一種基于知識樹構建問題鏈的課程教學設計方法

張睿+程愷+董軍濤+郝文寧

（解放軍理工大學 指揮信息系統(tǒng)學院，江蘇 南京 200017）

摘 要：針對問題鏈式教學法在教學應用中提出問題目標性不強、問題間邏輯性不嚴密、問題覆蓋面不全等現(xiàn)象，提出一種先建立課程知識樹，再建立知識點問題，并將其串行化形成KT-PL問題鏈，以層次問題緊密銜接驅動課程的教學模式。文章具體闡述KT-PL問題鏈的概念及模型，介紹KT-PL問題鏈的構造方法，并基于思維導圖構建KT-PL問題鏈實例，最后總結KT-PL問題鏈實施教學應注意的問題。

關鍵詞：問題鏈；問題教學法；課程設計；知識樹

0 引 言

作為教育者，我們一直致力于教學方法與手段的創(chuàng)新，從過去的案例式[1]、探究式[2]、討論式[3]等教學法到當前的MOOC、SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）等網(wǎng)絡化教學模式，旨在老師、學生、知識三者間建立某種微妙的平衡關系，以期實現(xiàn)學生對知識從一般理解到熟練掌握，再到靈活應用，周而復始循環(huán)固化，在某一刻靈感促成創(chuàng)新。學生學習知識是一個直觀、深刻、升華的過程，在這個過程中，是讓學生主動索取知識還是被動接受知識，人們更傾向以學生為主體的教學模式，因為學習的主觀能動性是實現(xiàn)這一過程的關鍵所在。任何功利性的物質都無法實現(xiàn)調動學習主觀能動性的持久性，而作為人類對未知不確定探究的一種本能，問題是激發(fā)學習主觀能動性的原始動力。因此如何利用問題優(yōu)化學生、知識、老師三者之間的關系，是提高教學效果的一種重要途徑。例如，問題式教學法[4]是以學生為主體、以專業(yè)領域內的各種問題為學習起點，通過提出問題、分析問題、解決問題等環(huán)節(jié)，讓學生圍繞問題尋求解決方案的一種學習方法，該方法可以培養(yǎng)學生的問題意識和科學精神；通過將問題環(huán)環(huán)相扣引導思考的問題鏈式教學法[5]，可以進一步強化問題式教學法的教學效果。問題的設置是問題教學法的關鍵，提出問題的目標性不強、問題間的邏輯性不嚴密，都會限制問題教學法的教學應用效果。如何建立問題鏈也是問題鏈式教學法研究熱點，筆者提出了一種基于知識樹構建問題鏈的課程教學設計方法，嘗試先構建課程知識樹，然后基于知識樹構建知識點問題，最后將知識點問題有機的組織起來，形成KT-PL（knowledge tree-problem link）問題鏈，使問題鏈中的問題既能覆蓋知識點，問題間又具有嚴密的邏輯性。

1 KT-PL問題鏈的概念

課程的知識體系一般以知識樹的方式組織，以樹狀結構體現(xiàn)知識點間的關聯(lián)關系。這種結構很好地體現(xiàn)知識點的前后、層次關系，但并沒有很強的因果關系，不便于理解與掌握。單個問題與知識點，體現(xiàn)了單個知識點的因果關系，但沒有體現(xiàn)知識點之間的必要因果關系，因此將所有知識點對應的問題有機組織起來，將知識點的樹狀結構轉換成問題的鏈表結構，體現(xiàn)知識點之間的必要因果關系，通過問題鏈表中問題的自然銜接分析解決過程，實現(xiàn)對知識樹中知識點的學習掌握過程。因此，KT-PL問題鏈就是老師基于課程的知識樹構建具有自然銜接關系的問題隊列，使問題鏈具有全面性和銜接性，全面性體現(xiàn)了問題集覆蓋所有知識點，銜接性體現(xiàn)了問題間的自然過渡。

2 KT-PL問題鏈的模型

學生對知識的學習一般經歷理解、掌握、運用三個階段，而為什么要學習這個知識、這個知識是什么、怎么用這個知識解決實際問題，正是對應學生對知識的一般性了解、原理性的掌握、靈活性應用的三個階段，體現(xiàn)了問題鏈所需要的自然銜接過程。因此，KT-PL問題鏈從“為什么”（Why）開始、經過“是什么”（What）、到“怎么用”（How）結束。

KT-PL問題鏈的模型由問題和問題間的關系構成，通過關系將問題串接成問題鏈。根據(jù)問題在問題鏈中的必要性，將問題分為主體問題、知識點問題、引導性問題、發(fā)散性問題四類。其中，主體問題是問題鏈的軀干，它代表了問題鏈構建的主旨思想，本文采用為什么（Why）、是什么（What）、怎么用（How）三個主體問題；知識點問題是根據(jù)知識樹建立，依據(jù)與Why、What、How三個主體問題耦合的緊密程度，將知識點問題分布三個主體問題中；引導性問題是問題間承上啟下的紐帶，完成問題間的自然過渡；當知識點較難、較重要時，可以適當設置發(fā)散性問題，強化對知識點的理解。根據(jù)前后問題銜接的緊密程度，將問題間的關系分為直接引導關系和間接引導關系兩種，直接引導關系是指兩個問題間有很強的因果關系，間接引導關系是指兩個問題有前后順序關系。主體問題間是間接引導關系，知識點問題間具有直接引導關系或者間接引導關系，引導問題和知識點問題間適用直接引導關系，發(fā)散性問題間適用直接引導關系。

3 KT-PL問題鏈的構建

KT-PL問題鏈的構建是依據(jù)知識樹構建知識點問題，將知識點問題分布到Why、What、How三個主體問題中，通過加入引導性問題，將知識點間的間接引導關系轉換成直接引導關系的過程，如圖1所示。

