基于知识点关联性量化分析的Web 课程设计

王丽清

（云南大学 信息学院，云南 昆明 650091）

0 引 言

教育部提出的“新工科”建设是为主动应对新一轮科技革命与产业变革而制定的国家教育层面的战略行动[1]。对于高校工科教育来说，既包括了对新兴领域和专业的增设和扩充，也包括了对传统领域和专业的升级改造和创新。最终目的都是更好地实现理论课程学习与实践综合应用的深度结合[2]。

对于计算机工科专业课程教育来说，一方面需要理论学习与实践需求紧密结合；另一方面，面对信息技术日新月异的发展变化，一门信息技术领域的专业课程教学，如何快速适应技术的发展变化，并培养学习对同类技术的理解和迁移学习能力，从而满足今后社会对人才的就业需求，是教育适应社会经济技术发展的关键。

为此，学者们从不同角度进行了研究。在课程内容的实践教学方法和评价方面，通过设立纽带课程解决多课程融合的问题[3]，或基于特定的开发云进行更强调实践结合的教学[4]；或者建设MOOC、实验综合教学平台，在实验中以项目驱动加强学生实践能力培养[5]；或者采用典型素材、典型案例、典型资源从教学内容、方法、过程和评价4 个方面构建教学体系，提高教学实效[6]等。对于知识点的量化和课程内容的构成问题，李东霞等将知识点拆分成若干个小知识模块，形成该知识点的量化[7]。文献[8]中收集了具有代表性的美国著名高校的创业课程内容,并提取课程内容主题词，利用词频统计、绘制共词矩阵的方法，分析了其课程内容的构成热点及趋势。在目标与内容的结合设计以及关联度方面，采用构建知识链加强理论和实践的课程连续性的方法[9]；或通过数据挖掘技术,分析课程间知识点内在联系和递进关系,进行课程教学模型设计的方法[10]等。

无论是实践应用，还是技术发展，这些特定的目标要求，都需要有相应的内容和具体措施来对应支撑。明确内容所涵盖的知识点与各个目标之间的联系，分析彼此之间的关联度和权重，实现教学目标和内容之间的更好对应。同时，根据目标及时调整内容结构，适应需求的变化。这些都是信息技术工程教育实践中亟待解决的问题。

社会和技术发展所带来的对知识和技能的快速更新需求，对教育领域也提出了新的要求。在学习中举一反三，在学习一项知识技能的同时，能够理解其同类技术的原理和关键，才能真正地学习和掌握其核心和精髓。为此，针对在计算机工程教学中，将理论学习、实践能力和共性同类技术迁移学习能力相结合的培养目标，面向既定目标的课程知识点关联性量化分析和课程设计方法，在明确目标的前提下，根据各个目标与内容知识点之间的关联度设定关联值，进而计算出各个知识点的重要性权重、与各个目标的关系以及在总课时中应占有的相对比例。根据量化分析结果，即可辅助教师方便、快速地完成课程教学的重难点、教学内容的界定和课时规划。

1 Web编程技术课程目标

Web 编程技术是高等院校物联网工程、计算机科学与技术等专业高年级开设的专业选修课程。以面向对象程序设计Java 开发课程作为先修课程。

因此，高校在讲授该门课程时大多以JSP Web 开发作为讲授内容，是一门实践性很强的课程。

为达到更好地适应技术发展和实践需求的目的，可对课程的课程体目标进行预设。

（1）理论和实践结合。注重实践和理论的结合，采用讲、练有机结合的教学手段，合理分配理论讲授和上机实验。在有限的总课程时间内，培养学生理论和实践结合的编程动手能力。

（2）迁移学习能力。通过对本课程的学习，使学生能够在掌握运用JSP 开发Web 应用的基本知识、技术原理和方法的基础上，培养学生对Web 开发通用方法的理解，以及对新技术的探究学习能力。

（3）综合解决能力。培养学生应用组件、辅助工具、第三方开发平台的能力，提高学生综合利用所学技术解决实际应用问题的能力。

课程计划的主要内容包括以下几方面。

（1）Web 应用开发基础知识：包括Web 的基本概念、HTML 基本语法和常用标签使用、动静态网页和前后端技术概念等。

（2）Jave Web 开发基本技术：包括开发环境搭建和工具应用、基本JSP 语法、JDBC 技术等。

（3）Java Web 应用开发实践：在前期基础讲授和实验的基础上，结合实验实例，讲授MVC和DAO 设计模式、Servlet 技术、Javabean、三层优化技术等。

