基于學科知識圖譜的智能互聯課程資源應用研究*

周忠林 朱春曉

一、智能互聯課程資源開發緣起

隨著教育部普通高中課程方案（2017年版2020修訂）的頒布實施及2020年突如其來的新冠肺炎疫情給高中教學帶來的深刻影響，各區域、學校紛紛推出在線課程教學或學習資源，逐步形成了現代教育在線開放課程建設的新局面。

知識圖譜（Knowledge Graph）隨著信息化的普及已逐漸進入人們的視野，它是一種語義網絡，可以將現實世界的事物及其關系可視化地顯示出來，通過語義網絡上傳含有圖譜結構的數據，并且建立相關鏈接，從而形成鏈接數據并應用到各種場景中。基于學科知識圖譜的智能互聯課程資源主要包含課前教學資源、課中教學重點微資源、課后復習及拓展教學資源等，通過“互聯網+”的形式智能整合在一起，成為師生共同參與的“移動學校”。

學科知識圖譜的智能互聯課程資源開發與應用，主要解決兩個方面的問題。一方面，通過對學科新課標進行系統化研究，根據知識點在各個模塊中的內在關聯構建知識圖譜，并能迅速給學生的知識掌握情況進行“畫像”。另一方面，通過信息化平臺給學生提供一個整體性、自主性、智能化的學習環境。

智能互聯課程資源中智能互聯主要體現在學科知識與信息技術的融合。首先，為了能夠快速、正確地檢測出學生的知識掌握情況并精準“畫像”，學科教師團隊需精心設計，將知識點精細化“打散”，同時將知識點根據學業水平測試和高等教育招生考試要求，通過信息技術進行重新架構。其次，從平臺架構功能設計上，為學習者提供一個便捷功能模塊，通過算法優化，讓學習者感受到課程資源的人性化、精準化。

近幾年來，筆者依托高中地理學科團隊進行智能互聯課程資源的開發研究，以互聯網為媒介，構建相關平臺，通過學科知識點的梳理，將學科資源與應用數學、圖形學、信息可視化技術、信息科學等學科理論與方法融合在一起，實現了利用可視化圖譜形象地展示學科核心結構，從而讓學生進行自主學習、自主評價。

二、智能互聯課程資源設計理念及模型

1.智能互聯課程資源設計理念。

開發基于學科知識圖譜的智能互聯課程資源是“互聯網+教育”背景下高中地理課程新形態的必然要求，為學生泛在學習、個性學習、深度學習提供核心支撐，已經成為當前高中地理教育教學改革的重要突破口。智能互聯課程資源設計理念為“學科核心素養+新型學習方式”，它依托模塊化結構，實現人地觀念、區域認知、綜合思維和地理實踐力四大地理核心素養在高中地理智能互聯課程資源建設中的全面落地。

智能互聯課程資源的設計特點是師生智能互動，即在構建線上、線下多維師生互動教學關系時，充分考慮到師生同時在線、不同時在線及不同時段的場景設計。在動態智慧教學反饋機制設計上要基于學科特性、個性化學習等方面進行動態智能化評價診斷，基于學習薄弱點和掌握情況為學習者提供個性化反饋報告，實現學情精準分析、資源精準推送的功能。智能互聯課程資源設計理念具體要素運作關系機制如圖1所示。

圖1 基于學科核心素養的高中地理智能互聯課程資源運作機制

2.智能互聯課程資源設計模型。

模型設計主要包括四個步驟，一是分析知識點，形成圖譜能級分布陣列。根據普通高中地理學科課程標準的最新修訂方案，通過對照課程標準中的學業質量水平和核心素養水平等級，抽取對相關知識點掌握程度描述的關鍵詞展開分級，并賦予相應的能級標準，整理如下4個能級：能級1——了解，辨識，描述；能級2——理解，解釋，說明；能級3——歸納，分析，評價；能級4——應用，解決，設計。其中能級1、能級2代表相應的必修水平；能級3、能級4代表選擇性必修水平。完成能級1、能級2相當于學業水平測試過關；完成能級3、能級4相當于高考測試過關。二是研制評價模塊資源。評價模塊資源包括測試點、評分標準、結果分析、改進策略。測試點覆蓋本單元所有知識點，評分標準依據能級標準采取量化標準，結果分析、改進策略須含有平臺個性化數據評價環節。三是完成資源診斷分析報告。診斷報告包括結果分析，根據評分標準得出學生個性化學習的相應結果；改進策略，與結果分析相對應的個性化補償訓練策略，也可進入知識點講解和真題講解部分學習；評價建議，根據給出的模板完成此部分內容，讓學生可根據自身情況自主處理。四是形成教學資源組織架構。智能互聯課程資源平臺總體按照學科名稱、模塊、章節、知識點等要素分 類，可 描述 為subject（1），subject（2）……subject（n），每門學科又分成N個模塊，每個模塊下鏈接若干個知識點課程資源,如此形成系統的基本架構。

三、智能互聯課程資源制作開發及應用組織策略

1.進行課程資源分類。

根據平臺系統架構，智能互聯課程資源類型分為學習類資源（選擇課程、考點學習、錯題解析、補償練習等）、評測類資源（闖關測試、診斷報告、過關檢測等）、推送類資源（資源推薦、題目推送等），三類資源通過智能互聯模塊有機整合在一起。