1）構建知識點問題。

依據(jù)課程標準對知識的學習要求，選擇知識點，根據(jù)知識的層次和前后關系構建知識樹，并設計知識點問題。一般知識樹中左側分支的知識點要先于右側的知識點，可以采用先序遍歷知識樹的方式，依次建立知識點問題，確保不遺漏知識點。問題與知識點之間可以是一對一、一對多和多對一的關系，對于一個知識點既可以設置一個問題，也可以設置多個問題，一個問題也可以對應多個知識點。

2）建立間接引導關系。

根據(jù)知識點間的前后關系以及與Why、What、How三個主體問題耦合的緊密程度，將知識點問題分布鏈接到三個主體問題中，并畫出間接引導關系，如圖2所示。其中，虛線箭頭表示了問題間的間接引導關系，數(shù)字序列代表了間接引導關系建立的先后過程。

3）建立直接引導關系。

補充引導性問題和發(fā)散性問題，將知識點問題間的間接引導關系，用引導性問題及直接引導關系替代；若知識點問題間是直接引導關系，則直接將間接引導關系替換為直接引導關系，如圖2所示。其中，實線箭頭代表了直接引導關系，數(shù)字序列代表了直接引導關系建立的先后過程。

4）完善問題鏈。

問題鏈是由任課老師構建，是從授課者的角度設計問題、組織問題，并不一定一次就能夠設計出完全適合學生思維的問題集，因此在授課的過程中，可以不斷收集整理學生的問題，將其擴充或替代為問題鏈中的問題。

4 KT-PL問題鏈設計實例

在作戰(zhàn)模擬課程中，我們以章為單位構建了知識樹，采用思維導圖的方式用MindManager工具構建了問題鏈。本文以第一章為例構建問題鏈（見圖3），其構建過程如下。

（1）構建知識樹。根據(jù)課程標準中的內容和要求畫出知識點樹，如圖3中的知識點樹所示。

（2）構建主體問題。在問題鏈中構建主體問題“A為什么需要使用作戰(zhàn)模擬技術？”“B作戰(zhàn)模擬是什么？”“C如何使用作戰(zhàn)模擬技術研究戰(zhàn)爭問題？”

（3）設計知識點問題。依據(jù)知識點樹設計知識點問題，將其分布到主體問題鏈中，并描述知識點與問題的一一對應關系，如圖3中知識點與問題的對應關系。將知識樹中“概念”“分類”對應的知識點問題歸屬到“作戰(zhàn)模擬是什么？”主體問題鏈中；將知識樹中“應用”對應的知識點問題歸屬到“如何使用作戰(zhàn)模擬技術研究戰(zhàn)爭問題？”；從知識點的角度，“作戰(zhàn)模擬發(fā)展歷史”應歸屬到“概念”知識點，也就是將其歸屬到概念對應“作戰(zhàn)模擬是什么？”的問題鏈中，但根據(jù)實際內容介紹古代、近代、現(xiàn)代作戰(zhàn)模擬的應用情況，將其歸屬到“如何使用作戰(zhàn)模擬技術研究戰(zhàn)爭問題”更容易理解與接受。

（4）設計引導性問題和發(fā)散性問題。如圖3中“A為什么需要使用作戰(zhàn)模擬技術？”后面的問題都是引導性問題，從“A.1如何在未來的戰(zhàn)爭中獲得勝利？”問題討論出發(fā)，得出要對戰(zhàn)爭研究，獲得經驗的結論。由“A.2如何研究作戰(zhàn)和戰(zhàn)爭這類復雜問題？”引導學員回想曾參加過的數(shù)學建模比賽，得出用數(shù)學建模方法解決復雜系統(tǒng)問題的結論。由“B.1什么是數(shù)學建模？”“B.2如何建立數(shù)學模型？”引導至第一個知識點問題“B.3模型是什么？”

通過提出問題、解決問題、發(fā)現(xiàn)新問題，不斷推進，直至所有知識點完全被問題串接。

5 結 語

知識樹構建問題鏈的課程設計方法屬于問題鏈式教學法，其實施應遵循“三環(huán)”“六步” 的問題教學法 ，但由于問題鏈中問題較多，在有限的課堂教學時間中，如何將提出問題、分析問題、解決問題有效地貫穿整個教學過程，可以從以下幾個方面著手。

（1）注重問題的收集與分析?？梢越柚鶰OOC、SPOC等網(wǎng)絡化教學手段，在課前對學生的疑問進行收集，分析存在的普遍性疑問，并與問題鏈中的問題相對應，列入課堂要重點解決的問題。

（2）精確控制問題的討論進度。在課堂中，把握引導性問題和知識點問題的討論節(jié)奏，適當運用發(fā)散性問題鞏固重要知識點，防止簡單問題過度討論。

（3）拓展問題研討的時間和空間。借助MOOC、SPOC等平臺，對于部分知識點問題和發(fā)散性問題進行課后討論。

利用思維導圖構建KT-PL問題鏈實施教學，可以極大地提高教師對課程知識體系的全面掌握程度，促進課程知識體系的完善。在構建KT-PL問題鏈過程中，老師在設置問題時會對知識點間關系進一步梳理，可能發(fā)現(xiàn)知識體系中知識點缺失問題，通過對知識點進行補充，完善課程知識體系。在設計與組織問題鏈時，會進一步加強對知識之間關系的理解與表達，把握重難點問題的實施技巧。學生在分析、解決KT-PL問題鏈問題的過程中也能夠自然的形成知識體系，達到學后不易忘、學后會用的效果。

第一作者簡介：張睿，男，副教授，研究方向為作戰(zhàn)模擬和數(shù)據(jù)工程，lydiazhang09@163.com。

參考文獻：

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（編輯：史志偉）