基于知識地圖的“計算機組裝與維護”課程碎片化資源建設

楊韶華

摘要：碎片化資源是適應現代學習特點的資源形式，但也給學習者帶來了一定的認知障礙。如何將這些資源組織起來，為學習者提供科學的學習路徑是碎片化學習資源建設的關鍵問題。文章以“計算機組裝與維護”課程為例，闡述了構建碎片化資源時節點選取和關系描述等。賦予碎片化資源優先級和學習進度屬性，運用知識地圖技術將知識、資源組織起來，提供個性化的學習路徑。

關鍵字：知識地圖;計算機組裝與維護;碎片化資源;知識可視化

中圖分類號：G719? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1672-5727（2019）06-0064-05

信息技術的發展推動了教育信息化的發展。人類知識獲取的方式和途徑正發生著變化，同時也產生了新的特點，如學習方式的移動化、學習時間的碎片化、媒體形式的多樣化等。這些變化，雖然使得知識的獲取變得更加便捷，但也使學習者的注意力和知識獲取效率受到影響。在教育信息化的進程中，一方面要建設適應移動學習方式的碎片化學習資源;另一方面，要將這些碎片化的知識可視化展示并形成知識體系，為學習者提供系統的學習資源和科學的學習路線。

一、問題的提出

20世紀90年代，著名的教育學家珍妮特·沃思在她的《學習的革命》一書中告訴讀者如何在最短的時間內獲得最大的學習效果。隨著網絡和信息化技術的普及，越來越多的人選擇通過移動終端隨時、隨地、隨需地獲取學習資源。這種學習方式被稱為“碎片化移動學習”。它使得人們不僅可以在學校里、課堂上獲取知識，還可以在日常生活中的任何地點獲取知識，徹底顛覆了傳統的學習方式、形式、習慣和理念。

人類的學習是通過閱讀、語言、操作等一系列活動達到認知目的的過程。資源的碎片化在適應移動學習方式的同時，也帶來了認知障礙。首先，海量的學習資源導致學習者在任何一條信息上停留的時間變短，想要獲得有效信息所花費的篩選時間已經超出了知識學習的時間。其次，人們習慣了課堂教學或者閱讀書籍等連續的、被動的知識獲取方式，這種方式有利于大腦中知識體系的構建。多樣、結構松散的碎片化資源，會導致知識點之間的關系不明確，學習者的學習過程無路徑可尋。因此，需要將碎片化的資源按照知識的演進路徑組織起來，與學習者原有的知識結構對接，便于學習者學習過程的進行。如何有效組織碎片化資源并將其可視化展示，成為碎片化資源建設的關鍵內容。

本文利用知識地圖技術將“計算機組裝與維護”課程的碎片化教學資源組織起來，不僅可以快速定位自己所需的知識點或技能點，還可以為學習者提供個性化的學習路線。

二、相關知識與研究背景

（一）碎片化學習

近年來，隨著碎片化學習成為移動互聯時代學習的普遍方式，越來越多的專家學者對碎片化學習的現象、產生原因、表現形式等進行了深入研究。美國斯坦福大學學習實驗室的研究表明，在碎片化學習的過程中學習者的注意力分散，同時也帶來更多的關聯關系。在國內，王覓指出碎片化學習具有學習內容碎片化、學習活動不連續、學習時間和空間不受限制、學習注意力和思維跳躍、學習動機清晰等特征[1]。王承博提出海量信息、微資源和新媒體形式的產生是產生碎片化學習的主要原因[2]。王竹立闡述了碎片化學習的內涵，并針對其優缺點，提出了復原和重構兩種方法[3]建立知識體系。

雖然碎片化學習方式改變了人類獲取知識的方式，但是，由于碎片化學習過程中所運用的學習資源來源廣泛、學習者群體不穩定、資源間的關系松散、知識間的關系缺乏權威性的指導等缺陷，也為學習者的深度學習和知識體系的構建帶來了障礙。這些障礙會使得碎片化學習沒有達到預期的效果。因此，在建立碎片化學習資源的同時，要引入一些其他的技術協助碎片化資源的管理和知識體系的構建。

