融合知識圖譜的設計專業教學模式研究

摘要：基于現代設計學科的動態發展需求，傳統的教學方法已很難滿足快速增量的知識傳播和新信息交互背景下學習者的多樣化學習情態和行為。通過文獻分析和教學實踐應用，本文探討了融合知識圖譜的教學模式在促進設計專業學生知識遷移和個性化學習、培養學生的跨學科思維和實踐能力的作用。同時，為現代智能信息技術融入新文科教學模式探索新路徑。

關鍵詞：知識圖譜；設計教育；混合式教學；新文科

從教育視角而言，設計是一門融合藝、理、工、文于一體的交叉學科，因此學科的知識面廣，且知識的更新率極高。面對知識點多、知識面廣、更新速度快的特點，設計教育需要更直觀清晰的智能工具為學科知識進行引導。而知識圖譜是富含知識點及知識語義關聯的可視化方法，能為設計教育目前的困局提供新的解決方案。

一、數據來源和研究設計

本文主要數據來源于2023年設計教學實踐，利用超星學習通平臺的知識圖譜工具，建立教學知識圖譜，并根據實際教學改革和實踐中形成的132份學生數據樣本進行研究。為了確保數據的準確性和可靠性，對數據進行了合并、清洗和歸一化處理，并進行了不同特征的分析。此外，為了分析中國在設計教學中應用知識圖譜的進程，還參考了中國知網（CNKI）上相關的教育知識圖譜文獻。使用超星學習通平臺的知識圖譜、學情和成績統計功能，結合Excel的統計分析功能，對導入知識圖譜技術后設計專業學生的學習行為與學習成效之間的聯系和特征進行了分析。最后，探討了知識圖譜在設計教學改革中的作用。

二、知識圖譜在設計教學中的應用和研究現狀

從我國學科建設和發展的角度而言，國務院在2017年7月頒布的《新一代人工智能發展規劃》中明確提到“重點突破知識加工、深度搜索和可視交互核心技術，實現對知識持續增量的自動獲取，具備概念識別、實體發現、屬性預測、知識演化建模和關系挖掘能力，形成涵蓋數十億實體規模的多源、多學科和多數據類型的跨媒體知識圖譜[1]。”可見國家明確把知識圖譜技術看作知識存量和增量、知識獲取的重要建設點和應用手段。

就設計專業的教學發展來看，在截至2023年5月的中國知網（CNKI）檢索結果中，以 “知識圖譜”為主題詞進行檢索，相關的研究文獻有2.44萬篇，其中大部分集中在圖書館情報與數字圖書館研究領域。而在“知識圖譜”與“設計教學”為主題詞的交叉檢索下，只剩下一篇主要利用知識圖譜作為教學發展分析工具的文獻。通過關鍵詞“知識圖譜”與“設計”交叉檢索，并排除“教學設計”的歧義，相關文獻僅有7篇。在“知識圖譜”和“設計專業”的關鍵詞交叉檢索下，只有4篇相關文獻，并且這些文獻均是使用知識圖譜分析設計類信息化教學設計或教學研究發展的研究論文，針對性研究在設計領域、設計專業教學中應用知識圖譜技術或理念的文獻則幾乎沒有。

在當前眾多其他學科均已開始應用和發展學科、教育知識圖譜的現狀下，對于創新要求最高、服務領域最廣的設計專業和設計教育，對知識圖譜的應用和研究卻仍然缺乏關注，這是一個亟待解決的空白領域。

三、知識圖譜在設計教學中的應用

針對設計教學的發展需求，融入知識圖譜來提升教學方法和組織方式是關乎教學的關鍵問題。引入知識圖譜可以使學生全面系統地把握知識結構，明確知識之間的邏輯關系，并有利于知識的遷移和創新。教師或教學團隊可以從構建具體課程的知識圖譜開始，逐步推動構建設計學科范圍和跨學科的綜合知識圖譜的建設。

（一）知識圖譜的建設

本文以《用戶體驗與交互設計》課程為例：課程的教學目標是讓學生了解用戶體驗與交互設計的概念、系統理論和方法，掌握交互設計原理、流程、規范及設計技能，同時培養自主探索、拓展和持續學習的良好習慣。課程的知識圖譜首先根據教學目標、實際職業能力目標及實際設計崗位分工設置特點，同時依據設計專業概念的認知邏輯和語義關聯設置了4級共24個知識點。

在知識圖譜中，知識點主要通過三種關系構建：父級和子級知識點、前置和后置知識點、關聯知識點（如圖1所示）。前置與后置知識呈線性關系，反映了知識的邏輯組織結構。父級與子級知識呈層級關系，知識由淺入深、由廣至細。關聯知識反映了知識點之間的語義關系，知識點之間相互參照和補充。這三種關聯方式共同形成了知識網絡，使學習者能夠系統地理解知識體系。圖譜的可視化表達展示了知識結構，也更有利于設計專業的學習者準確地理解和把握課程知識框架。

學生在學習設計專業時可能面臨各種復雜的知識體系，包括設計理論、技術和實踐案例等。自始至終，他們會遇到許多困惑，難以理清知識之間的聯系和層次。這種“知識迷航”會影響學生的學習效果和學習動力，使他們難以建立起完整的學科認知和知識結構。知識圖譜的可視化技術能夠將課程中的零散知識點整合成一個有機聯結的知識網絡。不但有助于學習者對知識的整體把握和理解，更有利于他們沿著知識脈絡線索進行延伸學習。

