基于知識地圖的課程學習平臺構建與實施

摘要：知識地圖作為一種新的知識導航系統，具有結構清晰、檢索方便、知識點間聯系緊密等優點。文章提出將知識地圖應用于本科教學，分析并針對知識地圖和現有學習平臺的現狀和特點，以游戲學習為理念構建基于知識地圖的課程學習平臺并以計算機網絡課程為例，介紹該教學平臺的實施過程。

關鍵詞：本科教學；學習平臺；知識地圖；游戲學習

1.背景

知識地圖作為一種知識導航系統，可以顯示不同知識存儲之間的動態聯系。由于其結構清晰、檢索方便和知識點間彼此聯系的特點，被廣泛應用于知識管理、游戲攻關、啟發式教學等項目。目前在高校中應用較為廣泛的一些教學方法，如基于問題學習（problem-based learning.PBL）、基于項目學習（proiect-based learning，PBL）、基于案例學習（case based learning。CBL）、基于競賽理念教學等，共同點都是引導學生，調動其學習積極性，讓學生有效學習，更好地掌握相關知識。將知識地圖應用于本科教學，以游戲學習的理念構建基于知識地圖的課程平臺，組織學生以游戲攻關的模式，逐個攻克知識點，以碎片化的形式最終掌握全部學習內容，能取得較好的效果。以計算機網絡為例，該課程的教學目的是讓學生掌握計算機網絡的體系結構、網絡協議及相關概念等。教學過程中反映出來的學科特點是理論抽象、知識點多，導致學生理解困難；而將其以碎片化知識點的形式呈現、以知識地圖的形式建立關聯并構建基于游戲學習平臺后，學生普遍反映學習效果有所改善。

2.相關工作

就學生自主學習的課程學習平臺而言，目前通常以網絡第二課堂、MOOC（massive open online course，大規模在線開放課程）課堂和基于移動設備的學習平臺最為常見。①網絡第二課堂活動目的是在訓練學生基本技能的同時提高學生的綜合素質，以開放性平臺的形式提供豐富的資源，是第一課堂的補充和延續；有利于提高學生的政治素質，培養其學習興趣，提高學生的應用能力和交際能力。②MOOC是近年來開放教育領域出現的一種新課程模式，具有開放性、大規模、自組織、社會性等特點。MOOC整合多種社交網絡工具和多種形式的數學化資源，形成多元化的學習工具和豐富的課程資源；突破傳統課程時間、空間、人數的限制，能滿足大規模課程學習。③移動學習（M-learning）是一種在移動設備幫助下能夠在任何時間和地點發生的學習活動，它所使用的移動設備必須能夠有效地呈現學習內容并提供教師與學習者之間的雙向交流。

知識地圖（knowledge map）這一概念最早由英國情報學家布魯克斯提出，主要指人類的客觀知識，認為人類的知識結構可以繪制成以各個單元概念為節點的學科知識圖。總的來說，它是一種知識導航系統，顯示不同知識存儲之間的重要動態聯系。對學習者而言，知識地圖有助于知識的重復利用，發現孤立知識點并在它們之間建立聯系，促進知識共享。

當前已有一些基于知識地圖的應用工具，如應用于教學資源導航的知識地圖模型、基于聚類可增量更新的知識地圖管理模型、基于知識地圖的學習內容管理系統等。這些模型或系統的共同特點是知識結構清晰，一目了然；檢索方便，節約學習者搜索時間；彼此聯系，方便思維遷移、舉一反三等。高校教學中，由于各門課程之間的思維方式和教學方法不同，相對寬泛的學習平臺（如上述3種）有時并不能完全滿足學習者的需要，而基于知識地圖的學習平臺由于其針對性強、知識點關聯等特點，剛好能彌補這一短板。

3.課程學習平臺的構建與實施

3.1課程知識地圖的構建

在知識地圖的構建過程中，主要工作在于篩選、整理和錄入知識點，構架起整個框架，然后根據知識點的特征和關聯關系，設計對應的模塊。以計算機網絡為例，選取的典型知識點見表1。

其中，每個典型知識點下均設置幾個到十幾個不等的知識點群，游戲過關要求均以Flash形式預設正確和錯誤選項，學生執行正確答案后才能呈現相應結果。知識點7中的一個過關F游戲設計如圖1所示。

3.2學習平臺的實施

在學習平臺的實施過程中，教師要根據學生對知識點的掌握程度及時給出反饋，隨時調整游戲任務或形式；而學生需要按照自己的理解程度和學習進度選擇一個支系下的知識群進行學習。游戲闖關的模式使學習過程變得更有吸引力，有利于加深學習印象。基于知識地圖的學習平臺如圖2所示。

高校課程教學中的重、難點往往需要學生理解每個名詞的意思，理清概念之間的關聯。由于學生的知識基礎各不相同，對概念的理解、接受能力不同，因此在傳統教學中往往不能有針對性地實施教學，而使用基于知識地圖的課程學習平臺能較好地克服這一缺陷。此外，在傳統課堂上，知識地圖也可以作為一種輔助工具進行教學演示。Flash形式的過關動畫能較好地激發學生參與課堂互動的興趣。在自主學習過程中，學生通過瀏覽知識地圖中的知識框架結構，可以大致了解知識的層次結構和關聯關系；從知識點間的聯系，學會舉一反三；在游戲形式的任務關卡中，以玩游戲的形式自我檢測知識的掌握程度。在課后鞏固或考前復習時，由于知識地圖有對掌握程度的記錄，因此學生可以減少重復勞動，提高復習效率，同時對知識點的鞏固也有積極作用。

3.3教學效果

經過教學探索和改進，通過不斷完善教學方法和知識點設置，教學效果已從以下幾方面初步顯現。總體而言，學生對課程的學習積極性提高，認可度上升。

（1）教學資源充分利用，知識點得到整理和歸納。書本上的知識是平面的，知識點劃分較細、數量較多，即使有章節的分類，也仍使得檢索存在一定困難。學生通過學習平臺的可視化界面，能迅速地找到目標及相關知識點。

（2）學習氛圍濃厚，學生興趣提高。新穎的教學平臺和獨特的任務過關形式，為學生提供了傳統課堂之外輕松愉快的學習環境，對于培養學生的自主學習能力有重要的推動作用。另外，一個學習階段結束時的任務過關設計是一種對學習效果的測試，可以固化學生對知識點的掌握。

（3）學生成績提升。有學習平臺作為傳統教學的輔助，學生能夠通過平臺完成對新知識的預習、對困惑難點的求解和對已學內容的復習。以實施后的期中考試成績為例，與往年成績對比，體現在數據上的結果是不及格率降低，優良率提高。對比成績曲線如圖3所示。

4.結語

構建知識地圖的方法主要包括要素識別、結構化展示和關聯分析。本科生知識地圖學習平臺的構建，首先需要清楚了解課程主要知識單元，分清楚重、難點，形成可視化知識地圖，同時也要重視結構在知識地圖的突出作用，促進知識點的梳理；強調各知識點之間的關聯，以實現每個知識點的最大化利用，帶來高效學習的效益。目前，知識地圖在測評系統中的應用比較多，教師可以嘗試轉化思維，使之應用在學生教學測評方面，以豐富的形式和多角度的呈現方式，制成一個實用的平臺供學生自主學習測評使用，如將所有知識的掌握程度按同一顏色色系的深淺程度展現，作為學習過程中自我審視檢測的指標。此外，除了課程內知識點的地圖構建，還可以考慮課程問和課程群知識地圖平臺的構建。