（二）知識地圖

人類的認知過程是“整體—部分—整體”的過程。碎片化的資源有效控制了知識的粒度，便于部分知識的獲取。知識地圖則可以幫助學習者完成整體知識體系的構建。知識地圖可將零散的知識節點間的邏輯關系進行重構，并將其可視化，為用戶提供視覺上的知識體系結構，便于確定學習路徑，完成認知的全過程。

知識地圖概念首先由情報學家布魯克斯（B C Brooks）提出。他提出以知識單元為基本節點，通過繪制圖形來解釋知識結構。目前，知識地圖在很多領域得到了研究和應用，如情報學、企業項目管理、圖書推薦服務等，也在建筑、軟件、水利等行業的工程項目中得以應用。例如，劉敦仁（Liu）和徐銀英（Chouyin Hsu）認為，運用知識地圖可以將分散的企業項目知識進行管理，有助于增加企業的知識財產[4]。程于天（YT Cheng）等人認為利用知識地圖可以強化風險管理知識獲取，并將知識資源可視化[5]。特瑟恩（Tserng）等人將知識地圖應用于建筑行業的項目管理中，提出用五步法構建知識地圖模型，實現企業業務知識的重用和共享[6]。翟川（Zhai Chuan）和梁博文（Liang Brown）運用項目知識本體的模型，搭建了水利工程項目的二維知識地圖，將水利工程運用項目建設過程的知識模型進行管理[7]。

三、“計算機組裝與維護”碎片化資源建設

（一）課程定位

“計算機組裝與維護”是高等職業教育計算機應用技術專業的核心專業課之一。就業市場的信息表明：計算機組裝與維修是計算機相關各項工作的基礎，無論從事軟件開發還是從事硬件維護，該技術都占較重要的份量，尤其是就業前景較好的計算機維修師等，該課程所占的技術份量在70%以上?！坝嬎銠C組裝與維護”是一門理論性、基礎性、應用性相統一的課程，需要多方面的理論與技能素質的支撐。通過調研，確定本課程的教學目標是使學生掌握微型計算機系統的結構和基本組成、掌握微型計算機硬件的組裝與維護的基本知識和技能，使學生具備根據微機結構和工作原理，處理常見的一般性硬件和軟件故障的能力。

（二）碎片化資源建設路徑

課程資源建設的路徑如下，首先，進行課程資源系統化設計，以職業崗位分析為基礎，考慮在不同領域的實際應用，體現典型工作任務的業務流程，從服務所有學習者的角度出發，規劃項目—任務—知識點和能力點—媒體素材的基本結構。其次，考慮支撐泛在學習、移動學習的需求，堅持“冗余”原則，以突出教學重點、突破教學難點為首要考慮因素，規劃課程的特色資源。最后，貫徹“與時俱進”的原則，保證資源內容的先進性，擴容資源總量，豐富資源類型，體現行業需求和職業特點，重點開發動畫、微課、視頻、虛擬仿真、電子書等數字化資源，支持學習者自主學習。資源入庫實現單一資源、多格式存儲，支持PC、多種手機、平板電腦等各種學習終端設備，保證用戶可以隨時隨地、快速便捷地進行學習。

課程整體按邏輯關系歸類、劃分為內容集合。集合含有單元，單元中設置知識點、技能點。課程知識點、技能點圍繞所在單元進行設計。知識點和技能點根據專業的知識體系結構或能力結構進行設置，要求每個知識點和技能點內容完整、相對獨立。知識點和技能點要具有一定覆蓋范圍和兼容性。避免知識點、技能點粒度過小，其容量可能會接近單體資源容量，不便設置具體資源，也容易影響知識點、技能點的覆蓋面，也將影響資源的有效生命周期。資源媒體形式的設計要充分考慮適用對象，既有概念理論內容，也有實際操作內容，將涉及理論與實操的內容分別設置知識點和技能點，便于靈活組建不同需求、不同層次的課程。

