借助知識圖譜建模的數字媒體課程知識教學改革探索

謝振平　劉淵

摘要：互聯網技術和信息技術的快速發展將人們帶入了大數據時代。在教育領域，知識大數據的不斷產生對傳統教學方法形成了嚴峻挑戰。分析了數字媒體專業課程教學在知識大數據環境下存在的問題，并介紹了一種基于知識圖譜梳理專業知識的課程教學改革方法。新方法首先考慮將教學知識以知識圖譜的形式進行表達，隨后采用近鄰優先的選擇策略梳理生成知識序列。教學實踐結果表明，新方法能有效梳理知識關系，生成具有較強關聯性的知識序列，能較好地支撐課程教學知識的有效講解和理解，具有較高的推廣運用價值。

關鍵詞關鍵詞：大數據技術；知識圖譜；數字媒體；教學改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.171658

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）011023003

0引言

近年來，隨著互聯網、物聯網、云計算、三網融合等新一代IT技術和通信技術的快速發展，網絡信息資源獲得了爆炸式增長，大量的數據給各行各業帶來了嚴峻挑戰，同時也創造了寶貴機遇[1]。大數據時代的到來在工業界和學術界掀起一波新的研究熱潮。

大數據通常指無法通過常規軟件工具在一定時間范圍內捕捉、管理和處理的數據集，需要新的處理模式才能具有更強的決策力、洞察力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產[13]。在教學領域的大數據稱為知識大數據，其具有學習資源規模巨大、形式多樣、更新快速等特點。

本文以數字媒體專業為例，指出目前課程教學存在的問題，分析知識大數據對課程教學產生的影響，并提出基于知識圖譜建模手段的教學改革措施。通過引入知識圖譜技術，以數字媒體期刊文獻為數據源，梳理了領域知識的內在關系。實踐結果表明，該方法對數字媒體課程教學能起到較好的指導作用。

1知識大數據對數字媒體課程教學的影響

目前，很多高校都已開設了數字媒體專業，培養了大批數字媒體專業人才。然而，在知識大數據帶來前所未有機遇的同時，也給數字媒體行業帶來了一系列挑戰。為了適應大數據時代對人才的需求，以及知識大數據對傳統教學方法的沖擊，高校需要及時調整數字媒體專業的人才培養方案和課程教學方法[45]。

影響國內高校數字媒體專業學生培養質量的主要因素有以下兩方面：①數字媒體專業相較而言屬于新興學科，其辦學時間較短，課程體系和培養模式都不夠成熟。國內許多高校數字媒體專業由原有的計算機專業和設計專業等組建而成，課程體系也是原有計算機基礎課程和數字媒體核心課程的簡單累加；②數字媒體專業涉及學科領域眾多，包括計算機類、設計類、影視類專業等，而國內高校數字媒體專業的教師通常來自不同專業，專業技能單一，缺乏系統學習，導致其對跨學科、多元化的數字媒體專業缺乏整體認識。

在知識大數據環境下，數字媒體的專業現狀直接導致了兩個問題：①教師不知道該教什么。傳統的教學模式局限于課堂和課本知識的傳授，這種教學模式通常只能傳授給學生部分理論基礎知識，并且由于書本知識量有限，知識更新滯后，必然導致學生知識面狹窄，認識問題角度不夠全面。而隨著計算機、手機、平板電腦等電子設備越來越普及，在線學習平臺的功能越來越全面，各種精品課程、共享學習資源、在線課堂等大量涌現[6]。海量的學習資源在為教學提供便利的同時，也造成資源選擇的困惑；②學生不知道該學什么。數字媒體專業是一個新興學科，專業課程體系不成熟，涉及課程眾多、內容廣泛、理論復雜，而大部分學生的專業基礎知識都比較薄弱，如果缺乏正確的學習引導，當學生面臨一些復雜的、學習難度大的學科時，勢必導致學習積極性不高，缺乏學習興趣，學習過程中容易陷入知識迷航，面臨學習困惑。

2知識大數據下數字媒體課程教學改革

2.1提高教師綜合能力

數字媒體是一個跨學科、多元化的專業，教師單一的專業背景，導致教學經驗不足，缺乏成熟的教學理念和教學方法，這就要求教師努力提高自身職業素養。一方面，教師要積極主動學習，提高專業知識水平，系統掌握相關學科的理論知識和專業實踐技能；另一方面，教師要樹立知識大數據意識，豐富課堂教學內容，創新教學方法，不再局限于傳統的課本教材。充分發揮形式多樣的教學資源的功能，調動學生的學習積極性，激發學生學習興趣。尤其當學生在學習過程中感到迷茫時，應及時引導學生，為學生講解相關知識，指明學習方向，避免學生在學習過程中走彎路。

2.2強化學生理論知識和專業技能

數字媒體是一個交叉性很強的專業，其中技術專業包括計算機技術、網絡技術、數據挖掘、圖像處理等領域，藝術專業包括設計、影視、動畫等領域。在有限的課時教育中難以對所有課程進行系統全面的學習，因此在課程設置上，應在低年級就協調好公共基礎課和專業理論課的課時安排，培養過程具有側重性和針對性，讓學生盡早掌握專業相關的基礎知識，提高學習能力和專業理解能力，明確自己的學習興趣和學習目標。同時，數字媒體專業是一個理論與實踐緊密結合的專業，僅靠抽象的理論知識很難讓學生全面、有效地掌握實踐操作技能。因此，在教學過程中，需要開設上機操作課程，鼓勵學生用理論知識解決實踐問題，培養學生的動手能力和獨立解決問題的能力。

