基于知识地图和知识图谱的混合式教学设计

赵俊坤

摘 要 线上线下的混合式教学成为当前教学常态，文章对混合式教学的理论基础进行了探讨，提出了教育应当回归到开发人的灵性这一根本目的上，阐述了知识地图和知识图谱在混合式教学中的基本内涵和功能，对基于知识地图和知识图谱的混合式教学任务及对象、目标、策略、過程、评价等进行了论述。

关键词 知识地图;知识图谱;混合式教学;教学设计

中图分类号：G424                                 文献标识码：A  DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.32.026

Hybrid Teaching Design Based on Knowledge Map and Knowledge Atlas

ZHAO Junkun

（Experimental Teaching Center of Electronic Information and Control，

Beijing Information Science & Technology University， Beijing 100192）

Abstract Online and offline blended teaching has become the current teaching normality. This paper discusses the theoretical basis of blended teaching， puts forward that education should return to the development of human intelligence， and expounds the basic connotation and function of knowledge map and knowledge graph in blended teaching. This paper discusses the task， object， strategy， process and evaluation of blended teaching based on knowledge map and knowledge graph.

Keywords knowledge map; knowledge graph; blended teaching; instructional design

线上教学更多的体现在线上自主学习，而线下教学更多的是传统的课堂面授，两种教学模式不同程度的混合就构成了混合式教学，而线上的教与学是混合式教学的重点内容，因为线上的教学资源和教学平台不仅可以对线上教学提供支撑，也可以为线下教学提供支持。解决网络学习碎片化、松散化的一种途径就是运用知识地图，它可以把知识点连接成知识体系;实现混合式教学目标则要依靠知识图谱，它为学生构建自己的知识体系提供支持。

1 混合式教学的理论基础

学习理论的发展大致经历了行为主义、认知主义、建构主义以及联通主义几个过程，这些理论都在一定时期推动了学习理论的发展。行为主义理论强调刺激与反应的客观性，将行为和意识对立起来。认知主义认为学习是人们通过感觉、知觉得到的，主体会主动对相关刺激进行解释，强调认识过程中主体的能动作用，强调新知识与以前形成的知识结构相联系的过程。建构主义强调学习者的主动性，认为学习不是被动接收信息刺激，而是主动地基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程。联通主义作为新兴的一种学说，正在被不断探索，不是严格意义上的一种理论，而是一种学习观，强调的是新的信息持续被获得、并能区分出重要信息，强调个人的知识组成一个网络，被编入各种组织与机构，反过来各组织与机构的知识又被回馈给个人网络，提供个人的继续学习。

1.1 教育本质的回归

教育是培养人的活动，其基本职能是根据一定的社会要求，传递社会生产和生活经验，促进人的发展，培养该社会所需要的人才。通过其职能不难看出，教育有两个方面的属性，一个是社会属性，一个是人的属性，社会属性就是要培养社会所需要的人才，而人的属性则是要促进人的发展。

就教育的社会属性来说，教育的内容、手段、形式被社会生产方式所决定，教育理论也体现和服务于社会生产方式。行为主义理论就带有机械化、重复性等一些工业化早期生产方式的明显特点。认知主义、建构主义是随着工业化向信息化的发展，越来越认识到人的创造性的作用，把人突出了出来，是产业升级的需求。而近年来被追捧的联通主义，是屈从于高速发展网络的一种选择，把人作为信息的节点和智能化的机器看待，是行为主义在信息化时代的体现，是对信息化生产表面现象的阐释。联通主义的出现有其必然性，迎合了网络化的生产方式，但其把人机器化的倾向难以让人认为是一种进步。

苏格拉底说，教育的本质是唤醒，是开发你的内心。教育的社会属性固然重要，然而更重要的是人的属性。随着信息化尤其是机器智能化发展的不断突破，以前被人们认为不会被机器超越的围棋领域，AI也已经可以让人类高手两子了。机器的不断智能化，让人产生一种错觉，好像机器可以无所不能。在记忆、计算等领域，机器完全超越人类，这是事实，但是人是有思想的，人可以从无想到有，而机器只能从有运算到有。工业化时代的工具是人类力量的延伸，信息化时代的工具不过是人类思维的延伸而已。纷繁复杂的现象背后，人的培养仍然是教育最本质的属性，就好像教育理论不断更新迭代，而几千年前的经典言论至今仍然充满生命力一样。

