借助知識(shí)圖譜建模的數(shù)字媒體課程知識(shí)教學(xué)改革探索

謝振平　劉淵

摘要：互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展將人們帶入了大數(shù)據(jù)時(shí)代。在教育領(lǐng)域，知識(shí)大數(shù)據(jù)的不斷產(chǎn)生對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法形成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。分析了數(shù)字媒體專業(yè)課程教學(xué)在知識(shí)大數(shù)據(jù)環(huán)境下存在的問(wèn)題，并介紹了一種基于知識(shí)圖譜梳理專業(yè)知識(shí)的課程教學(xué)改革方法。新方法首先考慮將教學(xué)知識(shí)以知識(shí)圖譜的形式進(jìn)行表達(dá)，隨后采用近鄰優(yōu)先的選擇策略梳理生成知識(shí)序列。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，新方法能有效梳理知識(shí)關(guān)系，生成具有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性的知識(shí)序列，能較好地支撐課程教學(xué)知識(shí)的有效講解和理解，具有較高的推廣運(yùn)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù)；知識(shí)圖譜；數(shù)字媒體；教學(xué)改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.171658

中圖分類號(hào)：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2017）011023003

0引言

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、三網(wǎng)融合等新一代IT技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息資源獲得了爆炸式增長(zhǎng)，大量的數(shù)據(jù)給各行各業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，同時(shí)也創(chuàng)造了寶貴機(jī)遇[1]。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界掀起一波新的研究熱潮。

大數(shù)據(jù)通常指無(wú)法通過(guò)常規(guī)軟件工具在一定時(shí)間范圍內(nèi)捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集，需要新的處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)[13]。在教學(xué)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)稱為知識(shí)大數(shù)據(jù)，其具有學(xué)習(xí)資源規(guī)模巨大、形式多樣、更新快速等特點(diǎn)。

本文以數(shù)字媒體專業(yè)為例，指出目前課程教學(xué)存在的問(wèn)題，分析知識(shí)大數(shù)據(jù)對(duì)課程教學(xué)產(chǎn)生的影響，并提出基于知識(shí)圖譜建模手段的教學(xué)改革措施。通過(guò)引入知識(shí)圖譜技術(shù)，以數(shù)字媒體期刊文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)源，梳理了領(lǐng)域知識(shí)的內(nèi)在關(guān)系。實(shí)踐結(jié)果表明，該方法對(duì)數(shù)字媒體課程教學(xué)能起到較好的指導(dǎo)作用。

1知識(shí)大數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)字媒體課程教學(xué)的影響

目前，很多高校都已開(kāi)設(shè)了數(shù)字媒體專業(yè)，培養(yǎng)了大批數(shù)字媒體專業(yè)人才。然而，在知識(shí)大數(shù)據(jù)帶來(lái)前所未有機(jī)遇的同時(shí)，也給數(shù)字媒體行業(yè)帶來(lái)了一系列挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)人才的需求，以及知識(shí)大數(shù)據(jù)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的沖擊，高校需要及時(shí)調(diào)整數(shù)字媒體專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和課程教學(xué)方法[45]。

影響國(guó)內(nèi)高校數(shù)字媒體專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的主要因素有以下兩方面：①數(shù)字媒體專業(yè)相較而言屬于新興學(xué)科，其辦學(xué)時(shí)間較短，課程體系和培養(yǎng)模式都不夠成熟。國(guó)內(nèi)許多高校數(shù)字媒體專業(yè)由原有的計(jì)算機(jī)專業(yè)和設(shè)計(jì)專業(yè)等組建而成，課程體系也是原有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程和數(shù)字媒體核心課程的簡(jiǎn)單累加；②數(shù)字媒體專業(yè)涉及學(xué)科領(lǐng)域眾多，包括計(jì)算機(jī)類、設(shè)計(jì)類、影視類專業(yè)等，而國(guó)內(nèi)高校數(shù)字媒體專業(yè)的教師通常來(lái)自不同專業(yè)，專業(yè)技能單一，缺乏系統(tǒng)學(xué)習(xí)，導(dǎo)致其對(duì)跨學(xué)科、多元化的數(shù)字媒體專業(yè)缺乏整體認(rèn)識(shí)。

