基于超星知识图谱的高校数学智慧教学模式研究

随着信息技术的飞速发展，尤其是大数据、人工智能等先进技术的广泛运用，教育行业开始朝着智能化和精准化的方向转变，而高校数学教育作为教育体系的重要构成内容，需要体现出其对于学生逻辑思维、问题解决能力以及创新精神等方面具有的培养作用。但面对新时代的需求，以往的高校数学教学模式早已无法满足学生日益成长的需求，所以基于超星知识图谱的高校数学智慧教学模式应运而生，成为促使高校数学教育持续创新的重要力量，其属于一种先进的信息技术工具，有着良好的知识整合与呈现能力，为高校数学教学提供了全新的可能。

一、超星知识图谱简介

超星知识图谱正以一种前所未有的方式革新教师和学生对知识的组织、获取与理解，其构建于先进的图数据库架构之上，巧妙地运用节点与边交织成一张错综复杂却又井然有序的知识网络，这张网络不仅囊括了广泛的概念、事物、人物等多元实体，更深刻地揭示了它们之间纷繁复杂的内在联系，实现了知识的深度整合与结构化呈现 [1]。在技术实现层面，超星知识图谱借助自然语言处理与机器学习等前沿 AI 技术，从浩瀚的非结构化数据中精准抽取知识要素，通过知识融合与智能推理机制，能够动态构建并持续优化其知识体系，使之更加全面且贴近现实世界的复杂变化，而可视化技术的运用更是将抽象的知识关系转化为直观可视的图形界面，极大地提升了用户的探索体验与认知效率。如今，超星知识图谱在教育、科研、企业等多个领域展现出了巨大的应用价值，不仅助力个性化学习路径的精准推荐，还促进了跨学科创新合作的发现，更为企业的智能决策提供了坚实的知识基础。随着 5G、大数据等技术的持续演进，超星知识图谱正朝着更加智能、实时的方向发展，有望成为推动社会智能化转型的关键力量，构建起下一代智能基础设施的核心支撑。

二、超星知识图谱在高校数学智慧教学模式中的作用

（一）个性化学习路径推荐

基于深度算法的超星知识图谱可以借助多维数据分析技术全方位追踪且记录所有学生的学习情况，精准捕捉学生知识掌握程度、学习习惯和认知能力等诸多项指标，给出完整的个性化学习画像。尤其是在高校数学课程的应用过程中，系统能够精准匹配课程中所有知识点甚至是不同课程知识点的关联网络，为学生制定针对性较高的从基础巩固到高阶段思维拓展的阶梯型学习方案，只要教师对学习内容的难度程度进行调整，就能够保障所有学生都获得良好的学习体验，增强他们的学习效率，并促使学生掌握更多的知识点，为他们后续阶段的进步铺垫基础。

（二）智能答疑与辅导

超星搭设的 AI 助教具有智能问答功能，整合了大量的教学资源库和专家学者的知识体系，只要学生遇到自己无法解决的问题，系统可以借助自然语言处理技术寻找到问题的本质，以最短时间从知识图谱中提取到相关的解题思路、经典例题以及拓展资料等等，让学生能够结合自己的习惯和喜好进行学习，深化他们对知识的理解与记忆，促使学生将知识点牢牢掌握 [2]。最为关键的是，系统具备持续学习的功能，可以结合学生的错题记录、提问次数等数据，智能诊断出他们的薄弱点，并生成包含有微课视频、专项练习以及思维导图等针对性较高的辅导方案，该种精准诊断和智能推荐的方式确实让学习支持从以往的被动应答转化为主动干预，有效挣脱了传统教育的时空限制，对于学生的进步与成长尤为关键。

（三）教学效果评估与反馈

超星知识图谱通过智能化的学习追踪系统，全面记录学生在学习过程中的多维表现数据，不仅能够精准统计学生的答题正确率、错误类型分布、知识点掌握程度等关键指标，还能详细记录学习时长分布、视频观看完成度、互动讨论参与度等行为数据，这些数据经过 AI 算法的深度分析，能够为教师提供立体化的教学效果评估报告，包括班级整体知识掌握热力图、个体学习路径分析、教学难点预警等可视化数据看板。基于这些精准的评估数据，教师可以实现教学策略的动态优化，如针对班级普遍存在的知识薄弱环节，可以调整教学节奏和重点；针对个体差异，可以提供分层教学方案；结合历史数据对比，还能评估教学改进的实际效果，从而制定更具针对性的个性化学习计划，实现从被动接受到主动规划的转变。

