一种基于知识树构建问题链的课程教学设计方法

张睿+程恺+董军涛+郝文宁

（解放军理工大学 指挥信息系统学院，江苏 南京 200017）

摘 要：针对问题链式教学法在教学应用中提出问题目标性不强、问题间逻辑性不严密、问题覆盖面不全等现象，提出一种先建立课程知识树，再建立知识点问题，并将其串行化形成KT-PL问题链，以层次问题紧密衔接驱动课程的教学模式。文章具体阐述KT-PL问题链的概念及模型，介绍KT-PL问题链的构造方法，并基于思维导图构建KT-PL问题链实例，最后总结KT-PL问题链实施教学应注意的问题。

关键词：问题链；问题教学法；课程设计；知识树

0 引 言

作为教育者，我们一直致力于教学方法与手段的创新，从过去的案例式[1]、探究式[2]、讨论式[3]等教学法到当前的MOOC、SPOC（小规模限制性在线课程）等网络化教学模式，旨在老师、学生、知识三者间建立某种微妙的平衡关系，以期实现学生对知识从一般理解到熟练掌握，再到灵活应用，周而复始循环固化，在某一刻灵感促成创新。学生学习知识是一个直观、深刻、升华的过程，在这个过程中，是让学生主动索取知识还是被动接受知识，人们更倾向以学生为主体的教学模式，因为学习的主观能动性是实现这一过程的关键所在。任何功利性的物质都无法實现调动学习主观能动性的持久性，而作为人类对未知不确定探究的一种本能，问题是激发学习主观能动性的原始动力。因此如何利用问题优化学生、知识、老师三者之间的关系，是提高教学效果的一种重要途径。例如，问题式教学法[4]是以学生为主体、以专业领域内的各种问题为学习起点，通过提出问题、分析问题、解决问题等环节，让学生围绕问题寻求解决方案的一种学习方法，该方法可以培养学生的问题意识和科学精神；通过将问题环环相扣引导思考的问题链式教学法[5]，可以进一步强化问题式教学法的教学效果。问题的设置是问题教学法的关键，提出问题的目标性不强、问题间的逻辑性不严密，都会限制问题教学法的教学应用效果。如何建立问题链也是问题链式教学法研究热点，笔者提出了一种基于知识树构建问题链的课程教学设计方法，尝试先构建课程知识树，然后基于知识树构建知识点问题，最后将知识点问题有机的组织起来，形成KT-PL（knowledge tree-problem link）问题链，使问题链中的问题既能覆盖知识点，问题间又具有严密的逻辑性。

1 KT-PL问题链的概念

课程的知识体系一般以知识树的方式组织，以树状结构体现知识点间的关联关系。这种结构很好地体现知识点的前后、层次关系，但并没有很强的因果关系，不便于理解与掌握。单个问题与知识点，体现了单个知识点的因果关系，但没有体现知识点之间的必要因果关系，因此将所有知识点对应的问题有机组织起来，将知识点的树状结构转换成问题的链表结构，体现知识点之间的必要因果关系，通过问题链表中问题的自然衔接分析解决过程，实现对知识树中知识点的学习掌握过程。因此，KT-PL问题链就是老师基于课程的知识树构建具有自然衔接关系的问题队列，使问题链具有全面性和衔接性，全面性体现了问题集覆盖所有知识点，衔接性体现了问题间的自然过渡。

2 KT-PL问题链的模型

学生对知识的学习一般经历理解、掌握、运用三个阶段，而为什么要学习这个知识、这个知识是什么、怎么用这个知识解决实际问题，正是对应学生对知识的一般性了解、原理性的掌握、灵活性应用的三个阶段，体现了问题链所需要的自然衔接过程。因此，KT-PL问题链从“为什么”（Why）开始、经过“是什么”（What）、到“怎么用”（How）结束。

KT-PL问题链的模型由问题和问题间的关系构成，通过关系将问题串接成问题链。根据问题在问题链中的必要性，将问题分为主体问题、知识点问题、引导性问题、发散性问题四类。其中，主体问题是问题链的躯干，它代表了问题链构建的主旨思想，本文采用为什么（Why）、是什么（What）、怎么用（How）三个主体问题；知识点问题是根据知识树建立，依据与Why、What、How三个主体问题耦合的紧密程度，将知识点问题分布三个主体问题中；引导性问题是问题间承上启下的纽带，完成问题间的自然过渡；当知识点较难、较重要时，可以适当设置发散性问题，强化对知识点的理解。根据前后问题衔接的紧密程度，将问题间的关系分为直接引导关系和间接引导关系两种，直接引导关系是指两个问题间有很强的因果关系，间接引导关系是指两个问题有前后顺序关系。主体问题间是间接引导关系，知识点问题间具有直接引导关系或者间接引导关系，引导问题和知识点问题间适用直接引导关系，发散性问题间适用直接引导关系。

3 KT-PL问题链的构建

KT-PL问题链的构建是依据知识树构建知识点问题，将知识点问题分布到Why、What、How三个主体问题中，通过加入引导性问题，将知识点间的间接引导关系转换成直接引导关系的过程，如图1所示。

1）构建知识点问题。

依据课程标准对知识的学习要求，选择知识点，根据知识的层次和前后关系构建知识树，并设计知识点问题。一般知识树中左侧分支的知识点要先于右侧的知识点，可以采用先序遍历知识树的方式，依次建立知识点问题，确保不遗漏知识点。问题与知识点之间可以是一对一、一对多和多对一的关系，对于一个知识点既可以设置一个问题，也可以设置多个问题，一个问题也可以对应多个知识点。

