网络环境下知识图谱协同建构对教师实践性知识的效果研究

马 宁，谢敏漪，马 超，赵若辰

(1.2.4.北京师范大学教育学部，北京 100875;3.北京师范大学未来教育高精尖创新中心，北京 100875)

一、问题的提出

在教育信息化工作的推进过程中，我国一直致力于提升教育质量，深化教育改革，并将教师教育的发展和创新作为教育改革的突破点和着力点。2010年颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020 年)》将建设高素质专业化教师队伍作为保障教育发展改革的战略任务。[1]2018年，教育部等五部门印发的《教师教育振兴行动计划(2018—2022 年)》强调，要不断优化教师培养培训的内容方式，不断提升教师的综合素质水平和创新能力。[2]教师是教育活动中的重要因素，实践性知识作为影响教师教育教学实践的重要因素，在教师专业成长过程中起着决定性的作用。[3]

目前，教师培训被各级部门高度重视，并在教育实践者和研究者的长期探索中，取得了一定的成果。随着移动技术的普及，基于微视频、微课、微论坛的微型培训因其碎片化、小颗粒度、自定步调等特点，已成为快速提高广大中小学教师专业水平和技能的一种新型在线培训模式。[4]但教师在线培训在实践过程中仍存在着一些问题，如教师被动接受知识、资源缺乏结构化、教师之间缺乏协作交流等。[5][6]而这些问题的存在使得教师对培训内容的掌握缺乏结构化，对实践性知识的增长较缓慢。因此，关于如何实现教师培训知识与能力向实践性知识的转化有待进一步研究。

因其系统化、结构化的知识呈现方式，知识可视化技术在教育领域逐步兴起，并得到越来越多的关注和应用，将知识可视化技术应用于教师在线培训可以改善教师培训内容缺乏结构化的问题。同时，教师协同知识建构也在不断受到关注，如陈丽[7]、余胜泉[8]、马宁[9]分别提出了加强教师协同知识建构的策略、通过网络协同教研的方式来促进教师实践性知识的发展策略、以协同知识建构为核心的教师混合式研训模型。由此可见，知识可视化技术与协同知识建构的发展，为解决教师在线培训中实践性知识增长缓慢的问题带来了可能。因此，本研究运用了知识图谱工具，拟开展网络环境下教师知识图谱协同建构的研究，探究其对教师实践性知识增长的效果。

二、教师协同知识建构相关概念

(一)实践性知识

最早研究实践性知识的是弗里曼·艾尔贝兹，她将实践性知识分为关于自我的知识、关于环境的知识、学科内容知识、课程的知识和教学的知识。[10]克兰迪宁和康纳利指出教师实践性知识是对教师在其实践中建构的、直接支配教学行为的个人观点、准则、信念等的泛称。[11]陈向明则提出实践性知识为教师真正信奉的，并在教育教学实践中实际使用和表现出来的对教育教学的认识。[12]可见，教师的实践性知识是一个多方面的概念，并没有形成统一的定论。但普遍认可的是实践性知识是在实践中指导教师行动的知识。[13]

此外，研究者们也探讨了教师实践性知识的形成机制。吉艾尔、贝贾德和威鲁普把提升教师实践性知识的途径概括为四个方面：在网络中学习和发展、同伴指导、合作的行动研究和案例的使用。[14]王陆认为教师的实践性知识是在共同参与实践性知识建构的过程中逐渐形成的，是一种动态性的知识。[15]而对于实践性知识变化的评价并没有统一的测量方法，Connelly等人通过分析在教师的谈话和采访中对典型案例的不同表述来测评教师的实践性知识的变化。[16]Peterson等人则用量表结合采访的方式测量教师知识。[17]因此，本研究的培训活动涉及了“在网络中学习和发展”“同伴指导”“合作的行动研究”等促进教师实践性知识增长的途径，并通过观察教师在教育教学实践中实际使用和表现出来的知识来检验教师实践性知识的增长情况。

