基于知识地图的“计算机组装与维护”课程碎片化资源建设

杨韶华

摘要：碎片化资源是适应现代学习特点的资源形式，但也给学习者带来了一定的认知障碍。如何将这些资源组织起来，为学习者提供科学的学习路径是碎片化学习资源建设的关键问题。文章以“计算机组装与维护”课程为例，阐述了构建碎片化资源时节点选取和关系描述等。赋予碎片化资源优先级和学习进度属性，运用知识地图技术将知识、资源组织起来，提供个性化的学习路径。

关键字：知识地图;计算机组装与维护;碎片化资源;知识可视化

中图分类号：G719    文献标识码：A    文章编号：1672-5727（2019）06-0064-05

信息技术的发展推动了教育信息化的发展。人类知识获取的方式和途径正发生着变化，同时也产生了新的特点，如学习方式的移动化、学习时间的碎片化、媒体形式的多样化等。这些变化，虽然使得知识的获取变得更加便捷，但也使学习者的注意力和知识获取效率受到影响。在教育信息化的进程中，一方面要建设适应移动学习方式的碎片化学习资源;另一方面，要将这些碎片化的知识可视化展示并形成知识体系，为学习者提供系统的学习资源和科学的学习路线。

一、问题的提出

20世纪90年代，著名的教育学家珍妮特·沃思在她的《学习的革命》一书中告诉读者如何在最短的时间内获得最大的学习效果。随着网络和信息化技术的普及，越来越多的人选择通过移动终端随时、随地、随需地获取学习资源。这种学习方式被称为“碎片化移动学习”。它使得人们不仅可以在学校里、课堂上获取知识，还可以在日常生活中的任何地点获取知识，彻底颠覆了传统的学习方式、形式、习惯和理念。

人类的学习是通过阅读、语言、操作等一系列活动达到认知目的的过程。资源的碎片化在适应移动学习方式的同时，也带来了认知障碍。首先，海量的学习资源导致学习者在任何一条信息上停留的时间变短，想要获得有效信息所花费的筛选时间已经超出了知识学习的时间。其次，人们习惯了课堂教学或者阅读书籍等连续的、被动的知识获取方式，这种方式有利于大脑中知识体系的构建。多样、结构松散的碎片化资源，会导致知识点之间的关系不明确，学习者的学习过程无路径可寻。因此，需要将碎片化的资源按照知识的演进路径组织起来，与学习者原有的知识结构对接，便于学习者学习过程的进行。如何有效组织碎片化资源并将其可视化展示，成为碎片化资源建设的关键内容。

本文利用知识地图技术将“计算机组装与维护”课程的碎片化教学资源组织起来，不仅可以快速定位自己所需的知识点或技能点，还可以为学习者提供个性化的学习路线。

二、相关知识与研究背景

（一）碎片化学习

近年来，随着碎片化学习成為移动互联时代学习的普遍方式，越来越多的专家学者对碎片化学习的现象、产生原因、表现形式等进行了深入研究。美国斯坦福大学学习实验室的研究表明，在碎片化学习的过程中学习者的注意力分散，同时也带来更多的关联关系。在国内，王觅指出碎片化学习具有学习内容碎片化、学习活动不连续、学习时间和空间不受限制、学习注意力和思维跳跃、学习动机清晰等特征[1]。王承博提出海量信息、微资源和新媒体形式的产生是产生碎片化学习的主要原因[2]。王竹立阐述了碎片化学习的内涵，并针对其优缺点，提出了复原和重构两种方法[3]建立知识体系。

虽然碎片化学习方式改变了人类获取知识的方式，但是，由于碎片化学习过程中所运用的学习资源来源广泛、学习者群体不稳定、资源间的关系松散、知识间的关系缺乏权威性的指导等缺陷，也为学习者的深度学习和知识体系的构建带来了障碍。这些障碍会使得碎片化学习没有达到预期的效果。因此，在建立碎片化学习资源的同时，要引入一些其他的技术协助碎片化资源的管理和知识体系的构建。

（二）知识地图

人类的认知过程是“整体—部分—整体”的过程。碎片化的资源有效控制了知识的粒度，便于部分知识的获取。知识地图则可以帮助学习者完成整体知识体系的构建。知识地图可将零散的知识节点间的逻辑关系进行重构，并将其可视化，为用户提供视觉上的知识体系结构，便于确定学习路径，完成认知的全过程。

知识地图概念首先由情报学家布鲁克斯（B C Brooks）提出。他提出以知识单元为基本节点，通过绘制图形来解释知识结构。目前，知识地图在很多领域得到了研究和应用，如情报学、企业项目管理、图书推荐服务等，也在建筑、软件、水利等行业的工程项目中得以应用。例如，刘敦仁（Liu）和徐银英（Chouyin Hsu）认为，运用知识地图可以将分散的企业项目知识进行管理，有助于增加企业的知识财产[4]。程于天（YT Cheng）等人认为利用知识地图可以强化风险管理知识获取，并将知识资源可视化[5]。特瑟恩（Tserng）等人将知识地图应用于建筑行业的项目管理中，提出用五步法构建知识地图模型，实现企业业务知识的重用和共享[6]。翟川（Zhai Chuan）和梁博文（Liang Brown）运用项目知识本体的模型，搭建了水利工程项目的二维知识地图，将水利工程运用项目建设过程的知识模型进行管理[7]。