2.單元知識內化成圖譜結構及圖譜數據庫。

通過研讀普通高中課程標準新修訂方案及普通高中學業水平測試方案，整理出單元知識點，將其內化成圖譜結構及圖譜數據庫。例如知識點“水循環的意義”，考點是“說明水循環的地理意義”，能力要求是“辨識”，其能級水平是1，通過信息化手段將其內化為圖譜數據庫的一條記錄。

3.協調學科及技術團隊融合創作。

根據單元知識點圖譜結構及智能互聯課程資源關系結構，學科、技術兩個團隊互通需求、創新交流形成工作機制，將智能互聯課程資源類型確立、資源呈現方式、智能互聯資源技術研發等環節融合在一起。這種機制可以對學生個性化學習過程中的數據進行分析，對形成個性化學習智能報告有決定性作用。

4.測試智能互聯課程資源運作效能。

智能互聯課程資源平臺對學生各種學習數據進行深度智能分析并形成學生個性化報告，對學生知識點掌握情況進行正確“畫像”，獲得錯題推送以及含知識標簽的微課推送以實現精準學習，這些都需要學科、技術兩個團隊及學生對平臺系統進行不斷地測試，才能實現智能互聯課程資源運作效能的螺旋式上升。

5.形成智能互聯課程資源使用模式。

智能互聯課程資源使用可以分為三個模式，分別為在校模式、假期學習模式、復習模式。在校模式主要表現為在課堂上通過微視頻教學、單元小測試等開展師生教學互動，并搜集相關學習數據輔助教學。假期學習模式是發揮學生學習主動性，通過智能互聯課程資源平臺進行自主學習；學科教師團隊可以通過智能互聯課程資源平臺應用完成資源更新、數據監控、在線師生互動。復習模式可以針對某學科就某個單元或整本書進行系統復習，通過平臺資源的應用，學習者可以充分了解自己知識點的掌握情況，有選擇地強化學習。

四、智能互聯課程資源應用教學實效

基于知識圖譜的自主性學習模式課程資源建設，通過互聯網自主性學習交互、評測資源庫平臺的構建，使教師專業成長路徑與提升學生自主性學習策略互相融合，促進師生共同成長。

1.促進教師專業成長。

研制新高考方案下學科知識圖譜，考驗教師的專業能力。一門學科分別有可能在高二學業水平測試、高考考試中同時檢測到，作為基于知識圖譜的自主性學習模式信息平臺的建設要兼顧兩個方面，學科專家團隊根據課程標準梳理學科知識圖譜，這是整個平臺研發的學科根基，教師既要對課標進行深入解讀，掌握每個知識點的能級水平分布，又要精簡命題，覆蓋整個知識體系。學科教師團隊、技術教師團隊根據學科知識圖譜與信息平臺技術要求，在研制知識圖譜資源庫、個性學習資源庫、評價策略過程中，通過共同協調、研發、調試、運行獲得學科素養的共同提升。

2.提升學生自主學習能力。

課程學習、評價內容與方式的選擇都應以學生的學習自主性為根本，以促進學生根據自己實際情況開展學習。教育評價應凸顯課程內容的學習價值，平臺通過豐富多樣的學習形式，自動診斷、評估學生學習過程中存在的問題，從而實現評價個性化、智能化。

在智能互聯課程資源開發過程中就評價方面，應改“評價學習結果”為“自主性評價”與“螺旋性評價”，充分發揮學生主觀能動性。突出學生主體意識在過程性、終結性評價過程中的重要性，引導學生關注自己的評價過程，增強其自我反思與自我的監控意識。

教師的“研”、學生的“學”與教學評價不可彼此分離，應該根據不同的課程內容與學習資源模塊，合理運用評價方式，提升教師研究水平與學生學習效率，從而實現研、學、評一體化。

3.推進智能互聯課程資源實踐。

以核心素養為指向推進教育教學改革縱深發展已經成為新時代教育發展的主流，加強智能互聯課程建設是各級各類學校整合優質教育資源、打造特色課程、突出競爭優勢的內在訴求，這就決定了基于核心素養的智能互聯課程建設有著較強的現實邏輯。經過一段時間的實踐摸索，智能高中地理教學課程App已經在鎮江市十所高中試用成功，現已應用于教學一線。鎮江市教育科學研究中心牽頭建立學科專家團隊并開發了地理必修一、二課程資源，后續將繼續研發必修三等課程資源，待項目成熟后向其他學科推廣，同時，形成了基于平臺的鎮江特色學科知識圖譜研發團隊及評價體系。我們下一步的工作方向：進一步優化平臺流程，豐富學科資源建設，便于師生學習；實踐模式覆蓋到其他學科，通過專家團隊引領教師專業發展。

總之，在開發智能互聯課程資源過程中還需兼具多質性特點。例如，“水循環”智能互聯資源課程，既可以成為學生學習“水循環”新知識的資源，也可以成為今后復習鞏固舊知識的資源，還可以成為學生進行自我評價、個性化學習的資源，使智能互聯課程資源具有多質性。筆者認為，通過科學規劃，充分挖掘課程資源的多種利用價值，有利于發揮學科團隊的聰明才智，有效提升教師對課程標準和教學要求的理解能力和實踐能力，使智能互聯課程資源的潛在價值得以充分發揮和顯現。