作战指挥教材知识图谱构建研究

关键词：作战指挥；教材；知识图谱

0 引言

教材作为人类知识的主要载体，其内容和形式直接影响能力培养、教学效果和学习效率。高质量教材体系的建设是一个全面而复杂的过程，涉及多个方面的内容和目标。教材体系可按教育阶段、内容形式和学科体系等方式进行分类，系统化、规范化的一套教材及其管理机制对学科专业建设具有重要影响。知识图谱（Knowledge Graph） 作为知识组织和知识表示的新技术，已在多个领域显现出强大的专业知识信息整合能力和智能检索能力。知识图谱在教育领域的研究由来已久，研究范围包括基于知识图谱的新型教材建设[1]、学科核心素养发展导向的教育领域知识图谱构建[2]、基于知识图谱的教育数字化转型，以及基于知识图谱的增强型混合式学习的教学实践与思考[3]等。面向不同教育层次的知识图谱是实现个性化授导的基础，也是教育人工智能领域需要优先开展的基础性工作[4]。

本文主要从横向和纵向两个维度考虑作战指挥教材体系的构建。横向维度关注单本教材的建设，纵向维度则涉及教材对应课程的学科专业体系。通过梳理教材建设与专业课程教材之间的逻辑关系，构建军队院校作战指挥教材的知识图谱，探索基于知识图谱的教材建设管理、教材体系研究和智能化学习辅助，为作战指挥教材的发展提供新的视角和解决方案。

1 作战指挥教材分析

作战指挥是指挥员及其指挥机关对所属部队实施作战的过程。作战指挥教材是指面向教育教学和军事学科发展需求，用于支撑教学大纲中明确的“作战指挥”课程板块教学的教材。这些教材遵循人才培养和作战指挥能力生成的规律，突出学科知识体系和作战基本理论，重点阐述各层级、各领域作战指挥的基本内容、程序和方法，体现院校教育的系统性、完整性和基础性，为打牢各级指挥员的作战指挥基本功提供有力支撑。

作战指挥教材可以从多个角度进行分类。从地位和作用角度分为核心教材、基本教材和拓展教材；从教育阶段的角度分为本科阶段教材、研究生阶段教材、初级培训阶段教材等；从内容的角度分为理论教材和实践教材；从学科分类的角度分为战略指挥教材、战役指挥教材、战术教材和保障教材。

教材体系是指用统一的观点来处理整个教学内容，因此可按照教育和培训阶段构建教材架构，包括专科高等教育、本科高等教育、研究生教育等。各教育和培训阶段可选取指挥相关专业，并继续选取用于支撑“作战指挥”课程模块教学的教材，战略、联合指挥、战术和保障类教材全面覆盖，从而构成相对完整的作战指挥教材体系。

在教材体系的梳理中，需要考虑两个维度。一是横向，即单本教材建设周期的维度，从申报、审批、编写、审定到教材使用、评估反馈和更新的整个过程形成的体系；二是纵向，即从教材对应课程的学科专业维度，形成教材知识点对学科知识点的涵盖和衔接等体系。

1.1 教材建设周期维度

作战指挥教材的建设生命周期包括教材申报、教材编写、教材审定、教材使用、教材评价反馈和教材更新等环节，如图1所示。

教材申报：是教材使用单位根据教学大纲、人才培养方案和课程教学计划等，明确教材适用对象、适用阶段及教学目标，深入调研分析学员需求、教育政策及学科发展趋势等因素，并向上级教材管理单位提出教材建设申请。

教材编写：包括教材编写计划的制定、教材大纲的编写、内容的撰写、自审和修订，是教材建设周期的核心阶段。应由教学经验丰富且具备深厚学术背景的专家担任主编，组建编写团队，根据编写依据进行撰写。编写过程需经历多次修改和完善。

