文 / 路文煥 李曉晴 張笑晗

在教育機(jī)構(gòu)或大學(xué)的教育過(guò)程中，課程是對(duì)教育目標(biāo)、教育內(nèi)容、教學(xué)活動(dòng)方式的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，是教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱等諸多方面實(shí)施過(guò)程的總和。實(shí)施課程智能化管理是加強(qiáng)學(xué)生理解整個(gè)課程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的關(guān)鍵問(wèn)題。而課程體系是將課程的各個(gè)構(gòu)成要素加以排列組合，使各個(gè)課程要素在動(dòng)態(tài)過(guò)程中同意指向課程體系目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。課程體系是一個(gè)多組分體系。它包含不同的利益相關(guān)者，如學(xué)生，教師和課程管理者。因此，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程和教育過(guò)程中，利益相關(guān)者之間實(shí)際上存在許多問(wèn)題，但目前這些問(wèn)題還沒(méi)有很好的解決方案。許多學(xué)者利用現(xiàn)代信息技術(shù)，尤其是人工智能技術(shù)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。

Aroyo 和Mizoguchi 闡述了如何根據(jù)課程結(jié)構(gòu)使用本體來(lái)支持課程內(nèi)容設(shè)計(jì)[1]。Stojanovi 使用本體來(lái)描述課程內(nèi)容，結(jié)構(gòu)以及前、后繼課程關(guān)系[2]并利用語(yǔ)義來(lái)實(shí)現(xiàn)基于Web 的在線(xiàn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的構(gòu)建[3]。Baldoni 使用雙層模型來(lái)描述課程，以滿(mǎn)足課程模型構(gòu)建中的規(guī)則和約束條件[4]。這些工作都試圖將知識(shí)形式化和系統(tǒng)化，為領(lǐng)域概念提供統(tǒng)一的認(rèn)知。然而，整個(gè)課程體系中并沒(méi)有本體模型包含我們所知的三個(gè)利益相關(guān)者。

本文描述了本體感知課程咨詢(xún)系統(tǒng)(On2C)，它是一個(gè)用于智能課程表示和管理的智能可視化工具。該系統(tǒng)為用戶(hù)提供形式化的、詳細(xì)的和值得信賴(lài)的課程信息，為用戶(hù)獲取課程內(nèi)容、選擇課程、根據(jù)研究領(lǐng)域制定學(xué)習(xí)路徑，以及課程管理者設(shè)計(jì)課程提供了依據(jù)。為了支持這個(gè)系統(tǒng)，本文還描述了一個(gè)基于課程的本體模型來(lái)表示課程的構(gòu)建和課程信息的概念化，促進(jìn)課程信息、利益相關(guān)者的需求共享和重用，以及多個(gè)利益相關(guān)者之間的明確理解。

課程知識(shí)庫(kù)管理的問(wèn)題

大學(xué)依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)往往將大學(xué)課程分為必修課和選修課。學(xué)校對(duì)必修課程一般有統(tǒng)一的要求和安排。選修課程則根據(jù)學(xué)生個(gè)人興趣或?qū)I(yè)需要自由選擇修習(xí)。然而，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，即使有傳統(tǒng)的指導(dǎo)材料或課程描述，仍然無(wú)法準(zhǔn)確地選擇合適的課程。由于課程名稱(chēng)的模糊性，學(xué)生可能只看課程名稱(chēng)而產(chǎn)生誤解。同時(shí)，課程往往缺乏對(duì)其與職業(yè)規(guī)劃或特定專(zhuān)業(yè)之間關(guān)系的明確描述。例如，如果只提供課程名稱(chēng)“信息系統(tǒng)”，不同學(xué)生可能對(duì)此有不同的理解。有些同學(xué)可能認(rèn)為該課程是信號(hào)與信息處理系統(tǒng)的課程；而另一些同學(xué)可能認(rèn)為是關(guān)于軟件信息系統(tǒng)的課程。因此，學(xué)生因?yàn)閷?duì)課程內(nèi)容的誤解和對(duì)今后發(fā)展方向規(guī)劃的缺乏，造成選課的盲目性與隨意性。此外，由于沒(méi)有學(xué)習(xí)某些選修課程的先修課程，從而缺乏該課程的基本知識(shí)，造成了學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)不合理，最終將會(huì)降低教育質(zhì)量。

對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，由于缺少共享課程的信息平臺(tái)，導(dǎo)致只掌握有關(guān)自己課程的信息，沒(méi)有其他人的課程信息，無(wú)法與其他課程之間進(jìn)行協(xié)作。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師可能會(huì)反復(fù)教授學(xué)生已經(jīng)在其他課程中學(xué)到的知識(shí)，或者錯(cuò)過(guò)了一些他們認(rèn)為學(xué)生在課程之前應(yīng)學(xué)到，而實(shí)際上并沒(méi)有學(xué)到的知識(shí)，影響教學(xué)質(zhì)量。

