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基于知识图谱的初中数学问题研究
 
 
王欣欣
摘 要：随着信息技术的发展，数字化时代的到来，数学的作用日益凸显，且初中数学对学生有举足轻重的作用。然而对于一些中学生来说，对数学知识的学习存在着很大的个体差异性。由此，可利用
Neo4j构建一个关于初中数学学科各章节目录中所包含的知识点的知识图谱，帮助学生在学习过程中，提高学习效率。除此之外，利用爬虫技术爬取一定数量的数学题目进行研究。通过知识图谱将题目所包含的知识点对应到各个章节，有助于学生对知识进行复习巩固。
关键词：初中数学;Neo4j  知识图谱爬虫
：G63          ：A          ：1673-9132（2020）17-0083-02
DOI：.issn1673-
知识图谱技术已经广泛应用到金融、工业、医学、教育等领域， 成为真实世界研究中的热点问题[1]。知识图谱就是以科学知识为研究对象，以可视化的方式来揭示科学知识的发展历程及其结构关系，并且以空间结构的形式将学科内部或多学科间的交互关系展示出来。因此，知识图谱不仅可以对知识进行查找、匹配、获取、推送和共享等功能，还具有智能工具化和可视化的特性[2]。通过知识图谱，将网页中的非结构化文本内容中提取出实体及实体关系，将这些文本内容转化为相互连接的图谱结构[3]。
初中数学知识有着自己独有的特点，可以分成多个模块。如果对于中考生复习来说，按照模块复习更为系统，但对于初一、初二年级的学生来说，他们并没有系统的将知识学完，因此按照章节帮助学生查漏补缺是最为有效也是最为合适的。本研究是根据数学题目中的考查范围大，题量和题型多等特点，帮助学生提取出题目中考查的知识点，然后对应到教材中的章节里面，可以及时地帮助学生了解自己的薄弱知识点，从而有的放矢地填补缺漏。因此文章所构建的知识图谱是通过教材中的各章节来组织的。
附图1是整个流程图，先构建知识图谱，然后将题目分词之后与图谱中的知识节点做匹配，再对应到相关章节内容中。
一、知识图谱的绘制
知识图谱是一种基于图的数据结构，由节点和边组成。其中节点即实体，边即实体之间的关系。目前可用于知识图谱绘制的软件有多种，其中使用的较多的有Cite Space、Gephi、Neo4j等[1]。由于Neo4j在知识图谱的绘制中有着独特的优势：以图的结构存储，可以存储图的节点、属性和边，这有助于提高数据库的性能;同时它的安装过程比较简单[4]。因此本文将利用Neo4j软件对所获得的知识节点，知识节点之间的关系进行知识图谱的绘制。
本文所采用的语言工具是python语言，使用的系统是Windows7系统。
（一）实体识别
数学知识的实体即节点，本文采用人教版初中数学教材，利用里面各章节的目录及其所包含的知识点作为知识图谱中的节点，具体节点信息示例如下：
在七年级上册中，第一章目录为有理数，其节目录第一节正数和负数，则其所包含的知识点为正数、负数等。
（二）关系识别
鉴于节点统计完之后，我们可以统计节点与节点之间的关系。一般根据目录做的节点关系的统计为包含关系。因为这主要是为了学生针对性地学习某一节的内容而制订的，是针对各章节的知识点来进行统计分析的，因此并没有系统地将各模块的知识点的关系统