1.2 学习目的的多样性

信息化时代的生产体现出生产方式智能化、产业形态数字化、产业组织平台化的特点，职业的产生与消亡速度加快，机器可以做的工作越来越多，相应的也会产生大量与机器相结合的工作，也就是人机协作性工作，需要从业者有较高信息素养，此外也有大量机器难以替代的工作，需要从业者有较高的专业素养和较强的创造性。同时，每个学生的学习基础不一样，学习的志向有差别，无视这种差别的教育必然难以取得令人满意的效果，信息化的发展也需要大量高质量创新型差异性的人才来共同完成。如何保证每个学生都按照最优的成长路径成长，是教师和智能化的教学平台需要思考的问题。

1.3 在学与思中增长灵性

耶鲁大学校长理查德 莱文说，教育不教知识和技能，却能让人胜任任何学科和职业。机器的智能化逼迫人类的教育进行反思，工具强大了，人就应当更多的做人的工作，学习的目的是开发智慧，不只是要去记住什么，而是要学会思考和发现。人的工具性将会越越小而不应当越来越大，而人性，也就是人的灵性将会也应当越来越被需要。

“学而不思则罔，思而不学则殆。”学习已有的知识是必要的，因为没有一定的知识基础，思考将是无本之木，而仅仅学会书本知识是远远不够的，更重要的是思维方式方法的获得和智慧的开发。教师作为教学活动的设计与组织者，作为学生学习的引导、协作、支持者，应当更加地关注到教育的本质中去，锻炼学生的思维，开发学生的智慧。爱因斯坦曾经说过：“当在学校所学的一切全部忘记之后，还剩下来的才是教育。”如何帮助学生构造逻辑思维体系并引导学生进行探索、思考和创造是教师和智慧教学平台在信息化高速发展的条件下，应当思考和关注的重点问题。运用知识地图和知识图谱可以促进学与思的进行，为教学提供助力。

2 知识地图和知识图谱的构建

2.1 学科知识的可视化

知识地图的构造方式是对节点和节点之间的关系进行可视化。某一学科的知识，各主题词、知识点之间存在着归属、层次、比较、推演等相对紧密的关系，可以建立属性关联、推理关联、聚类关联、边界关联等联系。知识地图能够将学科的零散知识点组织成一个有机联系的知识体系，虽然不能认为这种体系就是人脑的思维体系，但有助于学生对知识的整体把握和理解。此外，信息泛滥造成的注意力游移问题也可以通过知识地图予以解决，在学生学习导航偏离主题时，提供精确的返航路径，精准定位所需知识。

在知识地图的构造过程中，可以采用图、表等各种可视化工具实现，也可以根据知识领域的特点综合运用，不同的颜色、符号、文字大小等可以表示不同的相互关系，但要确保语义清晰、简洁美观和结构完整。提供方便易用的浏览、导航、搜索等功能，能够为用户提供真正需要的完整知识。

2.2 人与知识的联结

知识图谱的运用是一个动态联结人与知识、知识与知识的过程，知识图谱为每个个体建立，与知识地图的共用性区别开来。学生在学习某一学科课程的过程中，根据掌握程度把知识地图中的知识点和主题词点亮，由此清晰的分析并展现学生对学科知识的掌握程度，进而可以进行学习资源的个性化推荐与个别知识点的查漏补缺。学生在学习的过程中应不断进行思考，并在思考的过程中形成对知识的认识，这种认识会被知识图谱记录为成长轨迹，如果某种认识经实践检验是正确的，并且不包含在现有知识地图中，则可对知识地图进行补充完善。教师在进行教学设计和组织教学活动的过程中，以自己的理解对知识地图进行标记，比如标出重点需要掌握的内容、需要提前预习的内容等，供学生线上学习使用。教师在教学过程中，也可以对知识地图进行优化完善。

混合式学习的复杂性就在于不止线上的学习，线下的学习同样重要，为了数据的完整性和可信度，必须把线下教学数据输入知识图谱系统中。智慧校园为此提供了可用的工具，智慧考勤系统和学情分析系统可以提供学生上课的状态信息，结合教师运用教学软件教学时在课中提问的数据、结课时的考试成绩等，可以把学生的学习程度信息输入到知识图谱中，对学生的学习情况进行相对精准的画像。这些数据有助于教师分析授课对象和评价教学效果，为改进教学提供支持。就知识图谱本身来说，其不但要提供对用户的精准分析功能，还要能够引导用户进行思考、能够正确回答学生提出的学科问题或者为问题的解决提供路径，这些功能需要借助机器学习、自然语言处理等来实现。