如圖1 所示，利益相關(guān)者之間的互動(dòng)模式是鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。每個(gè)角色都沒(méi)有充分發(fā)揮各自在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的作用。對(duì)于課程管理者，他們只能接受教師的反饋意見(jiàn)，并根據(jù)反饋調(diào)整課程設(shè)計(jì)。學(xué)生不能參加課程設(shè)計(jì)過(guò)程，被動(dòng)地接受課程，因此，課程設(shè)計(jì)過(guò)程中缺少充足的信息來(lái)源和支撐信息。更重要的是，課程設(shè)計(jì)中還存在著不可共享的概念化問(wèn)題，從而阻礙了課程設(shè)計(jì)。

基于上述描述，本文致力于解決以下問(wèn)題：

圖 1 傳統(tǒng)課程管理系統(tǒng)

1.并非所有利益相關(guān)者都參與課程設(shè)計(jì)和管理。特別是，缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性和整體學(xué)習(xí)規(guī)劃的學(xué)生。

2.缺乏通俗易懂、可分享重用的概念化框架。由于利益相關(guān)者之間存在差異，需要建立課程設(shè)計(jì)和管理的共享系統(tǒng)，從而更好地協(xié)調(diào)各個(gè)利益相關(guān)者，滿(mǎn)足特定需求。

3.缺乏可信賴(lài)的且明確清晰無(wú)歧義的課程描述。利益相關(guān)者，尤其是學(xué)生，對(duì)課程沒(méi)有充分的理解，因此需要依據(jù)明確清晰的課程描述來(lái)選擇所需課程。

4.缺乏不同課程之間的聯(lián)系和映射。選修課程和必修課程之間存在一定的銜接問(wèn)題。此外，學(xué)生往往需要利用課程之間的聯(lián)系和映射，為大學(xué)的整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程制定各自的學(xué)習(xí)路徑。

本體感知課程咨詢(xún)系統(tǒng) (On2C)

為解決上述問(wèn)題，我們針對(duì)不同的利益相關(guān)者設(shè)計(jì)了本體感知課程咨詢(xún)系統(tǒng)(On2C)，如圖2 所示。課程維護(hù)是一個(gè)隨時(shí)間變化的過(guò)程，包含課程信息的表示，課程大綱的變化等，是提高教育質(zhì)量的最有效方法之一。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，高校為了跟上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，不斷改變課程內(nèi)容和課程設(shè)置。因此，大學(xué)應(yīng)該向所有利益相關(guān)者提供明確且準(zhǔn)確的課程信息。

圖 2 課程體系與利益相關(guān)者

與傳統(tǒng)的課程管理系統(tǒng)（如電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的高校官方網(wǎng)站）相比，On2C 系統(tǒng)是一個(gè)可視化的智能系統(tǒng)，為利益相關(guān)者提供了課程設(shè)計(jì)和服務(wù)咨詢(xún)的功能。傳統(tǒng)的課程管理系統(tǒng)只描述基本的課程信息和重要的通知,并且始終由系統(tǒng)管理員和課程管理者控制，因此缺乏其他利益相關(guān)者的參與和反饋。而On2C 系統(tǒng)關(guān)注了利益相關(guān)者的特定需求，在課程體系展示、管理以及學(xué)生選擇課程等各個(gè)情景下體現(xiàn)出全面而高效的功能。圖3 顯示了每個(gè)用戶(hù)的典型功能：對(duì)于學(xué)生，它主要提供服務(wù)，包括年級(jí)維護(hù)，電子學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)計(jì)劃咨詢(xún)；對(duì)于教師，支持教師在一定課程范圍內(nèi)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)；同樣的，支持課程管理者的課程設(shè)計(jì)。On2C 系統(tǒng)是由兩部分組成：課程管理系統(tǒng)（CMS）和課程本體。

圖 3 On2C 系統(tǒng)

課程管理系統(tǒng)（CMS）

CMS 是一個(gè)包含三種工具的課程管理系統(tǒng)，基于各個(gè)利益相關(guān)者的需求，對(duì)課程體系中所涉及到的知識(shí)進(jìn)行概念化建模、形式化表示。即學(xué)生建模工具、課程編寫(xiě)工具和課程授權(quán)工具。學(xué)生建模工具能夠模擬學(xué)生狀態(tài)，如學(xué)習(xí)風(fēng)格、年級(jí)信息、知識(shí)儲(chǔ)備情況，以及所處學(xué)習(xí)過(guò)程中的階段。該工具能夠使教師合理安排課程內(nèi)容，分配特定任務(wù)或項(xiàng)目作為學(xué)生自適應(yīng)學(xué)習(xí)的參考。課程編寫(xiě)工具允許課程管理者和教師通過(guò)學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)進(jìn)度來(lái)控制課程和班級(jí)的進(jìn)展。課程授權(quán)工具用于根據(jù)特定用戶(hù)為課程內(nèi)容和工具分配特定的訪問(wèn)權(quán)限。

