基于COOC和知識圖譜的在線教學資源建設新模式

侯 霞，郝保水，崔展齊

（北京信息科技大學 計算機學院，北京 100101）

0 引言

教育是立國之本、強國之基。我國對于高等教育建設非常重視，每年投入大量的人力物力進行教學資源的建設。各高校都已在本校本專業本課程范圍內積累了大量的優質教學資源，但是各高校間的教學資源并沒有形成有效充分的資源利用和共享機制。另一方面，傳統教材類資源存在出版周期過長、信息滯后等情況。

隨著互聯網信息技術的發展和教育教學模式的變革，新型教學手段和資源形式正在被大量用于傳統課堂中[1]。近些年來，一些學者開始利用信息技術幫助和改進教學內容與方式。例如，慕課（Massive Open Online Course，MOOC）就 是將信息技術用于教育的典型案例[2]。蘭州大學周慶國教授提出基于互聯網的協作式開放在線教程（Collaborative Open Online Course，COOC）則是MOOC 概念在教材編寫環節中的延伸[3]。信息技術幫助營造了全新的學習環境，對于教育教學有很大的幫助和推進[4]。

1 教學資源建設存在的主要問題

經過大量的教學研究和積累，各高校的教學資源日趨豐富。同時，各出版社也都在爭取優質教師和資源，完成越來越多的優秀教材。但是，從整體層面上分析，教學資源的建設和共享還存在一些問題，主要體現在以下幾方面。

1）教學資源重復建設，造成浪費。

目前，國內眾多高校開設了很多相同或類似的課程，通過各類教育教學項目的支持，對課程的授課內容、授課形式、輔助資源等進行了深入探討和研究，在本校本專業本課程范圍內獲得了不少收獲。但是，由于各高校是獨立開展教學工作的，很難形成有效充分的資源利用和共享。各個高校各自進行課程建設，其中很大一部分基礎內容是重復的，這種重復建設造成了人力物力的極大浪費。

2）教學資源沒有形成共享和互補機制。

各高校相同或相似課程的基礎部分內容雖然差異不大，但是各有側重，特別是目前在領域的案例教學方面，各高校由于授課教師和教學資源各有所長，授課使用的教學案例各有特色。如果各校資源能夠共享，取長補短，則可以成為一套非常完整的優質資源，但是目前并沒有這種共享和互補機制。

3）教學內容很難及時地隨技術同步更新。

技術發展速度較快，特別是信息技術的發展日新月異，對非基礎類課程的專業課程來說，其授課內容和教學資源難以緊跟技術發展。

例如，移動應用開發課程就是一門實踐性很強的專業課程。Android版本幾乎每年升級，開發集成環境也在更新換代。要想在課程中及時體現Android移動應用開發的最新發展和軟硬件環境，教師需要頻繁更新課程教案和相關資源，非常辛苦，甚至任課教師可能受到時間精力的限制，很難保證教學內容總是與技術發展同步更新。

4）出版的教材無法保證技術的新穎性。

公開出版的教材需要一定的審批、校對和出版流程，而技術更新速度非常快，因此，教材正式出版時，可能已有新技術出現，這導致任課教師無法找到非常合適的教材。

2 教學資源建設新模式

2.1 基于COOC的在線教學資源建設

COOC是蘭州大學周慶國教授提出的一種教學資源建設理念。該方式的教學資源建設，便于多用戶同時進行教材編寫，可有效提高效率，縮短教材的開發周期。周慶國教授基于gitbook搭建了一個COOC平臺，通過這種模式可以有效集成多種形式的教學資源。

基于COOC平臺建設在線課程教學資源時，需要統籌規劃知識體系和資源形式。對于實踐性較強的技術類課程，建議遵循如下原則進行教學資源建設。

1）以知識點為基礎展開內容。

開始編寫教材之前統籌規劃知識體系，確定知識點列表，構建較為完整的知識體系。各點之間應相對獨立，便于梳理知識點之間的關聯與差異，便于學習者定制化學習。

姐妹倆默默地、默默地相對而坐，一會兒同時望望靈床上的亡人，一會兒兩兩相望，眼睛就漸漸地潮濕模糊了；梨花抹了下眼睛，手上水水的。不知從什么時候開始，她已經會流淚了。眼淚一旦決了堤，就如潮涌一般不可收拾；但梨花無心收拾，任由淚水蒙住了眼睛。對她而言，眼淚可以洗涮一些東西；但更多的是撒上傷口的鹽巴，讓她感到痛。更痛。

2）以實驗為補充強化訓練。

針對特定的一個或幾個知識點設計實驗內容，給出實驗指導過程，用于強化對特定知識點的訓練。

3）以案例為手段培養綜合能力。

案例的設計應覆蓋特定的知識點集合，能體現和說明知識點之間的關聯與銜接，用于培養學習者解決實際問題的能力。案例的選取應注重多樣化和實用性，案例集應盡量保證能覆蓋常用知識點。

4）以問題列表為補充完善實踐體系。

技術類課程除了對理論知識的掌握之外，在實踐方面總會遇到這樣那樣的問題，這些問題和解決方案對知識的學習有很大幫助，是很有應用價值的資源。傳統教材中很難包含這部分資源，但是在線資源可以更加多樣和豐富。