課程碎片化資源建設的基本思路是：碎片化資源、結構化課程、系統化設計。按照資源分層結構進行系統化設計，將資源分成“項目（模塊）—任務（學習單元）—知識點和能力點”的三級結構。如圖1所示，碎片化素材資源是最基礎的資源，可隸屬于任何層級。模塊和學習單元均屬于積件層，知識點和能力點及所屬素材資源屬于基元層。

（三）碎片化資源建設情況

從硬件、軟件常見故障入手，把課程內容分為微機硬件系統組裝與調試、CMOS設置、磁盤文件系統及硬盤分區、安裝微機軟件系統、主機故障處理、外設故障處理、軟件故障處理、系統優化與數據維護等8個項目、23個任務，涵蓋了計算機組裝與維護的軟硬件知識和技能和平板電腦等新設備的維護知識。將23個任務進一步分解出47個知識點和63個技能點，并根據每個知識點和技能點的情況設計碎片化資源。結合碎片化學習運用移動終端設備進行的特點，碎片化資源的媒體形式包括文本、音頻、視頻、圖形/圖像、交互式網頁、PPT演示文稿、動畫、其他等九種。

為了滿足學習者個性化學習的需求，將學習資源分為兩類：一類是提供全局的學習指導的課程整體資源，主要包括教學日歷、學習指南、課程標準、教學大綱、課程設計、學習任務方案等;另一類是滿足學習者的個性化學習需求的碎片化資源。碎片化資源的設計堅持“冗余”原則，針對同一知識點或技能點，運用多種內容形式和媒體形式進行設計。內容類型包括：教案、授課PPT、教學要求、重點難點、單元學習指南、單元實訓、單元測驗、單元作業、知識點介紹、技能點介紹、教學圖片、工程錄像、微課視頻、虛擬仿真等多種形式。

筆者以課程的項目3“磁盤文件系統及硬盤分區”為例介紹資源建設情況。本項目以微機磁盤文件系統及硬件分區為依托，學習掌握硬盤信息存儲格式的基礎知識及應用場合，使學習者能夠根據用戶需求選擇適當的磁盤信息存儲格式，并熟練運用工具軟件修改硬盤存儲格式并保證數據安全。表1是項目3“磁盤文件系統及硬盤分區”的知識點技能點設計。

四、課程資源的知識地圖構建

運用知識地圖技術將“計算機組裝與維護”課程的知識點進行組織和管理，可以有效地幫助學習者獲得科學有效的學習路徑。課程知識地圖構建的基本步驟：選擇知識地圖節點，明確節點之間的關系，繪制頂層知識地圖，確定各個節點上的碎片化資源及其優先級。

（一） 知識節點的選取

知識節點是知識地圖模型中的基本單位和個體。每個個體都代表著一定的知識單元。在課程碎片化資源建設過程中，首先根據課程目標選取知識節點?！坝嬎銠C組裝與維護”課程是一門實踐性很強且內容更新較快的課程，課程緊跟市場動向，通過調研不斷修正課程的教學目標，選擇課程內容，然后根據教學目標分類法對內容進行合理的分解，提取出學習的關鍵點，從而形成知識點和技能點。在知識地圖橫向方向上，結合職業教育的要求，將節點分為4個維度，分別是項目、任務、知識與概念、技能與方法，并為每個知識點附加了重點、難點和考點屬性。其中，考點是指與課程相關的職業資格證書計算機維修工（中級）認證的考點。項目3“磁盤文件系統及硬盤分區”的知識節點選取和設計情況如表2所示。