課程體系的本體模型

課程體系是一個(gè)復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)庫(kù)，關(guān)系到每一位教師、學(xué)生和課程管理者的工作和學(xué)習(xí)，然而目前還沒(méi)有一個(gè)形式化的、集成的本體模型來(lái)表示課程體系。以下分兩個(gè)階段介紹課程體系的本體模型，包括課程模型和利益相關(guān)者模型。

課程模型

課程是課程體系中最重要、最復(fù)雜的構(gòu)成。在課程本體構(gòu)建之前，對(duì)課程進(jìn)行編排，選取課程的決定屬性，并根據(jù)利益相關(guān)者的焦點(diǎn)和軟件工程的特點(diǎn)，列舉這些屬性。

在課程模型中，有一些與其他模型不同的基本屬性。下面對(duì)課程屬性（Property of Course）、課程類(lèi)別（Category of Course）、教學(xué)模塊（Teaching Module）、研究領(lǐng)域（Research Filed）和評(píng)估方法(Evaluation Criteria)這五個(gè)基本屬性展開(kāi)闡述：

1. 課 程 屬 性（Property of Course）

表示學(xué)生是否必須選修此課程才能達(dá)到畢業(yè)要求。其子概念為“必修課”和“選修課”。

2.課程類(lèi)別（Category of Course）

基于課程內(nèi)容，該課程在整個(gè)課程體系中所扮演的角色。它的八個(gè)子概念是：

課程項(xiàng)目：該課程在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫姘l(fā)揮作用，如“專(zhuān)業(yè)核心”、“研究與創(chuàng)新”等課程。

實(shí)習(xí)課程： 該課程要求學(xué)生根據(jù)在本課程中已學(xué)到的知識(shí)去公司或者相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)習(xí)，從而加深知識(shí)認(rèn)知，提高知識(shí)運(yùn)用能力。

畢業(yè)論文：說(shuō)明本課程是一個(gè)完結(jié)項(xiàng)目，也是教學(xué)的一個(gè)總結(jié)。通過(guò)畢業(yè)論文，學(xué)生可以利用所學(xué)的知識(shí)和技能進(jìn)行全面、系統(tǒng)的實(shí)踐。

公共課程：學(xué)校依據(jù)學(xué)校性質(zhì)、類(lèi)別以及辦學(xué)理念對(duì)某些學(xué)科設(shè)置基礎(chǔ)和共同要求，所有選此類(lèi)課程的學(xué)生需要達(dá)到這基礎(chǔ)要求。

研究與創(chuàng)新：該課程主要為學(xué)生提供本專(zhuān)業(yè)的新興知識(shí)和前沿技術(shù)信息，這些信息無(wú)法從其他課程中獲取。

學(xué)科基礎(chǔ)：該課程提供了學(xué)生學(xué)習(xí)“專(zhuān)業(yè)核心”和“專(zhuān)業(yè)選修”課程所需的基礎(chǔ)知識(shí)。

專(zhuān)業(yè)核心：該課程是課程體系中居于核心位置的具有生成力的課程，即主干科目。它與其他課程形成有機(jī)的、內(nèi)在的聯(lián)系，是進(jìn)一步專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)所必需的。

專(zhuān)業(yè)選修：該課程是專(zhuān)為本專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的，是高度專(zhuān)業(yè)化的課程。

圖 4 課程系統(tǒng)的利益相關(guān)者模型

3.教學(xué)模塊（Teaching Module）

課程內(nèi)容的微觀層面，是教師和學(xué)生最感興趣的屬性。因?yàn)樵谡麄€(gè)教學(xué)過(guò)程中，課程內(nèi)容始終是重點(diǎn)。每個(gè)“教學(xué)模塊”都有“要求等級(jí)”：包含“理解”、“掌握”和“熟練應(yīng)用理論”。教師和學(xué)生可以根據(jù)“教學(xué)模塊”的“要求等級(jí)”來(lái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)和行為。本模塊還提供了與“教學(xué)模塊”相關(guān)的課程教材，方便學(xué)生做好課前準(zhǔn)備。