三、基于超星知识图谱的高校数学智慧教学模式的应用

（一）构建系统化知识结构

超星知识图谱技术融合了人工智能与教育学的创新成果，通过对课程知识体系的深度解构与智能重组，实现了从传统线性教学到多维知识网络教学的范式转变，以《数学分析》课程为例，知识图谱不仅精准捕捉了从基础极限理论、微分运算到高阶积分应用等核心内容的知识要点，更创新性地构建了一个立体化、可视化且具有自生长特性的知识框架体系。在这个智能化的知识网络中，抽象的数学概念获得了生动的具象表达，学生可以清晰地观察到 ε-δ 语言如何严谨地定义极限概念，微分中值定理如何自然地过渡到泰勒展开式，定积分与不定积分如何在微积分基本定理下实现辩证统一，这种直观的知识呈现方式，有效打破了传统教学中知识点孤立呈现的局限，帮助学生建立起完整的数学认知地图 [3]。对于教师而言，知识图谱提供了强大的教学辅助工具，尤其是在备课阶段，教师可以基于知识图谱设计富有探索性的预习任务，比如引导学生通过可视化工具自主发现“连续函数与可导函数”的包含关系，或者组织小组讨论比较“收敛与一致收敛”的理论基础差异，这种启发式的教学方式不仅能够点燃学生的学习热情，更能培养其数学建模思维和跨知识点迁移能力，为课堂上的概念深化和问题解决奠定坚实基础。知识图谱技术的应用，标志着数学教育从经验型教学向数据驱动型教学的转型，其实现了三大突破：一是将碎片化的知识点转化为有机联系的知识网络；二是使抽象的数学概念获得可视化表达；三是通过智能分析为个性化学习提供可能，这种变革让《数学分析》这门传统上被认为艰深晦涩的课程，变得生动直观、触手可及，为培养新时代数学人才开辟了新路径。

（二）实现个性化学习路径

在数字化教育变革的浪潮中，超星知识图谱以深度学习算法全方位追踪每位学生的学习轨迹，精确绘制知识掌握图谱，从而打造真正个性化的学习路径，以高等数学为例，当学生在积分学这一关键章节遇到理解瓶颈时，系统不仅能快速识别知识盲区，更能深入分析问题根源，智能关联极限、导数等前置知识模块，立即启动多维度的学习干预方案，从精心设计的阶梯式强化练习，到权威教师的详细解析视频；从典型例题的深度剖析，到知识点的可视化呈现，形成了一套完整的闭环学习方案。这种基于知识图谱的智能推荐机制，其优势在于实现了知识要素的有机串联，系统通过构建知识点间的网状关联，帮助学生建立起系统化的知识框架，而非碎片化的记忆 ¹⁴ ]。相比传统教学中“大水漫灌”式的授课方式，这种依托大数据分析和人工智能技术的精准辅导，能够将学习效率提升 40% 以上，更重要的是让每个学生都能获得专属的学习支持，在关键节点及时获得最适合自己的学习资源，真正实现了因材施教的教育理想。在实际应用中，无论是需要夯实基础的后进生，还是渴望深入探究的优等生，都能获得恰到好处的学习支持，系统会根据学生的实时反馈不断优化推荐策略，确保学习路径始终处于最优状态，使得学生能够在最短时间内突破学习瓶颈，实现从“学会”到“会学”的质变，最终达成事半功倍的学习效果，为终身学习能力的培养奠定坚实基础。

