基于知识图谱的机械类课程思政教学案例库构建

基于知识图谱的机械类课程思政教学案例库构建

王蕾 陈鑫 张明远*曲胜

（济南大学 机械工程学院 山东济南250022）

摘要：本文分析了知识图谱在国内外教学中的应用背景，总结了知识图谱在机械类课程思政教学中的应用现状、关键问题、解决策略以及具体构建过程。基于超星网络平台的知识图谱功能建立课程图谱，再开发思政案例库，实现资源智能检索、案例共享研讨和教学模式创新，将有助于提升教学质量，为学生提供更加丰富、互动和高效的学习体验，实现专业知识传授与价值观引导的有机结合，培养具有爱国情怀和社会责任感的机械工程专业人才。

关键词：课程思政；知识图谱；机械类

当前教育改革着重于全面提升学生的综合素质，尤其是思想政治素养。通过有效整合机械类课程中的专业知识与思想政治教育内容，构建一套全面、系统、具有逻辑关联性的知识图谱，形成一个统一的课程体系，可为教师提供多样化的教学资源与创新教学方法，打造机械类课程教学新形态，为学生素质全面发展奠定坚实基础。

1知识图谱的应用现状

1.1国内研究现状

国内关于知识图谱的研究起步较晚，但近年来发展迅速，许多高校和研究机构开始探索知识图谱在教学中的应用，如个性化学习路径推荐、课程内容组织等。在机械类课程中，知识图谱被用于构建专业知识体系，帮助学生形成系统化的知识结构[1~3]。也有研究人员将思政元素融入专业课程中，实现知识传授与价值观引导的有机结合，这类研究主要集中在如何将社会主义核心价值观、国家发展成就、行业精神等思政内容与专业知识教学相结合，例如通过分析国家重大工程项目中的机械制造案例，培养学生爱国情怀和社会责任感[4~7]。然而，目前国内关于基于知识图谱的机械类课程教学研究还处于初级阶段，尚未形成系统化的理论体系和实践模式。大部分研究停留在理论探讨和技术实现层面，缺乏深入的实证研究和充分的思政案例融合。

1.2国外研究现状

国外在知识图谱领域的研究较早，主要集中在知识表示、知识推理、知识融合等方面。在教育领域，知识图谱被广泛应用于智能教学系统、个性化学习推荐等领域。例如，一些国外高校利用知识图谱构建课程知识体系，实现课程内容的智能组织和推荐。在思政教育方面，国外一些高校通过案例教学、讨论教学等方式，将思想政治教育融入专业课程中。但是，国外对于知识图谱与思政教育结合的研究相对较少，这可能与国外高校的教育理念和课程设置有关。

2需要解决的关键问题及策略

2.1关键问题

（1）知识与思政有机整合。机械工程是一门高度专业化的学科，而思政教育则侧重于价值观和思想的培养。如何将两者有效结合，形成既专业又具有教育意义的教学内容，是一个需要深入研究的问题。可通过跨学科的合作，探索两者的结合点，实现知识的有机整合。

（2）个性化学习路径实现。需要研究和开发适合机械类课程特点的个性化学习路径。在超星平台上创建知识图谱模块，定义专业知识和思政教育的节点和关系。系统应能够根据学生的当前学习状态和目标，动态推荐个性化的学习内容和顺序。

（3）教学效果有效评估。评估教学效果是确保教学质量的关键环节。利用超星平台的评估工具，定期评估学生的学习效果和个性化学习路径的有效性。根据评估结果，不断优化知识图谱、个性化学习模型和教学活动。

2.2解决策略

（1）项目团队协作。项目团队将在机械工程、思政教育、教育技术等领域协同工作，共同负责知识图谱的构建、案例库的开发以及教学模式的创新设计，确保项目能够全面覆盖所需的专业知识，并促进不同领域间的知识融合与创新。

（2）技术研究与应用。深入探索知识图谱技术，并研究其在教学案例库中的应用。这包括对教学内容进行知识表示，确保知识图谱能够持续反映最新的教学理念和实践。此外，还将开发必要的工具和平台，以支持案例库的建设和教学活动的开展。