（二）知識節點的組織

知識節點是知識地圖的組成要素[8]，要將這些要素組合起來形成有價值的知識地圖，就需要明確知識節點間的關系，也就是明確知識地圖中關聯關系的繪制原則。在構建“計算機組裝與維護”課程知識地圖的過程中，筆者將知識節點間的關系分為四種：組織關系、依賴關系、兄弟關系和平行關系。組織關系表示知識點之間是部分與整體的關系;依賴關系表示前一知識點支撐后一知識點;兄弟關系意味著兩個知識點具有相同的父節點，并存在依賴關系;平行關系則是兩知識點具有相同的父節點但沒有依賴關系[9]。

運用MindManager工具先將知識節點描述出來，在描述節點時運用MindManager的圖符功能將每個節點的重點、難點、考點屬性表達出來，并根據知識節點間的關系最終形成知識地圖。圖2為項目3“磁盤文件系統及硬盤分區”的頂層知識地圖。

（三）碎片化資源構建鏈接知識地圖

頂層知識地圖只能表示知識點和技能點間的結構關系，每個知識點或技能點下還包含著大量的碎片化資源。因此，要在頂層知識地圖的基礎上設置鏈接，形成二級知識地圖，從而將碎片化資源組織起來。為了便于向用戶推薦個性化的資源，根據每個用戶的學習進度和碎片化資源的難易程度及上下文關系，每個碎片化資源都設計了優先級別（見下頁圖3）和學習進度屬性，并在知識地圖上進行了標識。通過知識地圖，不但可以將知識結構和碎片化資源組織并展示出來，還可以根據知識間的鏈接關系和學習者的學習進度提供個性化的推薦路線，為學習資源的個性化推薦奠定基礎。下頁圖4為項目3“磁盤文件系統及硬盤分區”的知識點“硬盤的信息存儲格式分類”的二級知識地圖。

碎片化學習方式需要大量碎片化資源的支持。這些碎片化的資源如果是雜亂的、毫無關系的，將不利于人們知識的獲取和內化過程。本文闡述了建設“計算機組裝與維護”課程碎片化資源建設的基本路徑，并運用知識地圖技術將知識和資源組織和展示出來，呈現出課程的知識結構體系。知識地圖可以幫助學習者快速全面地了解知識結構，理清知識間的關聯關系，為學習者提供個性化的學習路徑。

參考文獻：

[1]王覓.面向碎片化學習時代微視頻課程的內容設計[D].上海：華東師范大學，2013.

[2]王承博，李小平，趙豐年，等.大數據時代碎片化學習研究[J].電化教育研究，2015（10）：26-30.

[3]王竹立.移動互聯時代的碎片化學習及應對之策——從零存整取到“互聯網+”課堂[J].遠程教育雜志，2016，34（4）：9-16.

[4]Duen Ren Liu，Chouyin Hsu.Project‐based Knowledge Maps：Combining Project Mining and XML‐enabled Topic Maps[J].Internet Research，2004，14（3）：254-266.

[5]YuTien Cheng，HuanMing Chuang，ChanChao Wen.A Study on Applying Mind Mapping to Build a Knowledge Map of the Project Risk Management of Research and Development[C].Innovative Computing，Information and Control（ICICIC），2009 Fourth International Conference on. IEEE，2009：30-33.

[6]HP Tserng，et al.The Use of Knowledge Map Model in Construction Industry[J].Journal of Civil Engineering & Management，2010，16（3）：332-344.

[7]Zhai Bowen，Liang Chuan.Research Key Technique of Knowledge Management in Hydraulic Project Base on Process.International Conference on Business Management and Eletronic Information.IEEE[C].2011：697-701.

[8]伍國華，李克東.知識可視化教學應用的元分析研究[J].電化教育研究，2011（12）：84-90.

[9]趙啟斯.基于知識地圖的微課資源管理系繞設計與實現[D].金華：浙江師范大學，2016.

（責任編輯：張維佳）