论文题目：面向知识结构的教育知识图谱管理系统的研究与实现
摘要：当今社会,线上授课方式逐渐成为新兴的一种授课手段。在中学学习阶段,学生的自觉性较差,独立学习的能力不强,对于初中数学学科而言,学生的学科知识认知水平和认知结构的形成也正处于关键期。学生在学习时往往会借助互联网资源进行辅助学习。然而在大数据时代下,互联网的教学资源具有大量的资源重复、知识关联性较差和知识表示方法不统一的特点。构建初中数学学科知识图谱,使用Neo4j图数据库进行知识存储,并利用前端Echarts框架将初中数学知识点与知识点之间不同的关系进行图形化展示。这样不仅可以提高学生的学习效率,还能使学生快速掌握学科知识层次结构和知识点间的关系。本文首先根据初中数学学科知识的特点,划分出初中数学学科知识的层次结构,明确初中数学学科知识点间的关系。从百度百科上面爬取初中数学学科知识数据,并保存作为知识图谱外源数据,利用总结的教材知识点以及知识点间的关系作为参考的依据,使用命名实体识别技术进行实体和关系的抽取,构建初中数学知识图谱并进行可视化,并开发知识图谱管理系统进行知识管理。在知识图谱构建过程中,本文提出基于位置信息的中文字符向量优化方法结合深度神经网络模型BiLSTM-CRF对百度百科获取到的初中数学学科知识的原始语料库进行实体识别。相较于传统的命名实体识别模型BiLSTM来讲,使用基于位置信息的中文字符向量优化方法可以提取字符与其相邻位置字符之间的语义联系,降低分词的错误率,并根据字符在知识点语料库中的频次信息进行联合嵌入。将进行优化后的字符向量进作为BiLSTM层的输入,可以有效解决中文字符向量中存在的缺少字词联系的问题。由于BiLSTM得到的分类结果可能是无效的,使用CRF模型在进行词性预测时会加入约束条件用来避免预测结果中实体前后语义冲突,减少实体识别的错误率,经过实验可以验证,此方法具有较好的实体识别效果。
关键词：图数据库;知识图谱;实体识别;深度神经网络;BiLSTM-CRF模型
学科专业：软件工程（专业学位）
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 数学知识网络研究现状
1.2.2 知识图谱构建技术研究现状
1.2.3 命名实体识别技术研究现状
1.2.4 知识图谱管理系统研究现状
1.3 主要研究内容
1.4 论文组织结构
第2章 相关理论和技术基础
2.1 学科理论
2.1.1 学科知识组成
2.1.2 学科知识点关系
2.1.3 学科知识特点
2.2 知识图谱
2.2.1 知识图谱概述
2.2.2 知识图谱构建相关技术
2.2.3 知识图谱管理系统相关技术
2.3 本章小结
第3章 系统需求分析
3.1 系统功能需求分析
3.1.1 系统总体功能需求分析
3.1.2 用户注册、登录模块需求分析
3.1.3 知识图谱构建模块需求分析
3.1.4 数据管理模块需求分析
3.1.5 数据检索模块需求分析
3.2 非功能需求分析
3.3 可行性分析
3.4 本章小结
第4章 系统总体设计
4.1 总体架构设计
4.2 系统功能结构设计
4.2.1 登录注册模块设计
4.2.2 知识图谱构建模块设计
4.2.3 数据检索模块设计
4.2.4 数据管理模块设计
4.2.5 数据存储模块设计
4.3 本章小结
第5章 关键技术
5.1 实体抽取
5.1.1 数据获取及预处理
5.1.2 实体识别
5.2 实验
5.2.1 实验环境
5.2.2 网络参数与实验方法
5.2.3 实验评价指标
5.2.4 实验结果与分析
5.3 本章小结
第6章 系统实现与测试
6.1 系统实现
6.1.1 数据爬取及预处理
6.1.2 知识抽取模块
6.1.3 登录注册模块
6.1.4 数据管理模块
6.1.5 数据检索模块
6.1.6 可视化处理功能实现
6.2 系统测试
6.2.1 功能测试
6.2.2 性能测试
6.3 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献