（三）促进深度互动与合作学习

在高校教育数字化转型的浪潮中，智慧教学课堂的创新实践正在重塑传统教学模式，超星学习平台作为这一变革的重要推手，凭借其强大的互动功能为课堂教学注入了前所未有的活力，如平台搭载的实时签到系统不仅实现了无纸化考勤，更能通过智能分析为教师提供精准的课堂出勤数据，让教学管理更加科学高效，创新的随机提问功能更是彻底打破了传统课堂“教师讲、学生听”的被动模式，通过算法随机抽取学生作答，确保每位学习者都能保持高度专注，随时准备参与课堂互动。比如，在《数学分析》等理论性较强的课程教学中，超星平台的功能优势得到了充分展现，教师可以依托平台的小组研讨模块，精心设计探究式学习任务，通过可视化图谱工具的运用，抽象的极限、微分、积分等数学概念得以具象化呈现，帮助学生建立直观理解，在团队协作完成知识图谱构建的过程中，学生们不仅深化了对重难点内容的理解，更在思维碰撞中培养了逻辑推理能力和批判性思维习惯，这种以学生为中心的智慧教学模式，实现了从单向知识传授到多维互动探究的根本转变。超星平台的技术赋能，让课堂教学真正实现了知识传递与能力培养的有机统一，为培养创新型人才提供了有力支撑，这种深度融合信息技术与教育教学的创新实践，正在引领高校课堂向更加智能化、个性化的方向发展，促进了学生的健康成长。

（四）强化课后巩固与反馈

在高校数学智慧课堂的革新实践中，教师应依托超星知识图谱强大的学情分析功能，构建起一套科学完善、动态优化的教学闭环系统，通过其智能终端实时采集学生的学习轨迹数据，包括在线学习时长、互动参与度、测试成绩等关键指标，再结合深度学习算法进行多维度交叉分析，最终生成包含知识点掌握度、学习进度、薄弱环节等 20 余项指标的立体化学情报告，基于这些直观可视的数据仪表盘，教师能够精准把握每个学生的学习状态 [5]。在作业设计环节，系统支持智能分层：针对基础薄弱的学生自动推送巩固性练习，确保夯实根基；为中等水平学生定制提升型题目，循序渐进培养解题能力；给拔尖学生精选拓展性任务，激发其探索高阶数学问题的潜能。在批改环节，AI 智能系统可实现客观题的秒级批阅，同时通过自然语言处理技术对主观题进行初步诊断，最后由教师在线批注个性化指导建议，真正实现“学情诊断—精准干预—效果评估”的完整闭环。最为关键的是，知识图谱可以为学生打造专属的“学习导航仪”，每位学生都能查看自己的知识掌握热力图，系统会根据遗忘曲线智能推送复习提醒，并推荐最适合的微课视频和练习题库，这种“一人一策”的个性化学习路径，让学生在查漏补缺的过程中逐步建立起系统的数学知识网络，培养出可持续的自主学习能力。

四、结语

总而言之，基于超星知识图谱的高校数学智慧教学模式为传统教学模式带来了革新性的转变，通过以上教学方法的应用，不仅能提升数学教学的针对性和有效性，还极大地丰富了学生的学习体验，激发了他们的学习兴趣和主动性。随着信息技术的不断发展和教育理念的持续更新，基于知识图谱的智慧教学模式将在未来发挥更加重要的作用，帮助学生更好地理解和掌握数学知识，培养他们的自主学习能独立解决问题的能力，为他们未来的学术研究和职业发展打下坚实的基础。

参考文献：

[1] 郑欣 ， 刘燕红 ， 孙君 . 基于知识图谱的数学焦虑国际研究热点与发展趋势 [J]. 集美大学学报 （ 教育科学版 ），2025，26（02）：61- 70.

[2] 邢倩倩 ， 梁佩佩 . 核心素养视域下的高职数学可视化教学探究 [J]. 产业与科技论坛 ，2025，24（05）：206- 209.

[3] 张仕凯 . 数学课程标准研究热点、前沿与展望——基于CiteSpace 的知识图谱分析 [J]. 内江师范学院学报 ，2025，40（02）：7- 13.

[4] 邢倩倩 ， 刘晓丽 ， 梁佩佩 . 数智知识图谱赋能高职数学教学模式的创新探究 [J]. 现代职业教育 ，2025，（01）：117- 120.

[5] 夏梦萱 ， 吴春阳 ， 林爱琴 . 人工智能赋能高校思想政治教育研究综述及展望——基于 CiteSpace 知识图谱数据分析 [J]. 漯河职业技术学院学报 ，2023，22（03）：97- 101.