本书以高中生物学科为例，结合基础教育的基本特点，系统性地介绍了学科知识图谱的概念与内涵、应用场景以及构建过程，详尽地介绍了基于知识图谱的智适应学习系统，并结合丰富的教学案例阐述了基于知识图谱的教学新范式。本书内容取材于基于知识图谱的高中生物学教学研究成果，是该领域二十多位专家、两百多位教师勇于探索和积极实践的结果。全书案例丰富、内容充实，生动展示了基于知识图谱的高中生物学教学过程全貌。全书详尽地介绍了高中生物学科知识图谱以及相应的智适应学习系统，是基础教育教学研究的有益参考，更可直接作为基于知识图谱的高中生物学教学实操指南。

张治，博士，上海市特级教师，正高级教师，1997年毕业于华东师范大学，美国East－West Center访问学者，获得国务院特殊津贴、上海市领军人才、上海市科技创新市长奖提名等荣誉称号，现为上海市宝山区教育局局长、教育工作党委副书记。曾任教育部基础教育课程改革专家组成员，国家首届教学指导委员会专家委员（教育信息化方向），中国教育技术协会创客教育专业委员会主任、上海市教育学会副秘书长等，参与《生物学》、《研究型课程》、《人工智能》等多种教材教参编写和课程标准制定，著、合著、编著出版著作66部，发表论文100余篇。先后主持上海市科委《教育大数据治理体系和面向大规模智慧学习的教育大脑研究》、完成国家社科基金项目《基于学生数字画像的综合素质评价研究》、主持上海市政府《基础教育大数据联系创新实验室》整体工作，承担其他上海市级以上科研项目6项，获得上海市教育科研成果一等奖一项，上海市教学成果特等奖三项，一等奖四项，2018年获得国家教学成果一等奖一项。2023年获得国家教学成果奖一等奖一项。

第一章 知识图谱综述
第一节 知识图谱概述
第二节 知识图谱的应用价值
第二章 知识图谱的教育应用场景
第一节 支持教与学的精准检索
第二节 支持教师备课的智能化改造
第三节 支持教学资源的智能化改造
第四节 支持自适应学习系统迭代进化
第五节 实现人机协同教学
第三章 学科知识图谱的构建
第一节 学科知识图谱的构建方法
第二节 基于新课标的高中生物学知识图谱的构建
第四章 知识图谱驱动的智能化教学应用
第一节 智适应学习系统概述
第二节 知识图谱驱动的智适应学习系统建设
第三节 知识图谱驱动的其他教学应用系统
第四节 智适应学习系统应用的实证研究
第五章 基于知识图谱的人机协同教学新范式
第一节 智能系统嵌入式教学
第二节 系统支持的翻转式教学
第三节 数据驱动的主题论证教学
第四节 基于智能系统的沙龙式教学
第五节 知识图谱驱动的作业设计与实施
第六章 未来展望
第一节 教育数据治理新生态——人工智能教育大脑
第二节 智慧教育资源新样态——智能型数字教材
第三节 重塑教与学的新范式——智适应学习
后记

教育的智能化引领教育
的现代化，智能教育为教育
发展提供了动能，对推进教
育高质量发展产生着深刻的
影响。
人类最伟大的智能就是
发明了教育，通过发明语言
、符号等使人类文明得以传
承，教育推进人工智能的出
现，人工智能又不断推动教
育的发展。教育已经从农耕
时代口耳相传的传统教育
1.0，经历工业时代班级授
课制的教育2.0和搭载互联
网实现内容电子化的教育
3.0，进人人工智能赋能的
智能教育4.0时代。工业时
代教育千篇一律的教学内容
，难以满足个性化需求，成
了智能时代教育的重要矛盾
，而“千人千面”的教育才是
智能教育的“真实面目”。
人工智能，为每个学生
提供最适合的教育。今天的
教育正在努力回归几千年前
的个性化因材施教，但最大
的不同是过去精英化的教育
只服务极少数人，现在我们
正在努力通过人工智能实现
大规模因材施教。人工智能
为每一个受教育者量身定制
一套教育系统，它可以给每
个学生画像，学生接受知识
的情况和能力，以及他们现
在的情感模型和学习风格等
，都可以通过数据量化。因
此，人工智能可以找到每个
学生的“最近发展区”，从而
提供适合每个人的学习内容
。例如，学生有一些已掌握
的知识项，那么哪些相关知
识是最容易得到拓展的，且
这个拓展不断进化，帮助学
生找到自主学习的成就感和
自信心，以及自主探索的乐
趣，从而提升学生一生受益
的自主学习能力。
人工智能改变教师工作
，促使其转变为个性化教育
方案的“设计师”。通过人工
智能系统全程记录学生的学
习数据，教师可以从学生的
学业水平、学习风格、能力
发展、情感等数据中了解学
生的认知水平及发展情况，
为每个学生定制个性化的学
习方案。教师的角色不再是
传统意义上的授业者，而是
学生个性化学习方案的设计
者、学生自主学习的支持者
。
知识图谱是我们赋予机
器智能的重要手段，而教育
场景的复杂性对知识图谱的
应用提出了更高的要求。在
基础教育场景中，知识图谱
需要“可量化”“可进化”，还
要能更好地支持多维度的育
人目标。因为我们不只着眼
于知识传授，还应更好地支
持创新人才的培养。人工智
能技术可以鼓励比我们更年
轻的一代人成为非常有探索
精神、有求知欲，能够追求
梦想的未来人才。
人工智能的教育应用并
非强调机器“无所不能”，而
是探索人机协同的优化场景
。不求让机器做得多，但求
机器做得对，以人与机器相
互理解的人机协同教育，筑
牢人工智能教育应用的安全
底线，构建智能时代教育的
新形态。
智能教育的落地成效初
显。基于知识图谱的智适应
学习系统在上海、湖南、广
东等地的应用已得到印证。
我们要拥抱人工智能教育应
用的灿烂前景，让人工智能
技术真正为教育服务，探索
智能教育新境界，让中国的
智能教育扎根中国，走向世
界，为全球智能教育发展做
出中国贡献。
郭毅可
香港科技大学首席副校
长、英国皇家工程院院士