基于上述原則，北京信息科技大學聯合北京大學、中原工學院、青島工學院、長沙學院共同建設了移動開發課程的在線教學資源。該課程資源已發布在開放的COOC平臺 。

在課程建設階段， COOC在線協作的特點被充分利用和體現。

（2）問題列表則在授課過程中由學生收集和撰寫，給出了Android開發實踐中的常見問題及解決方案。學生提交的問題列表由主講教師審核并發布。

這種在線協作方式可以包含豐富的資源形式，如文本、圖片、視頻等，該方式還極大地提高了教學資源建設的效率。該課程包含14章常規內容（內含實驗）、5個典型案例和200多個常見問題，這在傳統教材建設中是很難實現的。其閱讀界面見圖1，左邊是目錄，方便導航。

2.2 基于知識圖譜技術的知識體系

在學習傳統教材時，很難實現知識之間的導航，這個問題可以借助信息技術加以解決。

知識圖譜是一種非常合適的技術。知識圖譜涉及模型構建、信息抽取、可視化等關鍵過程，涉及大量的人工智能技術[5]。

在完成課程內容的編寫工作后，采用信息抽取技術可以將零散的知識點關聯在一起形成課程的知識體系圖，從中可以清晰地體現知識點之間的前驅后繼關系，便于知識梳理和學習。

為了形成知識圖譜，在撰寫教案的過程中除了講述本部分知識內容之外，需要明確標明該部分與其他知識點的關聯。例如，圖1中右側是知識點的內容，其中有“編號”和“前驅知識點編號”。后期可以通過編寫程序自動提取這兩個信息，從而構建知識點之間的關聯關系并存儲。最終，可以將所有的知識點串起來形成課程的知識圖譜。

通過信息技術將知識圖譜可視化，可有效改善學習者的交互體驗。例如，圖2中左側就是前述移動開發課程整體知識圖譜的可視化結果。該圖譜直觀地描述了知識點及其之間的關系、一個實驗或案例涉及的知識點等，這些是傳統教材不能體現的內容。點擊左圖中的任意一個點，右側顯示該知識點所有關聯的知識點關系，且點擊右上角的鏈接可以直接跳轉到在線教程的相關章節。

圖1 基于COOC的移動開發課程資源

圖2 移動開發課程的知識圖譜

通過這種知識導航的方式，學習者可以按照從部分到整體的方式，即先學習基礎知識，到實驗，到案例；也可以從整體到部分學習，從實驗或案例入手，產生整體感知，再導航到具體的知識點。

2.3 融入信息技術的在線教學資源建設優勢

通過COOC和知識圖譜建設教學資源的模式是一種教學改革嘗試，有下述優勢。

1）優質的教學資源聚集和及時更新。

基于COOC平臺構建教學資源，可以充分發揮協作的特點，集成多個教師、專業、高校的優勢，形成優質的資源池，最終有助于形成內容全面、形式豐富的教學資源，可實現資源共建、共享、取長補短的目的。同時，開放的在線協作建設方式，更有利于用戶協作維護課程資源，以保證內容及時更新。

2）關聯緊密的課程知識體系。

知識點的學習是必備基礎，但是數量巨大，難以實現對不同程度學習者的個性化知識體系構建和學習進展的安排。同時，學習者僅學習知識點，也難以建立完整的知識體系，難以有效地組織知識用于解決實際問題。在傳統知識點的基礎上，基于知識圖譜技術可以細致地刻畫知識點之間的關聯性，從而形成一個知識體系圖譜。圖譜可以幫助學習者理解知識的關聯性，理解和掌握知識條理，便于知識導航。

3）交互式的學習環境。

基于知識圖譜的可視化技術有助于提供交互式學習資源。在該環境下，學習者可以完成從知識點與實驗或案例之間的雙向導航，實現從點到面或從面到點的學習方式。這種交互式學習可以提供更具吸引力的環境，改善學習者的體驗和提升學習興趣。

4）定制化的資源使用配置。

不同的學校由于其教學背景、教學對象、教學方式等方面的不同，需要根據各自的需要使用教學資源。現有的網絡化學習都是基于已有的固定知識結構，難以為使用者提供定制化的學習安排，也難以進行個性化的交流。而通過課程的知識圖譜可以由使用者自主進行知識點的連接性構建并使用相應的資源，從而建立起符合需要的個性化知識體系和資源結構。同時，由于有大量的協同者，各種資源及其使用的問題也更容易解答。

3 結語

基于COOC和知識圖譜技術的在線教學資源建設模式，充分利用信息技術改善現有教學資源建設的問題。該模式可實現資源共建、共享、取長補短的目的，通過協作維護課程資源以保證技術內容的及時性和完整性。這種模式特別適用于技術更新速度快的課程建設。同時，模塊化建設的課程資源便于學習者根據自己情況定制化學習內容和方式。

移動開發課程資源建設的案例驗證了此種模式的有效性，但是該種模式的推廣和應用還需要教育界的大力支持，通過打破區域壁壘來協調共建更多的優質教育資源。