信息，然后对提取出的信息进行知识推理，得出问题的答案。这一部分技术主要是自然语言处理技术，包括命名实体识别、关系抽取和信息检索。其中，命名实体识别技术在中文领域取得了良好的效果。

知识图谱模块的主要目标是构建计算机网络课程知识图谱，构建的知识图谱处于系统架构的数据层。在问答系统中知识图谱模块主要是用来做数据支撑。系统中计算机网络的数据主要来源于计算机网络课程电子课本中的知识。由于数据是非结构化数据，在构建知识图谱前，需要对计算机网络课程数据进行知识点的抽取[4]。

问题理解是对输入问题进行解析并得到答案；问题分析是将问题分解成不同子问题，并对子问题进行分析；答案抽取是对抽取得到的答案进行分析得出最终结果；答案抽取是从知识库中提取出相关信息生成答案。在知识图谱问答系统中还可以将多种不同类型的文本信息转换为统一格式，从而减少人工干预、提高效率。此外，该系统还可以将用户输入的文字转换成语音或其他格式输出给用户。问答服务在知识库中生成答案之后会保存在数据库中供用户使用。

四、系统实现与应用

构建计算机网络课程问答系统时，关键在于创建一个全面且结构化的知识图谱。这涉及到对课程知识点的深入分析、分类和标注，以及对知识点间关系的细致研究。知识图谱的构建是一个复杂工程，需要考虑知识体系结构和知识库内容分布，确保知识点信息的准确提取和整合。完成图谱后，系统应能快速识别用户问题，匹配知识库中的答案，并提供问题解析、相似问句推荐等辅助服务，以增强用户体验[5]。

五、结束语

基于知识图谱的计算机网络课程问答系统是将知识图谱技术与计算机网络技术专业教学相结合，能够实现对课程知识点的自动抽取，为学生提供精准的学习指导和建议，提高教学质量和效率。该系统具有开放性、包容性、灵活性等特点，可以根据学生的个性化需求进行知识推送，可以将网络课程中的知识点转化为各种类型的问题库，学生在遇到问题时可随时通过问题库获得解答。系统将知识点转化为各种类型的问题库后，学生可根据自身情况对问题进行筛选、过滤和判断，最终得到准确答案。

参考文献：

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