在知識(shí)大數(shù)據(jù)環(huán)境下，數(shù)字媒體的專業(yè)現(xiàn)狀直接導(dǎo)致了兩個(gè)問(wèn)題：①教師不知道該教什么。傳統(tǒng)的教學(xué)模式局限于課堂和課本知識(shí)的傳授，這種教學(xué)模式通常只能傳授給學(xué)生部分理論基礎(chǔ)知識(shí)，并且由于書(shū)本知識(shí)量有限，知識(shí)更新滯后，必然導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)面狹窄，認(rèn)識(shí)問(wèn)題角度不夠全面。而隨著計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板電腦等電子設(shè)備越來(lái)越普及，在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的功能越來(lái)越全面，各種精品課程、共享學(xué)習(xí)資源、在線課堂等大量涌現(xiàn)[6]。海量的學(xué)習(xí)資源在為教學(xué)提供便利的同時(shí)，也造成資源選擇的困惑；②學(xué)生不知道該學(xué)什么。數(shù)字媒體專業(yè)是一個(gè)新興學(xué)科，專業(yè)課程體系不成熟，涉及課程眾多、內(nèi)容廣泛、理論復(fù)雜，而大部分學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)都比較薄弱，如果缺乏正確的學(xué)習(xí)引導(dǎo)，當(dāng)學(xué)生面臨一些復(fù)雜的、學(xué)習(xí)難度大的學(xué)科時(shí)，勢(shì)必導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高，缺乏學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)過(guò)程中容易陷入知識(shí)迷航，面臨學(xué)習(xí)困惑。

2知識(shí)大數(shù)據(jù)下數(shù)字媒體課程教學(xué)改革

2.1提高教師綜合能力

數(shù)字媒體是一個(gè)跨學(xué)科、多元化的專業(yè)，教師單一的專業(yè)背景，導(dǎo)致教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，缺乏成熟的教學(xué)理念和教學(xué)方法，這就要求教師努力提高自身職業(yè)素養(yǎng)。一方面，教師要積極主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高專業(yè)知識(shí)水平，系統(tǒng)掌握相關(guān)學(xué)科的理論知識(shí)和專業(yè)實(shí)踐技能；另一方面，教師要樹(shù)立知識(shí)大數(shù)據(jù)意識(shí)，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，不再局限于傳統(tǒng)的課本教材。充分發(fā)揮形式多樣的教學(xué)資源的功能，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。尤其當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感到迷茫時(shí)，應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生，為學(xué)生講解相關(guān)知識(shí)，指明學(xué)習(xí)方向，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中走彎路。

2.2強(qiáng)化學(xué)生理論知識(shí)和專業(yè)技能

數(shù)字媒體是一個(gè)交叉性很強(qiáng)的專業(yè)，其中技術(shù)專業(yè)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、圖像處理等領(lǐng)域，藝術(shù)專業(yè)包括設(shè)計(jì)、影視、動(dòng)畫(huà)等領(lǐng)域。在有限的課時(shí)教育中難以對(duì)所有課程進(jìn)行系統(tǒng)全面的學(xué)習(xí)，因此在課程設(shè)置上，應(yīng)在低年級(jí)就協(xié)調(diào)好公共基礎(chǔ)課和專業(yè)理論課的課時(shí)安排，培養(yǎng)過(guò)程具有側(cè)重性和針對(duì)性，讓學(xué)生盡早掌握專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)能力和專業(yè)理解能力，明確自己的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)目標(biāo)。同時(shí)，數(shù)字媒體專業(yè)是一個(gè)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的專業(yè)，僅靠抽象的理論知識(shí)很難讓學(xué)生全面、有效地掌握實(shí)踐操作技能。因此，在教學(xué)過(guò)程中，需要開(kāi)設(shè)上機(jī)操作課程，鼓勵(lì)學(xué)生用理論知識(shí)解決實(shí)踐問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

2.3采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)輔助教學(xué)