(二)知识图谱

知识图谱是指通过可视化方式呈现领域知识之间的结构关系，描述知识的载体以及其资源的可视化工具，可以很好地帮助突破已有在线培训研究中的薄弱点——知识内容缺乏结构性。知识图谱既可以用来揭示领域的研究热点和研究现状，又可以用来展示知识的动态发展。[18][19]知识图谱具有直观性、结构性、动态发展性等特点，目前知识图谱在教育中的应用现状集中在呈现领域发展趋势与研究进展、识别研究领域学术群体及特点、描述领域的核心期刊等。而利用知识图谱来组织资源、或是自主建构图谱的研究甚少，属于研究的一个薄弱点。

(三)协同知识建构

Scardamalia与Bereiter提出，协同知识建构是一个创建、分享个体知识经验，并且不断修改调整公共知识的过程，在这个过程中，学习者创建共同愿景，协商讨论，共享理解，形成共识，创人造物。[20]国内外著名的协同知识建构模型主要有Gunawardena交互知识构建模型、[21]Stahl知识建构模型、[22]王佑镁协同知识建构过程模型、[23]野中郁次郎知识转换模型(SECI)。[24]将协同知识建构应用于教师在线培训有以下优势：(1)促进群体知识和个体知识的双重增长；[25](2)促进隐性知识向显性知识的转化，有助于教师实践性知识的发展与传播；[26](3)促进理论知识向实践的迁移运用。[27]

(四)知识图谱协同建构

知识图谱协同建构是指处于一个群体中的学习者采用协作的方式共同建构一个知识图谱，群体中的每一个个体都能够对知识点进行添加、修改、删除等操作，通过协商、论证，形成集体认可的知识图谱，并动态发展。当前，基于可视化工具开展协作学习的研究大多使用的是概念图工具，如聂黎生运用CmapTools概念图工具开展网络协作学习。[28]知识图谱工具相较概念图工具功能更加丰富，操作更灵活，探索知识图谱协同建构的效果研究成为了可视化工具风靡教育领域背景下的一大研究趋势。

三、知识图谱协同建构的在线培训工具与活动

(一)知识图谱协同建构工具

本研究依托于 “学习元”平台(http://lcell.bnu.edu.cn/)，设计并开发了知识图谱协同建构工具。该工具可内嵌于在线学习平台中，并支持教师开展协同知识建构，具体有如下功能：(1)主动建构知识：用户可以手动添加任意知识点，形成知识网络(图1)；(2)协作添加知识点：群体中的其他用户可针对已创建的节点进行投票与讨论，依据投票结果完成知识点的进化(图2)；(3)创建资源：用户可以为图谱中的任意一个知识点创建相对应的资源(图3)；(4)学习社区：用户可利用学习元的批注功能、协作修改功能、评论/回复功能在一个学习共同体中对所建构的资源进行交流与学习(图4)。

(二)知识图谱协同建构活动

在参考借鉴国内外研究学者的协同知识建构模型的基础上，本研究关注学习者的需求、交互、资源生成等，注重个人和群体的双重知识建构，以SECI知识转换模型为框架，设计了教师知识图谱协同建构活动，如表1所示：

为了充分发挥教师协作学习的效果，笔者给教师们提供了丰富的交流空间，贯穿整个培训过程，本次培训的交流空间主要有：QQ群(30人)、QQ小组、学习元各讨论区等。

四、研究设计

(一)研究对象

本研究的研究对象为30名小学语文教师，授课年级集中于中低年段。实验开始之前，每位教师提交了一份课堂教学视频。由三位学科专家依照《围绕常见问题的小学语文课堂观察量表》(表2)对教师提交的教学视频进行评定(肯德尔和谐系数检验W=0.940(p=0.000，p<0.05))，然后依据分值将教师分为水平相当的5组，每组6人。分组后对各小组教师的前测成绩进行单因素方差分析，结果显示，不同组的教师在前测成绩上并未表现出明显的差异(F(4,25)=0.076， p=0.989，p>0.05)。

表1 教师知识图谱协同建构活动及知识转换

表2 围绕常见问题的小学语文课堂观察量表

(二)实验流程

本研究采用单组前后测的对比实验，自变量为“知识图谱协同建构”，在培训开始前对教师的初始授课视频进行评分，实验结束后为教师提交的新授课视频进行评分，比较前后差异，分析实验效果。具体实验流程如图5：