2）建立间接引导关系。

根据知识点间的前后关系以及与Why、What、How三个主体问题耦合的紧密程度，将知识点问题分布链接到三个主体问题中，并画出间接引导关系，如图2所示。其中，虚线箭头表示了问题间的间接引导关系，数字序列代表了间接引导关系建立的先后过程。

3）建立直接引导关系。

补充引导性问题和发散性问题，将知识点问题间的间接引导关系，用引导性问题及直接引导关系替代；若知识点问题间是直接引导关系，则直接将间接引导关系替换为直接引导关系，如图2所示。其中，实线箭头代表了直接引导关系，数字序列代表了直接引导关系建立的先后过程。

4）完善问题链。

问题链是由任课老师构建，是从授课者的角度设计问题、组织问题，并不一定一次就能够设计出完全适合学生思维的问题集，因此在授课的过程中，可以不断收集整理学生的问题，将其扩充或替代为问题链中的问题。

4 KT-PL问题链设计实例

在作战模拟课程中，我们以章为单位构建了知识树，采用思维导图的方式用MindManager工具构建了问题链。本文以第一章为例构建问题链（见图3），其构建过程如下。

（1）构建知识树。根据课程标准中的内容和要求画出知识点树，如图3中的知识点树所示。

（2）构建主体问题。在问题链中构建主体问题“A为什么需要使用作战模拟技术？”“B作战模拟是什么？”“C如何使用作战模拟技术研究战争问题？”

（3）设计知识点问题。依据知识点树设计知识点问题，将其分布到主体问题链中，并描述知识点与问题的一一对应关系，如图3中知识点与问题的对应关系。将知识树中“概念”“分类”对应的知识点问题归属到“作战模拟是什么？”主体问题链中；将知识树中“应用”对应的知识点问题归属到“如何使用作战模拟技术研究战争问题？”；从知识点的角度，“作战模擬发展历史”应归属到“概念”知识点，也就是将其归属到概念对应“作战模拟是什么？”的问题链中，但根据实际内容介绍古代、近代、现代作战模拟的应用情况，将其归属到“如何使用作战模拟技术研究战争问题”更容易理解与接受。

（4）设计引导性问题和发散性问题。如图3中“A为什么需要使用作战模拟技术？”后面的问题都是引导性问题，从“A.1如何在未来的战争中获得胜利？”问题讨论出发，得出要对战争研究，获得经验的结论。由“A.2如何研究作战和战争这类复杂问题？”引导学员回想曾参加过的数学建模比赛，得出用数学建模方法解决复杂系统问题的结论。由“B.1什么是数学建模？”“B.2如何建立数学模型？”引导至第一个知识点问题“B.3模型是什么？”

通过提出问题、解决问题、发现新问题，不断推进，直至所有知识点完全被问题串接。

5 结 语

知识树构建问题链的课程设计方法属于问题链式教学法，其实施应遵循“三环”“六步” 的问题教学法 ，但由于问题链中问题较多，在有限的课堂教学时间中，如何将提出问题、分析问题、解决问题有效地贯穿整个教学过程，可以从以下几个方面着手。

（1）注重问题的收集与分析。可以借助MOOC、SPOC等网络化教学手段，在课前对学生的疑问进行收集，分析存在的普遍性疑问，并与问题链中的问题相对应，列入课堂要重点解决的问题。

（2）精确控制问题的讨论进度。在课堂中，把握引导性问题和知识点问题的讨论节奏，适当运用发散性问题巩固重要知识点，防止简单问题过度讨论。

（3）拓展问题研讨的时间和空间。借助MOOC、SPOC等平台，对于部分知识点问题和发散性问题进行课后讨论。

利用思维导图构建KT-PL问题链实施教学，可以极大地提高教师对课程知识体系的全面掌握程度，促进课程知识体系的完善。在构建KT-PL问题链过程中，老师在设置问题时会对知识点间关系进一步梳理，可能发现知识体系中知识点缺失问题，通过对知识点进行补充，完善课程知识体系。在设计与组织问题链时，会进一步加强对知识之间关系的理解与表达，把握重难点问题的实施技巧。学生在分析、解决KT-PL问题链问题的过程中也能够自然的形成知识体系，达到学后不易忘、学后会用的效果。

第一作者简介：张睿，男，副教授，研究方向为作战模拟和数据工程，lydiazhang09@163.com。

参考文献：

[1]邹凤华， 谷赫. 案例式教学法在计算机教学中的应用研究[J]. 课程教育研究， 2015（8）： 33-34.

[2]包萍， 武莉莉. 探究式教学法在高校计算机课程中的应用研究[J]. 宁夏师范学院学报， 2014（3）： 104-109.

[3]杨春梅. 关于讨论式教学法及其应用问题探究[J]. 教育探索， 2014（1）： 62-63.

[4]李小华， 孙小东， 郑波， 等. 问题式教学法在量子力学课程中的教学探讨[J]. 教育教学论坛， 2014（24）： 102-103.

[5]鄢圣茂， 宋立忠， 王洁. 问题链式教学法在“自动控制原理”中的应用[J]. 电气电子教学学报， 2012， 34（1）： 110-112.

（编辑：史志伟）