4.研究領(lǐng)域（Research Filed）

表明該課程知識(shí)所涉及的行業(yè)或者研究方向。這個(gè)屬性?xún)H用于選修課程。依據(jù)課程的“研究領(lǐng)域”以及學(xué)生各自未來(lái)想要從事的研究領(lǐng)域，可以更有方向性地制定各自的學(xué)習(xí)計(jì)劃，尤其是“專(zhuān)業(yè)選修”類(lèi)別課程的選擇。

5.評(píng)估方法(Evaluation Criteria)

這是用于評(píng)估學(xué)生本課程的參考點(diǎn)或規(guī)則。它包含兩個(gè)屬性：“評(píng)估方法”和“比例”。“評(píng)估方法”有五種?！氨壤北硎疚宸N“評(píng)估方法”各自所占的比例。不同的課程所對(duì)應(yīng)的比重是不同的。例如：評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)= 課后作業(yè)×10% +實(shí)驗(yàn)×20%+期中考試×35% +期末考試×35%。

課程模式側(cè)重于利益相關(guān)者的關(guān)注點(diǎn)，在教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中提供一些參考。對(duì)于教師，可以準(zhǔn)確地獲取課程內(nèi)容，制定和調(diào)整教學(xué)計(jì)劃與教學(xué)進(jìn)度；對(duì)于學(xué)生，可以有效地制定整個(gè)學(xué)習(xí)計(jì)劃和準(zhǔn)備課程的先修知識(shí)背景，對(duì)于課程管理者，在課程大綱和培養(yǎng)方案的制定及版本更迭過(guò)程中，使用形式化的、完整的課程模型有助于在不同成員間進(jìn)行課程知識(shí)的共享和重用，從而使課程體系結(jié)構(gòu)更加合理、高效。此外，在此課程模式的基礎(chǔ)上，對(duì)課程進(jìn)行統(tǒng)一、規(guī)范的表述，消除理解差異，建立具有一定標(biāo)準(zhǔn)的共享體系。

利益相關(guān)者模型

利益相關(guān)者是教育過(guò)程的參與者，也是On2C 系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象。根據(jù)課程，不同的利益相關(guān)者可以在教育過(guò)程中相互聯(lián)系，就像教師和學(xué)生根據(jù)課程有教與學(xué)的關(guān)系。 因此，需要使用本體模型分析課程與三個(gè)不同利益相關(guān)者之間的關(guān)系，以構(gòu)建On2C 系統(tǒng)，促進(jìn)課程管理，尤其是課程描述和課程演化處理。以下描述了利益相關(guān)者的屬性，與課程的關(guān)系以及他們?cè)谡n程維護(hù)系統(tǒng)中的互動(dòng)。

課程設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和管理涉及不同的利益相關(guān)者，其中包括“學(xué)生”、“教師”和“課程管理者”。如圖4 所示。他們通過(guò)“課程”存在很多聯(lián)系。“學(xué)生”和“教師”存在教與學(xué)的關(guān)系。 “學(xué)生”和“課程”還有一些其他聯(lián)系，如“年級(jí)”和“成績(jī)單”?！俺煽?jī)單”是學(xué)生向課程管理者反饋的一部分。在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中，“學(xué)生”、“教師”和“課程管理者”彼此建立聯(lián)系。他們可以向“課程管理者”反饋教學(xué)成果，如課程成績(jī)和課程建議。隨后“課程管理者”可以根據(jù)他們的反饋設(shè)計(jì)或管理課程。根據(jù)這種利益相關(guān)者的模型，可以在利益相關(guān)者之間建立更加清晰的關(guān)系，更好地設(shè)計(jì)On2C 系統(tǒng)中課程和用戶(hù)交互的描述方法。

圖5 改進(jìn)的課程體系維護(hù)系統(tǒng)中個(gè)角色間的協(xié)作

在課程維護(hù)系統(tǒng)中，三個(gè)不同的利益相關(guān)者是主要的參與者。 圖5 顯示了On2C系統(tǒng)中利益相關(guān)者之間的相互作用。與圖1 所示的傳統(tǒng)課程維護(hù)系統(tǒng)相比，在改進(jìn)的課程維護(hù)系統(tǒng)中，學(xué)生和教師作為一個(gè)整體角色與課程管理者互動(dòng)，支持課程管理者進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。 學(xué)生和教師之間開(kāi)展相互的教學(xué)活動(dòng)，其中包括課業(yè)成績(jī)和作業(yè)情況的教學(xué)反饋，同時(shí)，這恰恰又支持了課程管理者的工作開(kāi)展，使課程體系的設(shè)置和更新有據(jù)可依。 通過(guò)這種方式，所有的利益相關(guān)者都可以參與On2C系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)和維護(hù)過(guò)程，這種方式可以為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，甚至還為課程體系的設(shè)置和完善提供了良好的支撐。