(三)研究量表

1.教师课堂实践知识测量量表

课堂是教师的实践基地，对教师实践性知识的共识是它指导了教师的实践行动。[29]因此，本研究采用教师的教学课堂来反映教师的实践性知识。笔者通过文献调研得出初步的围绕常见问题的“小学语文课堂观察量表”各级指标，经过三位跨越式专家评审，进行修改与调整，确定最终的课堂观察量表指标，并采用层次分析法计算各级指标权重，为各级指标赋分值，得出《围绕常见问题的小学语文课堂观察量表》(表2)。

2.知识图谱结构化程度量表

关于可视化图形的结构化程度评价，笔者选用了Markham[30]提出的结构评分法，该量表的指标、评价方式很好地契合了知识图谱的特征，从概念数、连接数、分支数、层级数、交叉连接数、实例数六个方面对图形进行结构化评分，指标及分值如表3所示。

表3 Markham结构评分法

五、数据分析

(一)教师实践性知识增长的效果

利用《围绕常见问题的小学语文课堂观察量表》(表2)，三位“跨越式”课题组专家为教师第二次上交的课堂教学实录(后测视频)进行观察与评分，得出教师的后测成绩。

笔者对全体参训教师的实践知识增长效果进行了分析(见表4)，对教师前测视频成绩与后测视频成绩进行独立样本t检验后得出：教师的前测和后测成绩表现出明显的差异(t=-4.214， p<0.001)，从t值为负，结合“组统计量”教师前后测成绩比较可知，教师在此次培训中的后测成绩高于前测成绩，且有显著性差异。

表4 教师前后测成绩独立样本t检验组统计量

注：***p<0.001。

通过对教师视频的观察记录可知，教师确实将培训当中所学的理论知识对应着运用到实践当中。如zyx老师的前测视频中，在识字教学部分仅仅是采用了齐读、点名读的方式来识字，学生记忆效果不佳；而在后测视频中，zyx老师大胆采用了学生自主识字法，鼓励学生用“加一加”“减一减”等方法记住生字，学生识字热情高涨。通过查看该组建立的图谱可知，该组建立了“自主识字”资源，可推测教师将所学运用于实践中，实践知识有了明显的提升。

(二)知识图谱的结构化程度与教师实践性知识增长的关系

为验证知识图谱与培训效果的关系，培训者将教师分为了5个小组，分别开展知识图谱协同建构的培训活动。培训结束后，利用Markham的结构评分法(表3)进行评分，得出各组图谱得分为：1组47分；2组107分；3组88分；4组38分；5组70分。将“小组图谱得分”与“小组培训成绩”进行K-S检验，得出两组数据呈正态分布，可进行相关性检验(见表5)。

表5 小组图谱得分与小组培训成绩Pearson相关性分析

注：** p<0.01；N=5。

由Pearson相关性分析得知，两个变量之间的相关性高达0.992(p<0.01)，达到显著性水平，表示“小组成绩平均分”与“小组图谱得分”之间具有显著的相关关系，并且由相关系数为正值可知，小组的知识图谱得分越高，小组成绩越高。

利用Markham的结构评分法对组内各教师的知识图谱结构化程度进行评价，得到各教师的图谱得分，与教师培训前后测成绩差值进行比较，发现培训成绩排名前3的教师在个人图谱成绩上也具有较高的得分，由此现象反映出教师创建的个人知识图谱与教师的实践性知识增长具有一定的正相关关系。

(三)教师协同参与度与教师实践性知识增长的关系

为探索教师协同参与度与培训效果的关系，笔者参考协同参与度评价工具的相关研究，评估教师在培训过程中的贡献、交互、协作等参与情况。在本研究中，教师创建节点、资源，并学习资源、开展讨论，留下了大量的平台数据。根据本研究的实际情况，笔者通过9项指标来评估教师的参与度情况，探索各项指标与培训成绩之间的相关关系：(1)创建的节点数；(2)创建的资源数；(3)学习的资源数：学习本组所创建资源的数量；(4)学习的资源百分比：学习的资源数/本组创建的资源总数；(5)QQ群讨论数：在班级大群中参与讨论的数量；(6)QQ小组讨论数：在小组内参与讨论的数量；(7)QQ私信数：参训教师给培训者发私信的数量；(8)知识点讨论数：创建知识节点时开展讨论的数量；(9)学习元评论数：协作学习资源时的评论或回复的数量。

