借助知识图谱建模的数字媒体课程知识教学改革探索

谢振平　刘渊

摘要：互联网技术和信息技术的快速发展将人们带入了大数据时代。在教育领域，知识大数据的不断产生对传统教学方法形成了严峻挑战。分析了数字媒体专业课程教学在知识大数据环境下存在的问题，并介绍了一种基于知识图谱梳理专业知识的课程教学改革方法。新方法首先考虑将教学知识以知识图谱的形式进行表达，随后采用近邻优先的选择策略梳理生成知识序列。教学实践结果表明，新方法能有效梳理知识关系，生成具有较强关联性的知识序列，能较好地支撑课程教学知识的有效讲解和理解，具有较高的推广运用价值。

关键词关键词：大数据技术；知识图谱；数字媒体；教学改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.171658

中图分类号：G434

文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）011023003

0引言

近年来，随着互联网、物联网、云计算、三网融合等新一代IT技术和通信技术的快速发展，网络信息资源获得了爆炸式增长，大量的数据给各行各业带来了严峻挑战，同时也创造了宝贵机遇[1]。大数据时代的到来在工业界和学术界掀起一波新的研究热潮。

大数据通常指无法通过常规软件工具在一定时间范围内捕捉、管理和处理的数据集，需要新的处理模式才能具有更强的决策力、洞察力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产[13]。在教学领域的大数据称为知识大数据，其具有学习资源规模巨大、形式多样、更新快速等特点。

本文以数字媒体专业为例，指出目前课程教学存在的问题，分析知识大数据对课程教学产生的影响，并提出基于知识图谱建模手段的教学改革措施。通过引入知识图谱技术，以数字媒体期刊文献为数据源，梳理了领域知识的内在关系。实践结果表明，该方法对数字媒体课程教学能起到较好的指导作用。

1知识大数据对数字媒体课程教学的影响

目前，很多高校都已开设了数字媒体专业，培养了大批数字媒体专业人才。然而，在知识大数据带来前所未有机遇的同时，也给数字媒体行业带来了一系列挑战。为了适应大数据时代对人才的需求，以及知识大数据对传统教学方法的冲击，高校需要及时调整数字媒体专业的人才培养方案和课程教学方法[45]。

影响国内高校数字媒体专业学生培养质量的主要因素有以下两方面：①数字媒体专业相较而言属于新兴学科，其办学时间较短，课程体系和培养模式都不够成熟。国内许多高校数字媒体专业由原有的计算机专业和设计专业等组建而成，课程体系也是原有计算机基础课程和数字媒体核心课程的简单累加；②数字媒体专业涉及学科领域众多，包括计算机类、设计类、影视类专业等，而国内高校数字媒体专业的教师通常来自不同专业，专业技能单一，缺乏系统学习，导致其对跨学科、多元化的数字媒体专业缺乏整体认识。

在知识大数据环境下，数字媒体的专业现状直接导致了两个问题：①教师不知道该教什么。传统的教学模式局限于课堂和课本知识的传授，这种教学模式通常只能传授给学生部分理论基础知识，并且由于书本知识量有限，知识更新滞后，必然导致学生知识面狭窄，认识问题角度不够全面。而随着计算机、手机、平板电脑等电子设备越来越普及，在线学习平台的功能越来越全面，各种精品课程、共享学习资源、在线课堂等大量涌现[6]。海量的学习资源在为教学提供便利的同时，也造成资源选择的困惑；②学生不知道该学什么。数字媒体专业是一个新兴学科，专业课程体系不成熟，涉及课程众多、内容广泛、理论复杂，而大部分学生的专业基础知识都比较薄弱，如果缺乏正确的学习引导，当学生面临一些复杂的、学习难度大的学科时，势必导致学习积极性不高，缺乏学习兴趣，学习过程中容易陷入知识迷航，面临学习困惑。

2知识大数据下数字媒体课程教学改革

2.1提高教师综合能力

数字媒体是一个跨学科、多元化的专业，教师单一的专业背景，导致教学经验不足，缺乏成熟的教学理念和教学方法，这就要求教师努力提高自身职业素养。一方面，教师要积极主动学习，提高专业知识水平，系统掌握相关学科的理论知识和专业实践技能；另一方面，教师要树立知识大数据意识，丰富课堂教学内容，创新教学方法，不再局限于传统的课本教材。充分发挥形式多样的教学资源的功能，调动学生的学习积极性，激发学生学习兴趣。尤其当学生在学习过程中感到迷茫时，应及时引导学生，为学生讲解相关知识，指明学习方向，避免学生在学习过程中走弯路。

2.2强化学生理论知识和专业技能

数字媒体是一个交叉性很强的专业，其中技术专业包括计算机技术、网络技术、数据挖掘、图像处理等领域，艺术专业包括设计、影视、动画等领域。在有限的课时教育中难以对所有课程进行系统全面的学习，因此在课程设置上，应在低年级就协调好公共基础课和专业理论课的课时安排，培养过程具有侧重性和针对性，让学生尽早掌握专业相关的基础知识，提高学习能力和专业理解能力，明确自己的学习兴趣和学习目标。同时，数字媒体专业是一个理论与实践紧密结合的专业，仅靠抽象的理论知识很难让学生全面、有效地掌握实践操作技能。因此，在教学过程中，需要开设上机操作课程，鼓励学生用理论知识解决实践问题，培养学生的动手能力和独立解决问题的能力。