三、“计算机组装与维护”碎片化资源建设

（一）课程定位

“计算机组装与维护”是高等职业教育计算机应用技术专业的核心专业课之一。就业市场的信息表明：计算机组装与维修是计算机相关各项工作的基础，无论从事软件开发还是从事硬件维护，该技术都占较重要的份量，尤其是就业前景较好的计算机维修师等，该课程所占的技术份量在70%以上。“计算机组装与维护”是一门理论性、基础性、应用性相统一的课程，需要多方面的理论与技能素质的支撑。通过调研，确定本课程的教学目标是使学生掌握微型计算机系统的结构和基本组成、掌握微型计算机硬件的组装与维护的基本知识和技能，使学生具备根据微机结构和工作原理，处理常见的一般性硬件和软件故障的能力。

（二）碎片化资源建设路径

课程资源建设的路径如下，首先，进行课程资源系统化设计，以职业岗位分析为基础，考虑在不同领域的实际应用，体现典型工作任务的业务流程，从服务所有学习者的角度出发，规划项目—任务—知识点和能力点—媒体素材的基本结构。其次，考虑支撑泛在学习、移动学习的需求，坚持“冗余”原则，以突出教学重点、突破教学难点为首要考虑因素，规划课程的特色资源。最后，贯彻“与时俱进”的原则，保证资源内容的先进性，扩容资源总量，丰富资源类型，体现行业需求和职业特点，重点开发动画、微课、视频、虚拟仿真、电子书等数字化资源，支持学习者自主学习。资源入库实现单一资源、多格式存储，支持PC、多种手机、平板电脑等各种学习终端设备，保证用户可以随时随地、快速便捷地进行学习。

课程整体按逻辑关系归类、划分为内容集合。集合含有单元，单元中设置知识点、技能点。课程知识点、技能点围绕所在单元进行设计。知识点和技能点根据专业的知识体系结构或能力结构进行设置，要求每个知识点和技能点内容完整、相对独立。知识点和技能点要具有一定覆盖范围和兼容性。避免知识点、技能点粒度过小，其容量可能会接近单体资源容量，不便设置具体资源，也容易影响知识点、技能点的覆盖面，也将影响资源的有效生命周期。资源媒体形式的设计要充分考虑适用对象，既有概念理论内容，也有实际操作内容，将涉及理论与实操的内容分别设置知识点和技能点，便于灵活组建不同需求、不同层次的课程。

课程碎片化资源建设的基本思路是：碎片化资源、结构化课程、系统化设计。按照资源分层结构进行系统化设计，将资源分成“项目（模块）—任务（学习单元）—知识点和能力点”的三级结构。如图1所示，碎片化素材资源是最基础的资源，可隶属于任何层级。模块和学习单元均属于积件层，知识点和能力点及所属素材资源属于基元层。

（三）碎片化资源建设情况

从硬件、软件常见故障入手，把课程内容分为微机硬件系统组装与调试、CMOS设置、磁盘文件系统及硬盘分区、安装微机软件系统、主机故障处理、外设故障处理、软件故障处理、系统优化与数据维护等8个项目、23个任务，涵盖了计算机组装与维护的软硬件知识和技能和平板电脑等新设备的维护知识。将23个任务进一步分解出47个知识点和63个技能点，并根据每个知識点和技能点的情况设计碎片化资源。结合碎片化学习运用移动终端设备进行的特点，碎片化资源的媒体形式包括文本、音频、视频、图形/图像、交互式网页、PPT演示文稿、动画、其他等九种。

为了满足学习者个性化学习的需求，将学习资源分为两类：一类是提供全局的学习指导的课程整体资源，主要包括教学日历、学习指南、课程标准、教学大纲、课程设计、学习任务方案等;另一类是满足学习者的个性化学习需求的碎片化资源。碎片化资源的设计坚持“冗余”原则，针对同一知识点或技能点，运用多种内容形式和媒体形式进行设计。内容类型包括：教案、授课PPT、教学要求、重点难点、单元学习指南、单元实训、单元测验、单元作业、知识点介绍、技能点介绍、教学图片、工程录像、微课视频、虚拟仿真等多种形式。

笔者以课程的项目3“磁盘文件系统及硬盘分区”为例介绍资源建设情况。本项目以微机磁盘文件系统及硬件分区为依托，学习掌握硬盘信息存储格式的基础知识及应用场合，使学习者能够根据用户需求选择适当的磁盘信息存储格式，并熟练运用工具软件修改硬盘存储格式并保证数据安全。表1是项目3“磁盘文件系统及硬盘分区”的知识点技能点设计。