表6 协同参与度与培训成绩的Pearson相关性分析

注：培训成绩为后测成绩减前测成绩得分；**p<0.01；*p<0.05；N=30。

从表6的数据结果可知，笔者预设的协同参与度九项指标分别与教师培训成绩有着正相关关系，“学习的资源百分比”指标与培训成绩在0.05的水平(双侧)上显著相关，其它指标均与培训成绩在0.01的水平(双侧)上显著相关。由此说明，教师在培训中的协同参与度与教师实践性知识增长有着显著的正相关关系。

为进一步探索九项指标分别对教师培训成绩的贡献值，以及探索各项指标之间的联系，笔者采用多元回归分析方法，以“培训成绩”为因变量，检验各个自变量(协同参与度指标)对因变量的解释力，使用逐步法筛选自变量。

表7显示了构建教师培训成绩回归模型的数据结果，在回归分析逐步进入的过程中删去了解释力不足的6个变量，保留了自变量“学习元资源数”(β=0.594，p<0.001)、“创建节点数”(β=0.333，p<0.001)以及“学习元评论数”(β=0.241，p<0.001)，表明这三个变量在预测教师的培训成绩上具有显著影响。由三个变量所构成的模型3的整体R2值高达0.922，表示该模型可以解释教师培训成绩92.2%的变化量。三个显著预测因子中“学习的资源数”是最有影响力的预测因子，本次培训教师协同参与度的3项指标，依据贡献值排序为：“学习的资源数”“创建的节点数”以及“学习元评论数”。

表7 教师培训成绩的多元回归模型

六、研究结论与讨论

(一)知识图谱协同建构有助于促进教师实践性知识的增长

本研究采用知识图谱协同建构的方式开展教师培训，通过收集教师的前测、后测视频，评估教师在前后测课堂中的实践知识，从而探讨教师的实践性知识增长情况。从数据分析可知，教师的后测成绩显著高于前测成绩，说明教师在解决常见问题方面，后测课堂相较于前测课堂有明显的改善。从课堂观察的记录可知，教师确实有将培训所学的理论知识迁移运用于实践，转换为实践知识，促进了教师实践性知识的增长。

(二)知识可视化工具有助于促进教师理论性知识向实践性知识的转化

研究人员对概念图、知识地图等知识可视化工具的应用效果进行了研究，发现概念图工具有助于学员了解培训内容结构、清晰展示概念之间的关系，[31]知识地图工具能帮助教师定位知识点、减少学习的迷航现象，从而提升教师的知识结构化程度等。[32]本研究使用支持主动、协同建构的知识图谱开展教师培训。通过访谈可知，知识图谱的导航作用、结构化呈现知识点、资源之间结构关系等特点，使得教师能够系统化、结构化地学习、掌握知识。此外，由培训数据分析发现，知识图谱的结构化程度与教师实践性知识增长具有显著的正相关关系，促进了教师将理论性知识向实践性知识的转化。

(三)协同参与度对学习者知识增长具有正向影响

在协同参与度对学习者知识增长的影响方面，研究人员从小组和个人的角度都指出协同参与度有助于促进小组成绩[33]和个人知识的增长。[34]本研究聚焦职后教师这一群体，针对知识图谱协同建构拟定了9项协同参与度指标，并发现协同参与度的各项评价指标均与教师实践性知识的增长有较强的相关关系。后通过多元回归分析的逐步法，确认了本次教师协同参与度贡献值最大的3项指标。本研究再次验证了协同参与度对学习者知识增长具有正向影响，并针对教师协同知识建构中的协同参与度指标进行了详细的讨论。

七、小结

信息时代，利用数字化工具来促进教师专业发展已成为必然趋势。本研究将知识图谱工具运用于教师培训中，采用知识图谱协同建构的方式，探讨该培训方式对教师实践性知识增长的效果，通过实验数据可知：知识图谱协同建构的在线培训能够促进教师实践知识的增长，知识图谱的结构化程度、教师的协同参与度均与教师实践性知识增长有显著的正相关关系。由此可得，知识图谱工具以及教师协同知识建构的培训方式能够为教师专业发展产生良好的促进作用。