随着人工智能和智能制造的发展,为了进行人才储备,机器人教育逐步走进了中小学,并受到了国家、企业、学校等社会各界的关注。机器人教育本身具有学科交叉、理论联系实际的特点,有助于完善教育体系和培育面向未来、面向现代化的综合人才,因此推动机器人教育的深入发展具有重要意义。但与此同时,机器人教育的发展也存在一些问题。例如,由于各地各校条件差异较大,机器人教育课程的开设情况不尽相同;目前机器人教育内容依附于信息技术等学科,缺乏统一规范的大纲及教材,给校本课程的开发增加了难度;此外,机器人教育在校内多以社团或兴趣班为组织形式,以机器人竞赛为导向,学生的覆盖面有限且学习缺乏连贯性。本文以构建机器人教育知识图谱为研究目标,分析了机器人教育的特点及知识图谱构建的影响因素,并对中小学机器人教育知识图谱分别进行了模式层和数据层的设计,提出了适合中小学机器人教育知识图谱的构建方式并确定了构建目标。接下来基于Scrapy爬取机器人教育的图书目录信息并进行分词和抽取关键词,再根据分析处理好的数据在Protege进行本体构建,并利用BeautifulSoup爬取百度百科词条内容并进行信息抽取工作,最后用Neo4j进行了数据存储与可视化展示。完成中小学机器人教育知识图谱的构建后,本文探讨了其在教育教学中的应用,提出了基于知识图谱的初中机器人教育教学模式,并以“初识机器人”一课为案例进行了教学分析与设计。研究结果表明,把知识图谱运用到教育领域并构建中小学机器人教育知识图谱,可以清楚地揭示中小学机器人教育的完整学科结构和知识点之间的相互关系。这不仅有利于学生构建对学科结构的基本认知、整合碎片化知识并完善自身知识体系,从而促进学习的正迁移;而且可以为教师提供参考和借鉴,提升其备课效率和教学效果;此外,也可以在教学实践中不断对知识图谱进行完善。中小学机器人教育知识图谱的构建可以在一定程度上解决机器人教育教学实践中存在的问题,促进机器人教育的深入发展。