3 混合式教学设计

3.1 教学任务与教学对象分析

混合式教学不再仅仅是传授知识，教学的一切活动都要围绕着更高层次的目标，也就是逻辑思维的养成和灵性的开发而展开，这是教学设计的基本着眼点。教师关注的重点将不再是教什么和如何教，而是在线上线下采取何种方式能够实现学生对学科知识的获取掌握、逻辑思维的锻炼扩展直至灵性的觉醒开发，在这三個方面的目的中，后两者的重要性显然要高于前者，而现实情况却往往相反。

教学内容是教学目标实现的主要载体，不同的教学内容需要不同的教学方法，影响教学目的的达成。基于知识地图的教学内容，不再把传统的教材作为唯一的来源，也不仅仅关注于分析教学内容的重点、难点和考点，而是通过对知识地图的分析，不仅关注显示的知识点，同时把隐藏在其中的逻辑思维方式挖掘出来，进而通过教学设计把这种思维方式的启发培养作为教学内容的重点。狭窄的知识面显然不利于思维的培养与灵性的开发，尤其对于作为打基础的本科教学来说，通识教育应该作为教学内容的核心。批判性独立思考能力是学生面对知识泛滥的有力武器，应着力培养，时时刻刻的自我觉知使学生脱离机器和信息的绑架，在教学中应让学生始终保持，以此促进灵性的开发。

教学对象也就是学生的信息可以在知识图谱中通过数据分析予以展现，对于学生在认知、情感、态度等方面达到了什么样的水平，教师不仅可以查看整体情况，也可以关注个体，不仅可以查看历史信息，也可以关注实时情况。教学对象分析不仅要了解学生的知识基础储备情况，更重要的是掌握其思维和认知到了什么水平，这一水平决定着学生能够想明白什么、能够做什么，这是新学习任务的真正起点。教学对象分析要对混合式教学的效果进行预估，应客观评估教学活动结束后，学生在认知、情感、态度等方面会达到什么水平，并与应该达到的水平进行比较，确保能够达到教学目的。

3.2 教学目标、策略和过程设计

混合式教学是以学生为中心的教学，强调学生的学习是教学的主要方面，教学设计要从学生的学习出发，教学目标应当依据学生的学习目标制定。当然，以学生为中心并不是说教师的教学不重要了，而是增加了更多的关注点。教学目标应当是多维的，至少应当包括知识与技能、方法与过程、情感态度与灵性三个方面。在目标描述时，存在诸多非具象化的内容，可以与教学过程进行结合来描述，教师的主观能动作用是可以灵活发挥的。从来没有相同的两节课，但差异性并不影响对人的培养，反而具有促进作用。

教学的组织形式是多种多样的，有讲授式、辅导式、探究式、案例式、问题式、协作式、发现式等，无论何种教学方式，都应把自主、协作、探究作为其主题，激发学生思维，开发学生潜能。教学策略应能促进学生主动学习、自主学习、创新学习，并基于此创设情境、愉悦氛围、促进思考与探究。在教学媒体的运用上，合理运用而不囿于网络和信息化工具，避免信息量过多过杂，应多留白，为思考和探究提供时间和空间。

在教学实施过程中，知识的获得因网络的便利性，不一定要在课堂上听教师的讲授，学生完全可以在课堂之外的线上自学获得，知识地图能够提供高效的学习工具和指导。课堂的教学也不一定全在线下进行，教学的多维开放性形态带来了一系列的改变。作为学生学习的组织者、协助者、引导者的教师，在课堂教学活动呈现立体和网状的情况下，首要的是思考如何确保教学目标的不迷失，并以此确定教学活动和方式、媒体的使用、时间的分配等。教师不再是单纯的沿着传授知识这一条线前进，而是在传授知识与关注学生学习两条线中交织进行。教师在与学生反复的线上线下交互反馈中，调控课程方向，理性地引导教学向着教学目标的达成前进，实现教师与学生在混合式教学中的共同发展。

基金课题：本文为2019年度北京信息科技大学高教研究立项项目“数字校园背景下的电化教学知识管理研究”的研究成果，项目编号：2019GJYB13

参考文献

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