《智慧水务知识图谱课程》建设方案：构建“AI+数字化”知识体系

如何将学校里学的理论，转化为解决实际问题的能力？踏入水务行业或面临转型，又如何快速构建起匹配未来需求的“AI+数字化”知识体系？北京欧倍尔《智慧水务知识图谱课程》融合知识图谱与人工智能技术，构建系统化智慧水务课程体系。通过虚拟仿真软件等教学资源，助力学生深入理解智慧水务概念、技术及应用，培养学生在智慧水务领域的实践与创新能力，以满足行业对高素质水务人才的需求。

一、课程特色

1、 知识图谱驱动的个性化学习路径

根据学生的知识基础和学习进度，知识图谱为每个学生生成个性化的学习路径，帮助学生高效学习。

2、AI技术贯穿全流程

从课前准备到课后优化，AI技术全程辅助教学，包括智能预习系统、教师备课辅助、课堂行为分析、实验辅助、报告批改等，提升教学效率和质量。

3、虚拟仿真与实践相结合

通过引入虚拟仿真软件（如典型污水处理厂3D虚拟现实认识实习仿真软件、给水工程3D虚拟现实仿真软件、城市室内外给排水管网设计虚拟仿真软件等），学生可以在虚拟环境中进行实验操作，熟悉检测流程和设备操作，增强实践能力。

4、跨学科融合

课程内容不仅涵盖智慧水务的专业知识，还融入了智慧水务资源库中多学科的知识和技能，培养学生的跨学科思维和综合应用能力。

二、课程资源梳理

1、教学课件

多媒体教学课件，包括文字、图片、3D动画、视频等多种元素，使教学内容更加生动形象，易于学生理解和接受。

将教学课件上传至智慧教学平台，学生可以随时随地进行在线学习和复习，提高学习效果。

2、教学视频

教学视频，包括课程讲解视频、实验操作视频、案例分析视频等，满足不同学生的学习需求。

3、电子教材

辅助编写电子教材，整合课程相关的教学内容、参考资料、习题答案等资源，方便学生进行自主学习。

4、在线题库

建立在线题库，涵盖课程的各个知识点，题型包括选择题、填空题、简答题、判断题等。

利用智能组卷技术，根据教学大纲和考试要求，自动生成试卷，实现在线考试、作业布置、课后练习等功能。

在线题库具有自动批改、成绩分析、错题记录等功能，帮助学生及时了解自己的学习情况，教师也可以根据学生的学习情况及时调整教学策略。

三、多维图谱体系

1、问题图谱

根据问题的层次，明确学生需要具备的能力。

基础问题：要求学生具备知识理解能力，能够准确阐述智慧水务的基本概念、原理等。

应用问题：要求实践操作能力，能够运用智慧水务技术解决实际问题。

综合问题：需要问题解决能力和综合应用能力。

示例：

对于“如何在智慧水务系统设计中平衡技术创新与成本控制？”这一综合问题，学生需要具备能够对多种技术方案进行评估、优化，并合理控制成本的能力（问题解决能力和综合应用能力）。

2、能力图谱

通过图形化的方式展示能力之间的关系，使学生能够直观地看到自己的能力提升路径。

系统自动分析学生对于课程的学习痕迹，包括包括学习进度、难点掌握情况以及学习偏好等形成学生个人能力画像并进行智能解读，根据独特的学习需求和学习情况，AI智能生成并形成一条定制化的学习路径，针对性进行查缺补漏，实现全面能力发展。

3、思政图谱

深入挖掘智慧水务课程中的思政元素，如科学精神、创新意识、责任意识和团队协作精神等。例如，在虚拟仿真教学中，要求学生严格按照操作规程进行智慧水务系统的调试与管理，注重数据的精确性与完整性，培养严谨的科学态度和职业诚信意识。

4、课堂图谱

通过结构化的图形展示，清晰呈现课堂的名称、单元及知识点分布，让教师能够直观地管理和调整教学内容并进行智能分析。

在课堂未开始前，教师可以灵活地添加、删除或修改知识点和单元，轻松应对教学需求的变化。一旦课堂开放，内容将锁定，确保教学过程的稳定性。

四、虚拟仿真软件应用

1、典型污水处理厂3D虚拟现实认识实习仿真软件

该软件可模拟厂区设备及构筑物的结构和工作原理，学生可以通过调整设备参数，观察设备运行状态的变化，理解污水处理工艺的运行机制。

2、城市给水处理仿真软件

该软件可模拟给水处理工艺的操作和运行过程，学生可以通过调整工艺参数，观察水处理流程的变化，理解给水处理的原理。

3、城市室内外给排水管网设计虚拟仿真软件

该软件可模拟城市室内外给排水管网的设计和运行过程，学生可以通过调整设计参数，观察给排水管网的变化，理解城市室内外给排水管网的设计原理。

4、水环境监测与治理职业技能软件

该软件可模拟区域环境现场检测的操作和流程，学生可以通过调整检测参数，观察区域环境（水质、土壤、大气）检测的变化，理解区域环境现场检测的原理。

5、海绵城市虚拟仿真软件

该软件可模拟海绵城市的设计和降雨过程，学生可以通过调整建模参数（如汇水面积、管道、LID设施等），观察海绵城市系统在不同条件下的运行效果，理解海绵城市的设计原理。

北京欧倍尔设计《智慧水务知识图谱课程》时，采取了层层递进的“理实一体”思路，以确保学生能够系统地掌握理论知识，并通过虚拟仿真与实践操作深化理解。

课程实现全流程学科大模型加持：智慧平台采集数据、AI生成能力画像、图谱系统规范关联、智能定位知识盲区、定制优化学习路径，助力打造教学教学新范式。