充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的作用能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)模巨大，僅憑人為的檢索和篩選很難發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的教學(xué)資源。因此，需要在教學(xué)過(guò)程中采用自動(dòng)化的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，幫助教師梳理課程相關(guān)素材，發(fā)現(xiàn)新穎的教學(xué)資源。該方式一方面能夠提高教師的教學(xué)效率，另一方面能夠使教師針對(duì)不同課程與不同學(xué)生因材施教，對(duì)課程教學(xué)起到極大的輔助作用。

3基于知識(shí)圖譜的專業(yè)知識(shí)梳理及運(yùn)用

結(jié)合知識(shí)圖譜大數(shù)據(jù)新技術(shù)，筆者在教學(xué)實(shí)踐中，探索了一種基于知識(shí)圖譜的教學(xué)知識(shí)梳理方法。該方法首先將教學(xué)知識(shí)以知識(shí)圖譜的形式進(jìn)行表達(dá)，隨后采用近鄰優(yōu)先的選擇策略梳理知識(shí)序列。以數(shù)字媒體領(lǐng)域知識(shí)為例，實(shí)踐運(yùn)用結(jié)果表明，該方法能有效梳理知識(shí)關(guān)系，自動(dòng)提取具有較強(qiáng)知識(shí)關(guān)聯(lián)的知識(shí)序列，對(duì)于學(xué)習(xí)領(lǐng)域知識(shí)、輔助課程教學(xué)具有較高的指導(dǎo)價(jià)值。endprint

3.1知識(shí)圖譜

知識(shí)圖譜是數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的重要工具[7]。知識(shí)圖譜是一種結(jié)構(gòu)化的知識(shí)庫(kù)，采用“實(shí)體-關(guān)系-實(shí)體”的三元組形式將領(lǐng)域知識(shí)構(gòu)建成一個(gè)網(wǎng)狀的知識(shí)結(jié)構(gòu)。“實(shí)體”表示不同形式的知識(shí)單元，可以是論文、專利、書(shū)籍、專業(yè)術(shù)語(yǔ)等；“關(guān)系”表示知識(shí)單元之間的知識(shí)關(guān)聯(lián)，可以是引證關(guān)系、共現(xiàn)關(guān)系，合作關(guān)系等。通過(guò)分析知識(shí)圖譜，能有效地梳理知識(shí)關(guān)系和知識(shí)結(jié)構(gòu)。

3.2知識(shí)圖譜構(gòu)建

以數(shù)字媒體概論知識(shí)教學(xué)為實(shí)踐對(duì)象，選擇CNKI中國(guó)知網(wǎng)中的專業(yè)文獻(xiàn)作為數(shù)據(jù)來(lái)源，分別以“媒體”和“數(shù)字媒體”作為檢索輸入，以“關(guān)鍵詞”和“摘要”作為檢索項(xiàng)，獲取1990～2015年數(shù)字媒體領(lǐng)域發(fā)表的部分具有代表性的學(xué)術(shù)文章，共計(jì)5 016篇。

構(gòu)建知識(shí)圖譜的過(guò)程主要包含3個(gè)步驟：①獲取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。提取數(shù)字媒體文獻(xiàn)關(guān)鍵詞，進(jìn)行關(guān)鍵詞去重和篩選，獲取具有代表性的領(lǐng)域知識(shí)術(shù)語(yǔ)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；②提取節(jié)點(diǎn)關(guān)系。采用詞向量工具Word2Vec為每個(gè)知識(shí)術(shù)語(yǔ)訓(xùn)練生成1個(gè)實(shí)數(shù)向量；③通過(guò)獲取的實(shí)數(shù)向量，采用余弦相似度方法計(jì)算知識(shí)術(shù)語(yǔ)間的語(yǔ)義關(guān)系，從而建立知識(shí)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)。

如圖1所示為數(shù)字媒體領(lǐng)域知識(shí)圖譜示例圖，圓點(diǎn)表示知識(shí)概念，圓點(diǎn)半徑越大，表明該知識(shí)在圖譜中的重要性越強(qiáng)；節(jié)點(diǎn)間的連線表示知識(shí)關(guān)系，權(quán)重越小則節(jié)點(diǎn)距離越近，表明兩個(gè)知識(shí)之間關(guān)系越緊密。

