馬友忠

摘 要：課程知識(shí)圖譜是實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)和教育數(shù)字化的重要途徑，對(duì)改善教學(xué)效果、提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量具有重要作用。當(dāng)前，課程知識(shí)圖譜的構(gòu)建與應(yīng)用仍面臨課程資源多模態(tài)特性、課程資源更新頻繁、質(zhì)量控制要求嚴(yán)格、知識(shí)種類形式多樣等諸多挑戰(zhàn)。而基于課程知識(shí)圖譜的智慧教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)由“點(diǎn)狀”知識(shí)教學(xué)向“網(wǎng)狀”知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變、由“順序”知識(shí)教學(xué)向“非線性”知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變以及由“平面式”知識(shí)教學(xué)向“立體式”知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變。同時(shí)，基于課程知識(shí)圖譜可以輔助新形態(tài)教材建設(shè)，實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)評(píng)價(jià)，支持個(gè)性化精準(zhǔn)教學(xué)和實(shí)現(xiàn)智能問(wèn)答服務(wù)，從而助力課程知識(shí)點(diǎn)查詢、知識(shí)關(guān)聯(lián)查詢、課程知識(shí)資源推薦、個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑推薦等，推動(dòng)以智慧教學(xué)為中心的育人模式創(chuàng)新性探索，構(gòu)建個(gè)性化、多樣化、終身化的智慧教學(xué)新生態(tài)。

關(guān)鍵詞：課程知識(shí)圖譜;智慧教學(xué);教育新基建;精準(zhǔn)教學(xué)

為全面貫徹落實(shí)《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》要求，《河南省“十四五”教育事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確指出，大力實(shí)施智慧教育示范引領(lǐng)工程，高質(zhì)量推進(jìn)本科高校智慧教學(xué)三年行動(dòng)計(jì)劃，充分發(fā)揮智慧教學(xué)在高等教育人才培養(yǎng)過(guò)程中的重要作用。課程知識(shí)圖譜作為一種規(guī)模巨大、在知識(shí)點(diǎn)與教學(xué)資源之間建立連接的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的充分細(xì)化和有效重組，既能改善教學(xué)效果，又能助力智慧教育體系的構(gòu)建。智慧教學(xué)資源建設(shè)是智慧教學(xué)的核心和關(guān)鍵，以課程知識(shí)圖譜為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)字教材、教學(xué)大綱、講義等教學(xué)資源進(jìn)行信息化重構(gòu)，可以有效實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)點(diǎn)查詢、知識(shí)關(guān)聯(lián)查詢、課程知識(shí)資源推薦、個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑推薦等目標(biāo)，推動(dòng)以智慧教學(xué)為中心的育人模式創(chuàng)新性探索，構(gòu)建個(gè)性化、多樣化、終身化的智慧教學(xué)新生態(tài)。

