广西师范大学学报(哲学社会科学版) ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (2): 91-102.doi: 10.16088/j.issn.1001-6597.2026.02.010

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大模型重构数字教材:图谱向量融合增强与创新应用

詹泽慧1, 钟超诚1, 邝志杨2   

  1. 1.华南师范大学教育信息技术学院,广东 广州 510000;
    2.华南师范大学化学学院,广东 广州 510000
  • 收稿日期:2024-06-04 出版日期:2026-03-05 发布日期:2026-03-30
  • 作者简介:詹泽慧,华南师范大学教育信息技术学院教授、博士生导师,青年珠江学者,广东省习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员,广东省华南师范大学人工智能与智慧教育重点实验室副主任,粤港澳大湾区高校中小学STEAM教育联盟副主任,研究方向:人工智能与智慧教育、跨学科与创新教育。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金重点课题“课堂流媒体跨模态知识元协同解析与评估方法”(62237001);国家自然科学基金面上项目“基于事理图谱的计算思维智能导训模型及可解释性研究”(62277018);广东省哲学社会科学规划2024年度党的二十届三中全会精神研究专项“粤港澳大湾区教育协同创新机制研究”(GD24ESQ31)

Reconstructing Digital Textbooks with Large Models: Graph-Vector Fusion Enhancement and Innovative Applications

ZHAN Ze-hui1, ZHONG Chao-cheng1, KUANG Zhi-yang2   

  1. 1. School of Information Technology in Education, South China Normal University, Guangzhou 510000, China;
    2. School of Chemistry, South China Normal University, Guangzhou 510000, China
  • Received:2024-06-04 Online:2026-03-05 Published:2026-03-30

摘要: 数字教材经历了从1.0到5.0的发展演进,生成式人工智能的迅猛发展为数字教材变革带来新的技术可供性。然而,现有数字教材存在知识呈现线性化、学习支持同质化及评价反馈滞后等结构性问题。一种面向人机协同的AI数字教材开发概念框架和图谱向量融合增强的大模型嵌入式方案或能解决这一问题。该方案立足“多维表征—智能服务—协同应用”三层技术架构:在知识表征层,采用知识图谱与语义向量数据库相结合的混合表征,通过三元组抽取与向量化编码技术实现教材多模态数据融合;在智能服务层,设计基于大模型智能体的集群化服务系统,整合课程设计、学习诊断、对话引导等专业化智能体,形成模块化服务单元;在应用协同层,构建“人类主导—智能增强”的双向互动模型,提出教师与AI协同教学设计、学生与AI认知伙伴等三维应用场景。展望未来,构建教育专属大模型、重塑教材编制业态、加强人机协同伦理规制的发展路径,可为大语言模型赋能数字教材创新应用、推动教育高质量发展提供参考。

关键词: 数字教材, 知识图谱, 大语言模型, 图谱向量融合

Abstract: Digital textbooks have evolved from version 1.0 to 5.0. and the robust growth of generative artificial intelligence brings new technological affordances for the transformation of digital textbooks. However, there have been structural issues such as linear knowledge presentation, homogeneous learning support, and lagging evaluation feedback. A conceptual framework for developing AI-powered digital textbooks oriented towards human-machine collaboration and a large model embedded solution based on graph-vector fusion enhancement might well address such issues. This solution is based on a three-layer technical architecture of “multi-dimensional representation-intelligent service-collaborative application”: at the knowledge representation layer, a hybrid representation combining knowledge graphs and semantic vector databases is adopted, and multimodal data fusion in textbooks is achieved through triple extraction and vectorization encoding technologies; at the intelligent service layer, a clustered service system based on large model agents is designed that integrates specialized agents, including course design, learning diagnosis, and dialogue guidance, forming modular service units; at the application and collaboration layer, a bidirectional interaction model of “human-led, intelligence-enhanced” is constructed, and three-dimensional application scenarios are proposed, such as teacher-AI collaborative instructional design and student-AI cognitive partnership interaction. The future-visioned development pathways including building education-specific large models, reshaping the textbook compilation industry, and strengthening ethical regulation for human-machine collaboration can provide references for large language models empowering innovative applications of digital textbooks and promoting high-quality educational development.

Key words: digital textbooks, knowledge graph, large language model, graph-vector fusion

中图分类号:  G434

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