2.3采用數據挖掘技術輔助教學

充分發揮網絡教學資源的作用能有效激發學生的學習興趣，但網絡資源規模巨大，僅憑人為的檢索和篩選很難發現有價值的教學資源。因此，需要在教學過程中采用自動化的數據挖掘技術，幫助教師梳理課程相關素材，發現新穎的教學資源。該方式一方面能夠提高教師的教學效率，另一方面能夠使教師針對不同課程與不同學生因材施教，對課程教學起到極大的輔助作用。

3基于知識圖譜的專業知識梳理及運用

結合知識圖譜大數據新技術，筆者在教學實踐中，探索了一種基于知識圖譜的教學知識梳理方法。該方法首先將教學知識以知識圖譜的形式進行表達，隨后采用近鄰優先的選擇策略梳理知識序列。以數字媒體領域知識為例，實踐運用結果表明，該方法能有效梳理知識關系，自動提取具有較強知識關聯的知識序列，對于學習領域知識、輔助課程教學具有較高的指導價值。endprint

3.1知識圖譜

知識圖譜是數據挖掘領域的重要工具[7]。知識圖譜是一種結構化的知識庫，采用“實體-關系-實體”的三元組形式將領域知識構建成一個網狀的知識結構。“實體”表示不同形式的知識單元，可以是論文、專利、書籍、專業術語等；“關系”表示知識單元之間的知識關聯，可以是引證關系、共現關系，合作關系等。通過分析知識圖譜，能有效地梳理知識關系和知識結構。

3.2知識圖譜構建

以數字媒體概論知識教學為實踐對象，選擇CNKI中國知網中的專業文獻作為數據來源，分別以“媒體”和“數字媒體”作為檢索輸入，以“關鍵詞”和“摘要”作為檢索項，獲取1990～2015年數字媒體領域發表的部分具有代表性的學術文章，共計5 016篇。

構建知識圖譜的過程主要包含3個步驟：①獲取網絡節點。提取數字媒體文獻關鍵詞，進行關鍵詞去重和篩選，獲取具有代表性的領域知識術語作為網絡節點；②提取節點關系。采用詞向量工具Word2Vec為每個知識術語訓練生成1個實數向量；③通過獲取的實數向量，采用余弦相似度方法計算知識術語間的語義關系，從而建立知識之間的結構關聯。

如圖1所示為數字媒體領域知識圖譜示例圖，圓點表示知識概念，圓點半徑越大，表明該知識在圖譜中的重要性越強；節點間的連線表示知識關系，權重越小則節點距離越近，表明兩個知識之間關系越緊密。

圖1數字媒體知識圖譜示例

表1展示了部分數字媒體知識術語間的語義距離，直觀分析可以發現，“寬帶網絡”與“移動網絡”、“有線電視網絡”的語義距離明顯小于與“電子商務”、“虛擬現實”的語義距離，這一結果與知識術語的實際語義保持一致，很好地表明了知識之間的邏輯性和關聯性。

3.3知識關系梳理及運用

采用基于知識圖譜的近鄰優先選擇策略生成知識序列。該方法主要包括4個步驟：①選取一個或若干個初始知識；②基于初始知識尋找語義距離最近的知識集作為候選知識；③根據語義距離值對候選知識進行排序，選擇語義距離最近的候選項作為輸出項；④將輸出項作為新的初始知識，重復步驟②、③。

表2給出了以“廣播”、“報紙”和“光盤”這一類傳統的傳播和存儲手段作為初始知識，進行知識梳理的結果。

表2中，序列1以廣播為初始知識，展示了從“廣播”到“電視”，再到“大數據”的轉變過程；序列2以“報紙”為初始知識，展示了從“報紙”到“電視”，再到“網絡”的轉變過程；序列3以“光盤”為初始知識，展示了從“光盤”到“數碼相機”，再到“移動終端”的轉變過程。3條知識序列均較好地體現了知識發展脈絡關系，同時相鄰知識之間也具有較緊密的知識聯系，可有效實現對課程教學知識的梳理。

在課程教學實踐過程中，綜合運用上述方法對數字媒體基本概念詞項進行分析，并實際應用于《數字媒體技術概論》、面向數字媒體專業的《計算機網絡》等課程教學中。實踐結果表明，學生對于這種知識序列的講解能較好地接受和理解。新方法可有效提高學生掌握專業體系知識的效率，綜合實踐效果良好。

4結語

知識大數據給專業課程教學帶來了前所未有的機遇和挑戰。本文分析了知識大數據對數字媒體課程教學的影響，并提出了相應改革建議。同時，提出一種基于知識圖譜建模的教學知識梳理方法。以數字媒體概論知識為例進行了教學實踐，結果表明，新技術手段能夠有效梳理知識間的關系，系統地獲得領域專業知識之間的邏輯體系，能在一定程度上滿足教師課程教學和學生自主學習對專業知識系統內在關聯性理解的現實需求。因此，上述方法是現實有效的。

參考文獻參考文獻：

[1]王元卓，靳小龍，程學旗.網絡大數據：現狀與展望[J].計算機學報，2013，36（6）：11251138.

[2]佘亮，曾陽艷，陳榮元.大數據時代下軟件工程專業教學改革的探討[J].計算機教育，2016，254（2）：127129.

[3]詹少強.大數據背景下的數據挖掘課程教學新探[J].長春教育學院學報，2014（22）：8182.

[4]常偉丹.對數字媒體技術專業核心課程教學內容整合的研究[J].才智，2014（25）：98.

[5]趙喜玲，潘赟.數字媒體技術專業課程教學改革探索[J].教育與職業，2016（14）：99100.

[6]袁同慶.“互聯網+”時代的學校教學變革[J].中國農業教育，2016（5）：7176.

[7]劉嶠，李楊，段宏，等.知識圖譜構建技術綜述[J].計算機研究與發展，2016，53（3）：582600.

責任編輯（責任編輯：黃健）endprint