一、課程知識(shí)圖譜的智慧教學(xué)研究現(xiàn)狀

基于課程知識(shí)圖譜的智慧教學(xué)是目前智慧教育領(lǐng)域的重要研究方向。在理論研究方面，北京師范大學(xué)李艷燕等人在分析學(xué)科知識(shí)圖譜內(nèi)涵、應(yīng)用案例的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論了學(xué)科知識(shí)圖譜在智慧教育中的構(gòu)建路徑;清華大學(xué)許斌等人主要研究了基礎(chǔ)教育知識(shí)圖譜賦能智慧教育的若干關(guān)鍵問(wèn)題;東北師范大學(xué)鐘卓等人提出了能夠建立知識(shí)、問(wèn)題、能力三者之間映射關(guān)系的教育知識(shí)圖譜KQA模型;武漢科技大學(xué)楊娟等人提出了包含知識(shí)內(nèi)容、關(guān)聯(lián)關(guān)系、映射關(guān)系、認(rèn)知能力與學(xué)習(xí)路徑五個(gè)基本要素的教育知識(shí)圖譜KSCG理論模型。在應(yīng)用方面，美國(guó)知名在線教育平臺(tái)Knewton基于自己創(chuàng)建的教育知識(shí)圖譜構(gòu)建了連續(xù)性的自適應(yīng)學(xué)習(xí)工具，以精準(zhǔn)定位每個(gè)學(xué)生的當(dāng)前知識(shí)盲點(diǎn)，在個(gè)性化學(xué)習(xí)應(yīng)用中取得了較好的效果。而國(guó)內(nèi)部分高校則圍繞學(xué)科知識(shí)圖譜進(jìn)行了一系列的研究與探索，如清華大學(xué)知識(shí)工程研究室構(gòu)建了中國(guó)第一個(gè)基礎(chǔ)教育RDF知識(shí)圖譜EduKG;北京師范大學(xué)互聯(lián)網(wǎng)教育智能技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了“唐詩(shī)別苑——基于知識(shí)圖譜的全唐詩(shī)語(yǔ)義檢索與可視化平臺(tái)”;立足于課程資源形式多樣、種類豐富，具有多模態(tài)特性，祁曉慧對(duì)多模態(tài)課程知識(shí)圖譜的數(shù)據(jù)模式、命名實(shí)體識(shí)別模型、關(guān)系分類、多模態(tài)實(shí)體鏈接等問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，構(gòu)建了基于知識(shí)圖譜的課程多模態(tài)檢索平臺(tái)。雖然國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的理論研究和實(shí)踐探索，但就高等本科教育領(lǐng)域而言，基于課程知識(shí)圖譜的智慧教學(xué)尚缺乏系統(tǒng)深入的理論研究和實(shí)際有效的應(yīng)用案例。

二、課程知識(shí)圖譜面臨的挑戰(zhàn)

（一）課程資源的多模態(tài)特性

隨著智慧教學(xué)的不斷深入發(fā)展和教育數(shù)字化進(jìn)度的不斷加快，教學(xué)資源的種類日益豐富，已由傳統(tǒng)的以文本為主要形式的教學(xué)資源轉(zhuǎn)為集文本、圖片、視頻、音頻于一體的多模態(tài)教學(xué)資源，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，提升了教學(xué)成效。然而，不容忽視的是教學(xué)資源的多模態(tài)特性也給課程知識(shí)圖譜的構(gòu)建帶來(lái)了挑戰(zhàn)，一是圖片、視頻、音頻等資源中視覺(jué)（聽(tīng)覺(jué)）實(shí)體、概念、事件、關(guān)系等的抽取與文本資源相比難度較大，準(zhǔn)確率較低，缺乏成熟的技術(shù);二是由于音頻、圖片、視頻等不同類型資源之間的語(yǔ)義表達(dá)存在鴻溝，造成不同模態(tài)下數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)聯(lián)、映射和融合存在較大困難;三是為了消除不同模態(tài)資源之間的語(yǔ)義鴻溝，需要統(tǒng)一多模態(tài)資源的學(xué)習(xí)方法，提高多模態(tài)課程知識(shí)圖譜的構(gòu)建效率和質(zhì)量。

（二）課程資源更新頻繁

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代及大語(yǔ)言模型時(shí)代的到來(lái)，新技術(shù)新知識(shí)不斷涌現(xiàn)，課程資源每天都在更新，如何高效地將最新的知識(shí)、技術(shù)、資源融入已有的知識(shí)圖譜中，成為當(dāng)前極具挑戰(zhàn)性的難題。一方面可以采取知識(shí)圖譜重構(gòu)的方式，其優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單直觀，不足主要是重構(gòu)代價(jià)較大、效率較低;另一方面可以采取增量更新的方式，在已有知識(shí)圖譜的基礎(chǔ)上，將最新的技術(shù)、知識(shí)、資源融入進(jìn)去，提高增量更新策略的效率和準(zhǔn)確性。