2 基于知识点关联性量化分析的课程设计方法

在理论教学和实践结合的前提下，要达到目标2 的要求，即让学生初步具备对相关同类技术的迁移学习和理解能力，其关键是课程知识点、实践，以及相关同类技术3 者之间的知识点关联性分析。

关联性分析是根据所教课程，对知识点和关键技术进行需求匹配归纳和梳理，凝炼出该课程各项知识点和其他相似开发技术之间，以及课程知识点和实践应用需求之间基于底层的关联性，并绘制知识点关联性分析图。

然后，根据关联性分析从课程内容设计（理论和实验）、案例选取、教学过程管理3 个方面完成教学内容的落实。

2.1 知识点关联性量化分析

知识点关联性量化分析图绘制步骤如下。

1）定义两两相交的分类知识点集合。

重要性权值越高越重要。在这里，按重要度设置为1-3。

5）绘制关联图。

以JSP Web 编程技术课程为例，按照以上步骤，进行如下知识点关联性量化分析。

首先，根据相关教学和实践开发经验，将JSP Web 开发课程各个知识点分别与工程实践需求，以及其他Web 研发技术（如ASP、PHP 等）进行关联性分析，绘制它们的知识点集合的交集，用列表方式给出各个知识点。并用带1～3 的箭头分别表示其关联度的量化值，1 表示弱关联，3 表示强关联。

其次，在知识点列表中，按照各个知识点的重要性用1～3 进行量化表示，从1～3 重要性依次递增。同时，用深色底色的列表表示本课程讲授需要涵盖的内容，浅色表示不需要涉及的部分。得到分析结果如图1 所示。

图1 课程知识点关联性分析

最后，按公式（1）计算每个点的综合权重，得到表1。

表1 部分知识点综合权重计算值

2.2 课程内容重构和设计

根据公式（1）计算出的知识点综合权重就可以按以下公式进行课程的内容、实验部分和重难点的确定和设计。

表2 课程知识点设计分析参照表

3 课程实践

完成教学内容和重难点的分析和设计后，就可以把内容和重点具体落实到教学中，并且采用现代化教学方法，根据所确定的课时分配和对应实验内容，结合教学效果、进度和学生反馈等完成课程的教学。

例如，根据表2，对于教学内容“2.Web 技术基础”，重难点在于知识点“前端/后端”的概念区分和原理理解（重难点为1）。因此分配3个理论课时进行重点讲解，而对于其中的知识点“HTML/CSS/Js 基本语法”则分配2 个实验课时+1 个理论课时，加强学生的动手实践能力。

而对于“6.MVC 与DAO”来说，重难点是对知识点“MVC 模式”的理解，安排3 个理论课时。“JSP 中实现MVC 模式”和“JSP DAO 模式及实现”2 个知识点的学习则侧重实践，分别安排了4 个和2 个实验课时，该部分教学内容的总课时为10。

当教学内容和知识点需要调整时，只需要调整各个知识点的关联度和重要性指标，即可重新计算出各个部分的重难点和课时分配建议。

该方法在Web 编程技术中进行了实际应用。在教学覆盖各个知识点的前提下，有侧重地根据重难点加强学生分析问题、解决问题能力的培养，引导学生深入思考，将理论应用于实践，提升学生的学习兴趣。课程结束后，通过课堂问卷调查、提交学习感受和体会等方式征集了学生的学习反馈。对反馈结果按关键词统计的结果如图2 所示。

图2 反馈情况关键词占比统计

根据结果统计数据分析，有59.09%的学生对课程内容产生兴趣，63.64%的学生认为自己独立解决问题的能力提高了，分别有40.91%和31.82%的学生意识到了在学习中归纳思考和分析设计的重要性。

4 结 语

信息技术研发中技术更新日新月异，为了让教学适应技术变化，达到各项教学目标的要求，提出了一种基于知识点关联分析法进行教学内容设计的方法。采用该方法不仅可实现知识点和目标的精准对应和完整覆盖，使内容快速适应目标的变化，而且可以辅助教师，方便、快速地完成课程教学内容、重难点和课时的调整和设计，提高工作效率。