四、课程资源的知识地图构建

运用知识地图技术将“计算机组装与维护”课程的知识点进行组织和管理，可以有效地帮助学习者获得科学有效的学习路径。课程知识地图构建的基本步骤：选择知识地图节点，明确节点之间的关系，绘制顶层知识地图，确定各个节点上的碎片化资源及其优先级。

（一） 知识节点的选取

知识节点是知识地图模型中的基本单位和个体。每个个体都代表着一定的知识单元。在课程碎片化资源建设过程中，首先根据课程目标选取知识节点。“计算机组装与维护”课程是一门实践性很强且内容更新较快的课程，课程紧跟市场动向，通过调研不断修正课程的教学目标，选择课程内容，然后根据教学目标分类法对内容进行合理的分解，提取出学习的关键点，从而形成知识点和技能点。在知识地图横向方向上，结合职业教育的要求，将节点分为4个维度，分别是项目、任务、知识与概念、技能与方法，并为每个知识点附加了重点、难点和考点属性。其中，考点是指与课程相关的职业资格证书计算机维修工（中级）认证的考点。项目3“磁盘文件系统及硬盘分区”的知识节点选取和设计情况如表2所示。

（二）知识节点的组织

知识节点是知识地图的组成要素[8]，要将这些要素组合起来形成有价值的知识地图，就需要明确知识节点间的关系，也就是明确知识地图中关联关系的绘制原则。在构建“计算机组装与维护”课程知识地图的过程中，笔者将知识节点间的关系分为四种：组织关系、依赖关系、兄弟关系和平行关系。组织关系表示知识点之间是部分与整体的关系;依赖关系表示前一知识点支撑后一知识点;兄弟关系意味着两个知识点具有相同的父节点，并存在依赖关系;平行关系则是两知识点具有相同的父节点但没有依赖关系[9]。

运用MindManager工具先将知识节点描述出来，在描述节点时运用MindManager的图符功能将每个节点的重点、难点、考点属性表达出来，并根据知识节点间的关系最终形成知识地图。图2为项目3“磁盘文件系统及硬盘分区”的顶层知识地图。

（三）碎片化资源构建链接知识地图

顶层知识地图只能表示知识点和技能点间的结构关系，每个知识点或技能点下还包含着大量的碎片化资源。因此，要在顶层知识地图的基础上设置链接，形成二级知识地图，从而将碎片化资源组织起来。为了便于向用户推荐个性化的资源，根据每个用户的学习进度和碎片化资源的难易程度及上下文关系，每个碎片化资源都设计了优先级别（见下页图3）和学习进度属性，并在知识地图上进行了标识。通过知识地图，不但可以将知识结构和碎片化资源组织并展示出来，还可以根据知识间的链接关系和学习者的学习进度提供个性化的推荐路线，为学习资源的个性化推荐奠定基础。下页图4为项目3“磁盘文件系统及硬盘分区”的知识点“硬盘的信息存储格式分类”的二级知识地图。

碎片化学习方式需要大量碎片化资源的支持。这些碎片化的资源如果是杂乱的、毫无关系的，将不利于人们知识的获取和内化过程。本文阐述了建设“计算机组装与维护”课程碎片化资源建设的基本路径，并运用知识地图技术将知识和资源组织和展示出来，呈现出课程的知识结构体系。知识地图可以帮助学习者快速全面地了解知识结构，理清知识间的关联关系，为学习者提供个性化的学习路径。

参考文献：

[1]王觅.面向碎片化学习时代微视频课程的内容设计[D].上海：华东师范大学，2013.

[2]王承博，李小平，赵丰年，等.大数据时代碎片化学习研究[J].电化教育研究，2015（10）：26-30.

[3]王竹立.移动互联时代的碎片化学习及应对之策——从零存整取到“互联网+”课堂[J].远程教育杂志，2016，34（4）：9-16.

[4]Duen Ren Liu，Chouyin Hsu.Project‐based Knowledge Maps：Combining Project Mining and XML‐enabled Topic Maps[J].Internet Research，2004，14（3）：254-266.

[5]YuTien Cheng，HuanMing Chuang，ChanChao Wen.A Study on Applying Mind Mapping to Build a Knowledge Map of the Project Risk Management of Research and Development[C].Innovative Computing，Information and Control（ICICIC），2009 Fourth International Conference on. IEEE，2009：30-33.

[6]HP Tserng，et al.The Use of Knowledge Map Model in Construction Industry[J].Journal of Civil Engineering & Management，2010，16（3）：332-344.

[7]Zhai Bowen，Liang Chuan.Research Key Technique of Knowledge Management in Hydraulic Project Base on Process.International Conference on Business Management and Eletronic Information.IEEE[C].2011：697-701.

[8]伍國华，李克东.知识可视化教学应用的元分析研究[J].电化教育研究，2011（12）：84-90.

[9]赵启斯.基于知识地图的微课资源管理系绕设计与实现[D].金华：浙江师范大学，2016.

（责任编辑：张维佳）