（三）質(zhì)量控制要求嚴(yán)格

課程知識(shí)圖譜以服務(wù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)知識(shí)、提高學(xué)習(xí)效率、改善學(xué)習(xí)效果為目的，保證內(nèi)容準(zhǔn)確無(wú)誤是其基本要求，也是開(kāi)展基于課程知識(shí)圖譜教學(xué)的前提。由于數(shù)據(jù)源的多源、異構(gòu)、多模態(tài)等特性，使得課程知識(shí)圖譜的質(zhì)量控制面臨著巨大挑戰(zhàn)?？蓮囊韵氯齻€(gè)方面嚴(yán)格把控課程知識(shí)圖譜的質(zhì)量：一是優(yōu)先選擇權(quán)威教材、大綱、課件等數(shù)據(jù)源，對(duì)其他數(shù)據(jù)源的質(zhì)量和可信度進(jìn)行嚴(yán)格審核，確保數(shù)據(jù)源內(nèi)容的準(zhǔn)確性;二是提高知識(shí)抽取、知識(shí)融合、知識(shí)消歧等算法的有效性，確保課程知識(shí)圖譜內(nèi)容的準(zhǔn)確性;三是借助于眾包、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等策略，進(jìn)一步提高課程知識(shí)圖譜的質(zhì)量。

（四）知識(shí)種類形式多樣

隨著自然語(yǔ)言處理技術(shù)的不斷發(fā)展，基于文本的實(shí)體抽取、關(guān)系抽取等相關(guān)技術(shù)的不斷完善，抽取準(zhǔn)確率逐步提高，基本能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。但是，課程中的知識(shí)點(diǎn)除了以文本形式表示的概念，還有很多其他形式，如公式、命題、定理等。不同形式知識(shí)點(diǎn)的抽取技術(shù)、方法各不相同，其抽取難度較大，抽取準(zhǔn)確性仍面臨著較大挑戰(zhàn)。

三、基于課程知識(shí)圖譜的智慧教學(xué)創(chuàng)新之處

（一）由“點(diǎn)狀”知識(shí)教學(xué)向“網(wǎng)狀”知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的教學(xué)方法以知識(shí)點(diǎn)講解為核心，對(duì)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)注不夠，往往注重局部知識(shí)的講授，卻忽略知識(shí)點(diǎn)在全局中的地位和作用。以學(xué)科知識(shí)圖譜為基礎(chǔ)，以課程核心知識(shí)點(diǎn)為對(duì)象，對(duì)其關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，找出以核心知識(shí)點(diǎn)為中心的“知識(shí)團(tuán)”，實(shí)現(xiàn)由以知識(shí)點(diǎn)為核心的“點(diǎn)狀”知識(shí)教學(xué)向以“知識(shí)團(tuán)”為核心的“網(wǎng)狀”知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生不僅能夠掌握知識(shí)點(diǎn)本身，還能夠充分了解知識(shí)點(diǎn)在整個(gè)知識(shí)體系中的地位，提高學(xué)習(xí)成效。

（二）由“線性”知識(shí)教學(xué)向“非線性”知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的教學(xué)方法一般按照教材內(nèi)容的先后順序進(jìn)行講解，沒(méi)有充分考慮知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，一定程度上影響了教學(xué)效果。基于課程知識(shí)圖譜，可以探索由單一的“線性”知識(shí)教學(xué)向“非線性”知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變，以當(dāng)前知識(shí)點(diǎn)為核心，分析已學(xué)知識(shí)點(diǎn)和未學(xué)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，對(duì)已學(xué)知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)鞏固，對(duì)未學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)講解，優(yōu)化課程知識(shí)點(diǎn)講授順序和講授策略，改善總體教學(xué)效果。

（三）由“平面式”知識(shí)教學(xué)向“立體式”知識(shí)教學(xué)轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的教學(xué)方法由任課教師按照各自承擔(dān)課程的教材內(nèi)容進(jìn)行講解，涉及課程知識(shí)點(diǎn)以外的內(nèi)容和其他課程相關(guān)的知識(shí)一般不會(huì)講解，只注重單一課程的“平面式”知識(shí)教學(xué)，不能充分融合不同課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。以課程知識(shí)圖譜為基礎(chǔ)，可以找出不同課程知識(shí)點(diǎn)之間的相互關(guān)系，打破課程與課程之間的知識(shí)邊界和壁壘，開(kāi)展“立體式”知識(shí)教學(xué)。同時(shí)，基于課程知識(shí)圖譜，任課教師可以發(fā)現(xiàn)與課內(nèi)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的其他課程知識(shí)點(diǎn)，加強(qiáng)不同課程任課教師之間的溝通與協(xié)作，通過(guò)協(xié)同備課、協(xié)同教學(xué)等多種途徑，提高學(xué)生的知識(shí)綜合運(yùn)用能力和水平。