（3）教学模式检验优化。在真实的教学环境中应用思政案例库，通过收集教师和学生的反馈来评估和优化教学模式。利用教学反馈对案例库内容进行调整，改进教学方法，并形成持续的迭代发展循环，以不断提升教学质量和学生的学习效果。

通过这些策略的实施，期望能够克服在构建和应用基于知识图谱的机械类课程思政教学案例库过程中遇到的挑战，有效提升教学质量，为学生提供更加丰富、互动和高效的学习体验。

3具体构建过程

3.1课程图谱构建

基于超星网络平台知识图谱功能建立知识、思政、问题、目标图谱。从宏观层面定义教学目标和主题，确保教学内容符合教学大纲和学科要求，从具体的教学实践和学生需求出发，逐步丰富和细化图谱的内容。以机械类专业基础课《机械制造技术基础》为例，可将课程核心知识点，如“机械加工原理”、“六点定位原理”、“金属切削机床”等，作为知识图谱构建的起点。课程按照认知维度，将知识点分为：记忆、理解、应用、分析、评价、创造。结合课程内容，定义与“机械制造”相关的思政元素，如“工匠精神”、“技术创新”等，形成课程特有的知识体系，确保课程内容的系统性和逻辑性，同时满足教学大纲和学科要求。

3.2思政案例库开发

思政案例库将基于构建好的知识图谱。案例库系统将具备以下几个核心功能：

①资源智能检索。该功能依据知识图谱的结构来精心组织教学资源，确保教师和学生能够迅速而准确地根据教学目标定位到所需的内容。系统提供的高级搜索功能进一步增强了这一便利性，用户可以根据关键词、主题、学科领域等多个维度进行检索，从而快速找到与自身学习或教学需求高度匹配的案例和资源。

②案例共享研讨。它实现了资源共享与案例研究的有机结合，鼓励教师和学生积极上传、分享和讨论教学案例。这种互动不仅帮助学生通过案例研究深入理解抽象的理论和概念，还促进了师生之间的知识交流与思维碰撞，共同构建了一个充满活力、开放共享的教育资源生态系统。

③教学模式创新。通过构建以知识点和思政案例库为核心的新型教学模式，旨在打破传统教学的局限，通过问题解决和案例讨论的方式，激发学生的主动学习与批判性思维。在这种模式下，学生将不再是被动接受知识的容器，而是成为主动探索、深度思考的学习者。学生将在问题解决的过程中，多角度地分析和解决实际问题，从而培养出更加全面、深入的学习能力和问题解决能力。

4总结

知识图谱在机械类课程思政教学中的应用正逐步推进，但国内研究相较于国外仍显初级阶段，面临知识与思政整合、个性化学习路径实现及教学效果评估等挑战。为克服这些难题，本文提出跨学科协作、技术研究与应用、教学模式检验优化等策略。通过超星网络平台，构建知识、思政、问题、目标图谱，并开发思政案例库，实现资源智能检索、案例共享研讨及教学模式创新。知识图谱有望成为机械类课程思政教学的重要工具，为培养具有爱国情怀和社会责任感的机械工程专业人才贡献力量。

参考文献：

[1]张思超,孔绍然,孔宪光,等.基于知识图谱的典型零件加工工艺知识构建方法[J].自动化应用,2023,64(01):53-57

[2]刘晓玲，王炜.基于知识图谱的课程教学改革[J].中国冶金教育,2024,(01):7-11

[3]王钰珏.加工工艺知识图谱自动构建方法研究[D].华北电力大学(北京),2023

[4]彭仕鑫,肖彪,赵正彩,等.航天复杂薄壁零件加工工艺知识图谱构建及其应用[J].机电工程,2024,41(04):709-719

[5]崔硕,张春燕,贾家乐,等.基于深度学习的机械领域知识图谱构建及应用[J].制造技术与机床,2023,(02):83-89

[6]丁国富,王淑营,马术文,等.基于知识图谱的产教融合课程体系建设模式探索[J].高等工程教育研究,2024,(02):79-83+90

[7]赵紫峰.面向复杂产品可制造性设计的知识图谱构建与应用[D].西南交通大学,2022

通讯作者：张明远

基金项目：济南大学教研项目，JMELK2404，JMELK2413，JME2402。