圖1數(shù)字媒體知識(shí)圖譜示例

表1展示了部分?jǐn)?shù)字媒體知識(shí)術(shù)語(yǔ)間的語(yǔ)義距離，直觀分析可以發(fā)現(xiàn)，“寬帶網(wǎng)絡(luò)”與“移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)”、“有線電視網(wǎng)絡(luò)”的語(yǔ)義距離明顯小于與“電子商務(wù)”、“虛擬現(xiàn)實(shí)”的語(yǔ)義距離，這一結(jié)果與知識(shí)術(shù)語(yǔ)的實(shí)際語(yǔ)義保持一致，很好地表明了知識(shí)之間的邏輯性和關(guān)聯(lián)性。

3.3知識(shí)關(guān)系梳理及運(yùn)用

采用基于知識(shí)圖譜的近鄰優(yōu)先選擇策略生成知識(shí)序列。該方法主要包括4個(gè)步驟：①選取一個(gè)或若干個(gè)初始知識(shí)；②基于初始知識(shí)尋找語(yǔ)義距離最近的知識(shí)集作為候選知識(shí)；③根據(jù)語(yǔ)義距離值對(duì)候選知識(shí)進(jìn)行排序，選擇語(yǔ)義距離最近的候選項(xiàng)作為輸出項(xiàng)；④將輸出項(xiàng)作為新的初始知識(shí)，重復(fù)步驟②、③。

表2給出了以“廣播”、“報(bào)紙”和“光盤(pán)”這一類傳統(tǒng)的傳播和存儲(chǔ)手段作為初始知識(shí)，進(jìn)行知識(shí)梳理的結(jié)果。

表2中，序列1以廣播為初始知識(shí)，展示了從“廣播”到“電視”，再到“大數(shù)據(jù)”的轉(zhuǎn)變過(guò)程；序列2以“報(bào)紙”為初始知識(shí)，展示了從“報(bào)紙”到“電視”，再到“網(wǎng)絡(luò)”的轉(zhuǎn)變過(guò)程；序列3以“光盤(pán)”為初始知識(shí)，展示了從“光盤(pán)”到“數(shù)碼相機(jī)”，再到“移動(dòng)終端”的轉(zhuǎn)變過(guò)程。3條知識(shí)序列均較好地體現(xiàn)了知識(shí)發(fā)展脈絡(luò)關(guān)系，同時(shí)相鄰知識(shí)之間也具有較緊密的知識(shí)聯(lián)系，可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)課程教學(xué)知識(shí)的梳理。

在課程教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，綜合運(yùn)用上述方法對(duì)數(shù)字媒體基本概念詞項(xiàng)進(jìn)行分析，并實(shí)際應(yīng)用于《數(shù)字媒體技術(shù)概論》、面向數(shù)字媒體專業(yè)的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》等課程教學(xué)中。實(shí)踐結(jié)果表明，學(xué)生對(duì)于這種知識(shí)序列的講解能較好地接受和理解。新方法可有效提高學(xué)生掌握專業(yè)體系知識(shí)的效率，綜合實(shí)踐效果良好。

4結(jié)語(yǔ)

知識(shí)大數(shù)據(jù)給專業(yè)課程教學(xué)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文分析了知識(shí)大數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)字媒體課程教學(xué)的影響，并提出了相應(yīng)改革建議。同時(shí)，提出一種基于知識(shí)圖譜建模的教學(xué)知識(shí)梳理方法。以數(shù)字媒體概論知識(shí)為例進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，結(jié)果表明，新技術(shù)手段能夠有效梳理知識(shí)間的關(guān)系，系統(tǒng)地獲得領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)之間的邏輯體系，能在一定程度上滿足教師課程教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)對(duì)專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)內(nèi)在關(guān)聯(lián)性理解的現(xiàn)實(shí)需求。因此，上述方法是現(xiàn)實(shí)有效的。

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：黃健）endprint