初中物理知识图谱
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技能介绍
问题:碎片化的知识点,缺失的先修关系
初中物理教学的一个老问题是:知识被切成一节一节的,学生和老师都很难看清「学这个之前必须先会什么」。人教版 2024 修订版教材相对旧版做了大幅调整——八下第八章新增「同一直线上二力的合成」,九全第十三章顺序改为「比热容→分子动理论→内能」,第十四章以「能量的转化与守恒」开篇,第二十一章更名为「电磁波及其应用」。这些改动让旧的复习路线直接失效,而诊断「为什么听不懂」如果不知道前置依赖,就只能靠经验猜。
技能如何工作
该技能基于 Marble Skill Taxonomy 方法论,把人教版初中物理(依据《义务教育物理课程标准(2022 年版)》的 2024 修订版教材)拆解为细粒度微主题(micro-topics),每个主题是图谱中的一个节点,字段定义在 schema/topics.schema.json:
id:稳定标识,如ph_p12(ph_p为概念/程序类,ph_m为方法类)type:CONCEPTUAL(概念)/PROCEDURAL(程序)/REPRESENTATIONAL(表征)/META(方法)semester:按学期组织,取值8-up/8-down/9-upevidence:掌握证据与评估标准;standards:对应的课标条目
节点之间用先修依赖边连成一张有向无环图(DAG),边定义在 schema/dependencies.schema.json,包含 strength(hard 硬依赖,soft 软依赖,方法类先修记为 soft)和 reason(为什么需要该先修)。依赖边允许跨学期:prerequisiteId 可能指向其他学期文件夹中的主题,ID 全局唯一可直接解析。
用户输入按意图路由到四种模式:
- diagnose:读到「诊断」「错题」「薄弱」时,读
data/{term}/topics.json并结合dependencies.json追溯薄弱点的先修链 - learn:读到「学习」「理解」「思维导图」时,按学期或章节展示微主题与依赖,生成先修在前的学习路径
- generate:读到「出题」「练习」「考考我」时,从某个微主题出发,依据
evidence字段生成评估题 - 可视化:读到「图谱」「关系」时,打开
visualization.html交互探索
意图不确定时会直接反问:「你想诊断薄弱点、学习某个章节,还是练习出题?」
适用边界与注意点
- 完全离线:所有数据均为本地文件,技能不执行
clone/push或任何网络请求,只读取physics-tutor/目录下的data/与schema/ - 版本敏感:「2022」指的是《义务教育物理课程标准(2022 年版)》而非教材版本,对应教材是 2024 年秋季起使用的人教版 2024 修订版;使用旧教材的用户需注意章节差异
- 许可:结构 ODbL-1.0,内容 CC BY-SA 4.0,方法论引用 Marble Skill Taxonomy (v1) © Generative Spark, Inc.
使用场景
- 学生整理错题本时,需定位错误涉及的先修知识点(如力学薄弱回溯到八年级力的合成)
- 教师备课新章节(如九年级第十三章),需要按先修依赖关系生成学习路径与教学顺序
- 家长或家教想针对特定主题(如能量转化)出练习题,需依据课标证据生成评估题
- 教研员分析课程结构时,需可视化查看跨学期主题依赖关系(如电磁学与力学的关联)
适合人员
- 初中物理教师:需要依据课标与人教版2024教材,按先修关系规划教学顺序并生成学习路径
- 初三学生:做题或复习时遇到概念混淆,需定位自身知识链中的薄弱点并回溯补课
- 家教或辅导机构老师:想针对特定章节或错题出题,需快速生成符合课标证据的评估题
- 教研员或教育开发者:研究课程结构时,需可视化分析跨学期知识依赖关系