四、課程知識(shí)圖譜在智慧教學(xué)中的應(yīng)用

（一）輔助新形態(tài)教材建設(shè)

隨著智慧教學(xué)應(yīng)用的不斷深化，教學(xué)資源的種類日益豐富、形式日益多樣，傳統(tǒng)的以文本為主要形式的教材已經(jīng)無(wú)法完全滿足智慧教學(xué)的需要。以云教材、網(wǎng)絡(luò)教材、數(shù)字化教材等為代表的新形態(tài)教材應(yīng)運(yùn)而生。新形態(tài)教材以媒體性、交互性、社交化為主要特點(diǎn)，其內(nèi)容的組織方式與傳統(tǒng)的教材有著較大差別。而課程知識(shí)圖譜的特性與新形態(tài)教材的要求大體一致，新形態(tài)教材可以輔助課程知識(shí)圖譜對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其更加科學(xué)合理。同時(shí)，基于新形態(tài)教材的使用數(shù)據(jù)可以對(duì)課程知識(shí)圖譜進(jìn)行補(bǔ)充和完善。

（二）實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)評(píng)價(jià)

現(xiàn)有的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)形式比較單一。大多數(shù)是在期末結(jié)課，由學(xué)生對(duì)教師的教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。而對(duì)學(xué)生的考核仍以傳統(tǒng)的筆試為主，以分?jǐn)?shù)高低評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成效，很難考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)化掌握程度以及培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力?；谥R(shí)圖譜的智慧教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)研究成果、智慧教學(xué)資源共享以及教學(xué)過(guò)程、學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)效果等全過(guò)程的實(shí)時(shí)跟蹤與管理。在此基礎(chǔ)上，可以設(shè)計(jì)以學(xué)科知識(shí)圖譜為基礎(chǔ)的立體化、多維度的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系、確保評(píng)價(jià)對(duì)象的多元化、評(píng)價(jià)指標(biāo)的全面化，評(píng)價(jià)過(guò)程的全程化和評(píng)價(jià)效果的最大化。

（三）支持個(gè)性化精準(zhǔn)教學(xué)

基于課程知識(shí)圖譜可以實(shí)現(xiàn)完整的教學(xué)資源畫(huà)像、教師教學(xué)畫(huà)像和學(xué)生學(xué)情畫(huà)像。在此基礎(chǔ)上，可以從以下兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)個(gè)性化精準(zhǔn)教學(xué)。一是個(gè)性化知識(shí)點(diǎn)推薦。通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)情畫(huà)像的分析，可以充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)規(guī)律以及學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，再結(jié)合教學(xué)資源畫(huà)像，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)現(xiàn)狀推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，改善學(xué)習(xí)效果。二是個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑推薦。通過(guò)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)過(guò)程的分析，利用協(xié)同過(guò)濾、深度學(xué)習(xí)等算法實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑推薦，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

（四）實(shí)現(xiàn)智能問(wèn)答服務(wù)

師生互動(dòng)是提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率、改善學(xué)習(xí)效果的重要途徑，尤其是針對(duì)疑難知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。然而在現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)中，由于學(xué)生與教師的交流機(jī)會(huì)較少，大多數(shù)學(xué)生遇到問(wèn)題不善于向教師求助，問(wèn)題越積越多，最終積重難返?；谡n程知識(shí)圖譜，尤其是課程知識(shí)圖譜與大語(yǔ)言模型的有機(jī)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)基于語(yǔ)義的智能問(wèn)答服務(wù)，學(xué)生通過(guò)智能問(wèn)答服務(wù)，將學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的知識(shí)難點(diǎn)、問(wèn)題等進(jìn)行交互式提問(wèn)，以遞進(jìn)的方式逐步解決問(wèn)題，不斷提高學(xué)習(xí)的自信心和積極性，有效改善學(xué)習(xí)效果。