教材审定：是在教材编写完成后，由本学科专业的专家和教材建设专家进行综合审定，严格按照编写标准和程序，以确保教材质量。

教材使用：是在审定通过后，投入实际教学中。新投入教学中的教材必须经过2到3轮教学实践检验，才能趋于稳定。

评价反馈：是在教材使用过程中，通过收集和分析教员及学员对教材的使用感受、问题和质量等方面的反馈信息，建立评价指标，对教材内容和质量进行监督和评估。通过评估现有教材的结构、逻辑性和可读性，确保教材内容的系统性和连贯性，并监控教材使用情况。一般教材评价指标包括教材内容结构、适用性、知识的全面性、准确性及深度、是否符合心理发展规律、学员能否通过教材掌握基本理论和技能、以及教材的呈现和配套资源等。

教材更新：是在评价反馈机制的基础上，针对使用过程中收集的问题和建议，对教学内容的逻辑性、实用性和实时性等方面进行持续的改进、修订和更新。

1.2 学科专业维度

不同教材内容之间的内在联系和顺序安排，确保了教学内容的连贯性、系统性和递进性，为学科专业和课程的培养目标提供支撑，有助于学员逐步构建知识体系。具体体现在以下几个方面：

1） 层次性。教材知识点按照由浅入深的层次进行组织，例如，先讲解基础理论，再深入高级理论；先教授简单技能，再进行技能进阶。此外，不同级别的教材也存在层次关系，以适应不同阶段能力培训目标的需求。

2） 顺序性。教材的顺序性体现在教材内容的安排上，按照逻辑顺序进行组织，并且先修教材为后续教材提供基础知识。

3） 关联性。不同教材之间可能存在内容交叉和联系。理顺教材间的关联性可以帮助学员理解知识点之间的内在联系，促进综合思维和能力的发展。

4） 递进性。教材内容的设计应体现知识和技能的递进发展，促进学员在原有基础上的拓展和深化，逐步建立知识体系结构，形成系统化的认知。

5） 互补性。教材之间可能存在互补关系，例如，理论教材与实践教材的结合，或不同视角和方法的教材相互补充，以提升学员对同一问题的理解深度和广度。

军队院校作战指挥教材涉及作战指挥相关专业，包括战术、指挥和装备等多类课程。从教育阶段的角度对作战指挥相关专业进行体系梳理，各教育阶段再按照专业进行细分，各专业再按课程模块进行再细分，直到具体课程使用的具体教材。

2 作战指挥教材知识图谱介绍

2.1 教材知识图谱

知识图谱的概念最早由Google于2012年提出，主要用于完善搜索引擎。它是一种基于图的数据结构，由节点（Point） 和边（Edge） 组成[5]。每个节点表示一个“实体”，而每条边则表示实体与实体之间的“关系”。知识图谱本质上是一种语义网络，使用符号形式结构化地描述物理世界中的概念及其相互关系，如图2 所示。

知识图谱的基本元素包括实体（Entity） 、关系（Re⁃lation） 和属性（Attribute） 。实体之间通过关系相互联结，形成复杂的网络结构。三元组是构建知识图谱的核心，通常表示为<实体，关系，实体>或<实体，属性，属性值>的形式。通过三元组的组合和推导，可以建立实体之间的关系和属性，从而构建出知识图谱的结构。其中，实体和属性值构成节点，关系和属性构成边。关系和属性之间没有明显的界限，根据应用场景和分析算法，两者可以相互转换。形式化描述为：知识图谱G由模式图Gs、数据图Gd以及两者之间的关系R组成。

其中，Ns表示类（节点）的集合，Es表示属性（边）的集合，例如rdfs：subClassOf、rdfs：equivalentClass；Nd表示实例（实体）和字符串（属性值）节点的集合，Ed表示边的集合。Ns对应知识图谱中的概念，Nd对应知识图谱中的实体，Ed对应知识图谱中的关系，连接两个节点表示一条三元组事实，例如。

知识图谱一般分为通用知识图谱和领域知识图谱。通用知识图谱是一个通用知识的结构化知识库，包含了大量的事实性知识、概念性知识和词汇性知识，覆盖面广，适用于多种领域和应用场景。领域知识图谱，也称为行业知识图谱或垂直知识图谱[6]，是特定领域的知识库，例如金融知识图谱、医疗知识图谱、教育知识图谱等。其构建需要基于领域数据，具备领域特征和严格的数据模式，必须对该领域知识的深度和准确性有充分的理解。因此，领域知识图谱通常具有更专业的知识结构和更详细的领域细节。

