针对智慧教育面临的挑战性难题：教学资源到知识体系的转化、资源服务到智能导学的升华，创建了“资源知识化、知识体系化、画像全息化、导学个性化”的学习新范式，通过供给侧、需求侧协同创新，推动了从“资源中找知识学知识”到“知识森林个性智能导学”的跨越。
建立了由树叶表示碎片知识、树木表示某个主题、森林表示领域知识体系的知识森林形式逻辑和符号表示方法，实现了层次化、跨域知识体系的机器表征；发明了知识森林构建方法，将散、杂、乱的碎片知识融合生成知识森林；设计出拓扑演化和主题传播相结合的树木生成算法，复杂度从指数级下降为多项式级；提出“多维特征抽取、一致性配准、知识森林匹配”的线索识别算法，解决了多维线索的表征、对齐、消歧等问题。
研制出知识森林个性导学系统，应用于“国家教育资源公共服务云平台”，服务全国上千万学生，为解决老少边穷岛地区优质教育资源短缺做出贡献；新冠疫情期间，服务全国上亿师生，教育部批示：“关键时期，有大局观念，做出积极贡献”；构建了首个“一带一路”在线培训平台，被UNESCO评价为“中国方案”。
相关成果获得2018年国家级教学成果二等奖《首创教学质量实时监测大数据平台 打造采评督帮“四精模式”新课堂》、2018年陕西省科学技术一等奖《场景感知的知识地图导航移动学习关键技术及其应用》和2020年中国自动化学会科学技术进步特等奖《知识森林个性化智能导学技术及其重大应用》。