課程知識(shí)圖譜構(gòu)建是數(shù)字資源新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，也是教育新基建中支撐教育高質(zhì)量發(fā)展的核心。各地各級(jí)教育部門已把知識(shí)圖譜建設(shè)寫(xiě)入“十四五”教育事業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，加快推進(jìn)知識(shí)圖譜的建設(shè)與應(yīng)用，把知識(shí)圖譜作為深化智能時(shí)代教育教學(xué)方式改革的重要手段迫在眉睫。但當(dāng)前課程知識(shí)圖譜在構(gòu)建效率、內(nèi)容質(zhì)量、應(yīng)用方式等方面仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，未來(lái)需要進(jìn)一步加強(qiáng)課程知識(shí)圖譜關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)以及知識(shí)圖譜在智慧教學(xué)中的應(yīng)用研究，尤其是將知識(shí)圖譜與大語(yǔ)言模型技術(shù)相結(jié)合。同時(shí)，除技術(shù)因素外，課程知識(shí)圖譜的構(gòu)建和應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及課程知識(shí)圖譜構(gòu)建、教學(xué)方式改革、新形態(tài)教材建設(shè)、立體化教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)評(píng)價(jià)方式改革等諸多方面，這就需要成立專門的工作小組或組織機(jī)構(gòu)，統(tǒng)籌推進(jìn)課程知識(shí)圖譜的構(gòu)建與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙宇博，張麗萍，閆盛，等.個(gè)性化學(xué)習(xí)中學(xué)科知識(shí)圖譜構(gòu)建與應(yīng)用綜述[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2023（10）.

[2]單佩佩.基于核心課程知識(shí)圖譜的學(xué)習(xí)路徑推薦研究[D].昆明：云南師范大學(xué)，2021.

[3]陳瑤，胡旺，王娟.基于知識(shí)圖譜的智慧教育研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)分析[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2016（9）.

[4]郭宏偉.基于智能教育的高校在線課程知識(shí)圖譜構(gòu)建研究：以中國(guó)醫(yī)學(xué)史為例[J].中國(guó)電化教育，2021（2）.

[5]馬燕，陳敏，廖家利.基于知識(shí)圖譜的智慧教育研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)探析[J].數(shù)字教育，2023（3）.

[6]王璐.智慧教育背景下教育資源知識(shí)圖譜的構(gòu)建與應(yīng)用研究[D].大連：大連海事大學(xué)，2021.

[7]李艷燕，張香玲，李新，等.面向智慧教育的學(xué)科知識(shí)圖譜構(gòu)建與創(chuàng)新應(yīng)用[J].電化教育研究，2019（8）.

[8]許斌，蘇偉杰，劉陽(yáng).基礎(chǔ)教育知識(shí)圖譜賦能智慧教育[J].人工智能，2019（3）.

[9]鐘卓，唐燁偉，鐘紹春，等.人工智能支持下教育知識(shí)圖譜模型構(gòu)建研究[J].電化教育研究，2020（4）.

[10]楊娟，杜旭，李浩.自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中教育知識(shí)圖譜模型構(gòu)建研究[J].中國(guó)教育信息化，2021（24）.

[11]李玲靜，汪存友.Knewton：學(xué)習(xí)分析支持下的自適應(yīng)學(xué)習(xí)平臺(tái)[J].成人教育，2019（7）.

[12]余勝泉，彭燕，盧宇.基于人工智能的育人助理系統(tǒng)：“AI好老師”的體系結(jié)構(gòu)與功能[J].開(kāi)放教育研究，2019（1）.

[13]祁曉慧.多模態(tài)課程知識(shí)圖譜構(gòu)建與應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2020.

責(zé)編：應(yīng) 圖