教材知识图谱通过结构化的知识表示和智能检索技术，极大地提升了教材的可管理性和教学的个性化水平，为教育领域的数字化转型提供了有力支持。教材知识图谱是教育行业的领域知识图谱，利用知识图谱技术重构和展示教材体系的工具。它将教材建设内容、学科专业、课程教材及教材知识点等视为构建知识图谱的实体，将知识点之间的包含关系、课程教材间的衔接关系及教材建设流程视为知识图谱的关系。教材、知识点及其关系被视为三元组，通过图形化方式组织教材体系，最终形成语义网。教材知识图谱不仅能够提高教学效率和质量，还提供个性化学习体验，支持智能教育模式，优化教材内容，建设新型教材，并促进教育资源的共享，从而推动教学领域的数字化转型。例如，许斌[7]提出的基础教育知识图谱在智慧教育中的应用之一为知识链接，可以通过教材知识图谱将某一知识点链接到各类教材中，查看不同层次和类型教材中的相关关系，从而促进学员完善自身的知识体系。

2.2 作战指挥教材知识图谱应用

作战指挥教材知识图谱为军事教育和训练提供了创新的支持工具[8]，特别是在提高教学效果、促进知识理解和应用等方面。应用模式不仅需要紧密结合作战指挥的实际需求，还要充分考虑教学过程中的认知规律。作战指挥类教材知识图谱主要应用在两个方面，面向教学工作和面向教学管理工作。如图3所示。

2.2.1 面向教学工作

针对作战指挥教材的复杂性，构建结构化、可视化的知识体系能够帮助学员更好地理解和掌握作战指挥知识，并在脑海中系统形成作战指挥的整体结构。通过利用作战指挥知识图谱中的脉络体系，并根据学员的知识背景、学习进度和兴趣提供定制化的学习路径，引导学员逐步深入学习，实现从理论到实践的有效转化。

2.2.2 面向教学管理工作

在教学管理层面，知识图谱可以实现教材内容的高效管理和应用，提升教学内容的组织性和系统性，同时促进教学资源的共享和再利用。具体措施包括：

1） 知识点分类。对作战指挥教材内容进行细致的分类，例如战术原理、指挥流程、案例分析、装备保障等，从而形成一个清晰的分类体系。

2） 教材内容标准化。对每个分类下的知识点进行标准化处理，包括统一术语、概念解释和知识点结构，确保知识内容的一致性和准确性。

3） 教材体系分析。对现有的作战指挥教材体系进行深入分析，以确保教材内容的全面性和系统性，识别可能存在的知识空白或重复，从而为教材的优化和更新提供科学依据。

4） 教材体系合理性分析。在教学管理工作中，确保教材体系在内容、结构和教学目标方面的合理性，以为学员提供高效、系统的学习体验。

3 作战指挥教材知识图谱构建

作战指挥教材知识图谱的构建过程主要分为三个部分：知识建模、知识抽取和知识融合。

3.1 知识建模

在作战指挥教材知识图谱构建过程中[5]，主要包含以下步骤：

首先，构建作战指挥教材知识图谱的模式层，通过结合专家知识，采用自上而下的方法构建教材本体，并定义概念类及其相互之间的关系。

其次，进行知识抽取工作，从教材中提取作战指挥相关的知识三元组，并将其存储在图数据库中。

最后，开展知识融合工作，并实现可视化展示，从而构建出科学完整的作战指挥教材知识图谱。

1） 模式层。知识图谱的概念模型，对数据层进行规范和约束，可以采用本体作为知识图谱的模式层。

2） 数据层。是本体的实例，知识以（实体1，关系，实体2） 或（实体3，属性，属性值）的三元组形式存储。

知识建模即为构建知识图谱的模式层，如图4所示。通过这种结构，可以有效地管理和利用作战指挥教材的知识，提升教学质量和管理效率。