2.3采用数据挖掘技术辅助教学

充分发挥网络教学资源的作用能有效激发学生的学习兴趣，但网络资源规模巨大，仅凭人为的检索和筛选很难发现有价值的教学资源。因此，需要在教学过程中采用自动化的数据挖掘技术，帮助教师梳理课程相关素材，发现新颖的教学资源。该方式一方面能够提高教师的教学效率，另一方面能够使教师针对不同课程与不同学生因材施教，对课程教学起到极大的辅助作用。

3基于知识图谱的专业知识梳理及运用

结合知识图谱大数据新技术，笔者在教学实践中，探索了一种基于知识图谱的教学知识梳理方法。该方法首先将教學知识以知识图谱的形式进行表达，随后采用近邻优先的选择策略梳理知识序列。以数字媒体领域知识为例，实践运用结果表明，该方法能有效梳理知识关系，自动提取具有较强知识关联的知识序列，对于学习领域知识、辅助课程教学具有较高的指导价值。endprint

3.1知识图谱

知识图谱是数据挖掘领域的重要工具[7]。知识图谱是一种结构化的知识库，采用“实体-关系-实体”的三元组形式将领域知识构建成一个网状的知识结构。“实体”表示不同形式的知识单元，可以是论文、专利、书籍、专业术语等；“关系”表示知识单元之间的知识关联，可以是引证关系、共现关系，合作关系等。通过分析知识图谱，能有效地梳理知识关系和知识结构。

3.2知识图谱构建

以数字媒体概论知识教学为实践对象，选择CNKI中国知网中的专业文献作为数据来源，分别以“媒体”和“数字媒体”作为检索输入，以“关键词”和“摘要”作为检索项，获取1990～2015年数字媒体领域发表的部分具有代表性的学术文章，共计5 016篇。

构建知识图谱的过程主要包含3个步骤：①获取网络节点。提取数字媒体文献关键词，进行关键词去重和筛选，获取具有代表性的领域知识术语作为网络节点；②提取节点关系。采用词向量工具Word2Vec为每个知识术语训练生成1个实数向量；③通过获取的实数向量，采用余弦相似度方法计算知识术语间的语义关系，从而建立知识之间的结构关联。

如图1所示为数字媒体领域知识图谱示例图，圆点表示知识概念，圆点半径越大，表明该知识在图谱中的重要性越强；节点间的连线表示知识关系，权重越小则节点距离越近，表明两个知识之间关系越紧密。

图1数字媒体知识图谱示例

表1展示了部分數字媒体知识术语间的语义距离，直观分析可以发现，“宽带网络”与“移动网络”、“有线电视网络”的语义距离明显小于与“电子商务”、“虚拟现实”的语义距离，这一结果与知识术语的实际语义保持一致，很好地表明了知识之间的逻辑性和关联性。

3.3知识关系梳理及运用

采用基于知识图谱的近邻优先选择策略生成知识序列。该方法主要包括4个步骤：①选取一个或若干个初始知识；②基于初始知识寻找语义距离最近的知识集作为候选知识；③根据语义距离值对候选知识进行排序，选择语义距离最近的候选项作为输出项；④将输出项作为新的初始知识，重复步骤②、③。

表2给出了以“广播”、“报纸”和“光盘”这一类传统的传播和存储手段作为初始知识，进行知识梳理的结果。

表2中，序列1以广播为初始知识，展示了从“广播”到“电视”，再到“大数据”的转变过程；序列2以“报纸”为初始知识，展示了从“报纸”到“电视”，再到“网络”的转变过程；序列3以“光盘”为初始知识，展示了从“光盘”到“数码相机”，再到“移动终端”的转变过程。3条知识序列均较好地体现了知识发展脉络关系，同时相邻知识之间也具有较紧密的知识联系，可有效实现对课程教学知识的梳理。

在课程教学实践过程中，综合运用上述方法对数字媒体基本概念词项进行分析，并实际应用于《数字媒体技术概论》、面向数字媒体专业的《计算机网络》等课程教学中。实践结果表明，学生对于这种知识序列的讲解能较好地接受和理解。新方法可有效提高学生掌握专业体系知识的效率，综合实践效果良好。

4结语

知识大数据给专业课程教学带来了前所未有的机遇和挑战。本文分析了知识大数据对数字媒体课程教学的影响，并提出了相应改革建议。同时，提出一种基于知识图谱建模的教学知识梳理方法。以数字媒体概论知识为例进行了教学实践，结果表明，新技术手段能够有效梳理知识间的关系，系统地获得领域专业知识之间的逻辑体系，能在一定程度上满足教师课程教学和学生自主学习对专业知识系统内在关联性理解的现实需求。因此，上述方法是现实有效的。

参考文献参考文献：

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[2]佘亮，曾阳艳，陈荣元.大数据时代下软件工程专业教学改革的探讨[J].计算机教育，2016，254（2）：127129.

[3]詹少强.大数据背景下的数据挖掘课程教学新探[J].长春教育学院学报，2014（22）：8182.

[4]常伟丹.对数字媒体技术专业核心课程教学内容整合的研究[J].才智，2014（25）：98.

[5]赵喜玲，潘赟.数字媒体技术专业课程教学改革探索[J].教育与职业，2016（14）：99100.

[6]袁同庆.“互联网+”时代的学校教学变革[J].中国农业教育，2016（5）：7176.

[7]刘峤，李杨，段宏，等.知识图谱构建技术综述[J].计算机研究与发展，2016，53（3）：582600.

责任编辑（责任编辑：黄健）endprint