（二）知識圖譜的交叉引用

設計知識與設計結果并不是簡單的線性關系。設計教學具有培養開放性、創新性思維的專業特點和需求。換而言之，不同的設計師在面對同樣的問題時，應該有不同的設計對象判斷、需求洞察、設計創意和解決方案。設計教學的目標從來不是停留在讓學生完成學習任務，而是引導學生理解設計原理和方法、掌握設計技能，從而啟發學生自主思考并產生自己獨特的創意和方案。設計課題中問題和路徑的雙變量使設計教學中培養學生自主深度挖掘和橫向拓展學習的能力目標尤為重要，學生只有建立自己的元認知才能靈活創新。

利用知識圖譜中的交叉引用功能，可以使不同獨立的課程形成具有語義邏輯的知識關聯網，學生可以通過交叉引用了解知識在不同場景下的應用和延伸，幫助他們將學到的知識從一個課程遷移到其他課程中，實現設計知識的綜合應用。知識圖譜可以將同步課程中的知識點進行關聯，展示它們之間的邏輯聯系。在學習某一知識點時，學生可以通過圖譜上的關聯信息了解其與其他知識點的關系。這樣的關聯性幫助學生形成更全面的學科認知，理解知識點的背后邏輯，從而加深對知識的理解，拓展設計實踐創新的路徑。

（三）反饋和知識圖譜共建

教學是一個交互過程，如果只有教育者單向傳播，學生容易陷入“學而不思則罔”的狀態。設計本身就是一個知識增量極快的專業，設計師必須面對日新月異的科技發展和應用，這也迫使設計教育必須培養善于洞察和適應快速變化需求的綜合型人才。教師的單向傳達很難涵蓋動態發展的所有設計對象，也很難使學習者形成對科技、社會變化的持續敏感度。真正有效的解決方案是幫助學習者建立自己對新知識的觸覺和神經網絡。

在設計教學中，課程設計可以采用反饋與共建知識圖譜的方式，讓學生把理解后的知識點同樣用知識圖譜的可視化方式表現出來，并鼓勵他們進一步添加擴展的知識點。反饋與共建知識圖譜可以有效表征學生對課程知識的認知狀態，同時促進學生思考與探究新知識。知識圖譜導入教學也可以彌補設計學科更新快、知識體系復雜的特點，結合線下課堂共同形成共建、延伸的教學架構，打造交互式延伸的教學模式。這種方式可以激發學生的主動性和創造性，使他們在設計學習中形成自主思考和獨特創意的能力。

四、知識圖譜對設計教學的作用

（一）知識圖譜對設計知識存量的整合

梳理學科知識點及其語義關聯邏輯，既對學科教育建設有厘清、發展、優化的作用也能為下一步學科的智能化教學奠定基礎。在本科層次的設計教育體系中導入學科知識圖譜的內容和形式，既有助于學習者逐漸掌握龐大的設計知識體系中不同知識點的聯系、不同課程的關聯，也能通過知識圖譜的可視化反饋與共建形式為藝術設計學科培養具有專業邏輯思維、多學科融合、跨媒體表現能力及不斷開拓進取、服務社會素養的創新型人才。

（二）知識圖譜對學習行為的影響

本文利用超星學習通線上平臺統計功能，從2023年上半年的教學實踐中收集了132個本科生的數據，并利用Excel的統計和分析功能對融入知識圖譜后的學生學習行為與學習成效進行對比分析。教師在以往的教學方式中，只能觀察和評估學生在有限課堂上的學情和作業效果，而線上課程資源（包括知識圖譜）與線下課堂的結合使教師能夠更好地了解學生課堂以外的學習行為和狀態，也更清晰地展示學習者自主學習的效果。

根據樣本數據的累計學習時長、學習活動次數、討論次數、線上學習成績和總成績，將學習成效（Y表達）視為依變量，取成績的平均值為常數項，將累計學習時長、討論次數和學習活動次數分別設為自變量X1～X3。根據樣本數據分析出各學習行為的回歸系數b1～b3，如公式（1）所示：

Y= b1×X1+b2×X2+b3×X3+c（1）

根據計算結果，累計學習時長的回歸系數b1為0.8；討論次數的回歸系數b2為0.7；學習活動次數的回歸系數b3為0.6。不同變量的回歸系數大小關系表明，累計學習時長的回歸系數b1對學習成效的影響最大，而學習活動次數的回歸系數b3對學習成效的影響最小。

根據樣本所呈現的結果，不難看出學習者投入的時間、交流次數、活動頻率與最終的學習效果呈正相關。其中，學習者投入的時間是最明顯的影響因素，但討論次數和學習活動次數的比較更為重要。換句話說，討論次數越多表示學生更主動地思考和交流，這有助于知識的內化吸收；討論過程中需要提出和整理自己的觀點，這有助于進一步理解知識內容；同時，交流互動可以使學生接觸到不同的觀點，拓展認知范圍，有利于知識遷移。

設計沒有所謂的“標準答案”，設計是一個在思維和實踐中不斷調試的計劃過程。知識圖譜以可視化的知識語義網絡幫助學生理解知識邏輯和脈絡的同時，也向教師提供了學生在自主學習過程中的掌握情況和興趣傾向，為學生提供解惑和調整指導策略。教學團隊還可以根據教學準備、進行和總結階段中線上平臺實時反饋的數據和作業情況來判斷學生的認知狀態和反思教學效果，從而不斷改進和調整教學方法和課程架構。

（三）知識圖譜對新學習情態的適應性

以學習者的認知情境而言，設計的應用正隨著數字、互聯網和移動設備技術發展快速迭代。教學內容不但包含藝術設計學知識，還涉及認知科學、社會學、計算機技術等廣泛內容，因此更需要培養學習者對知識的靈活掌握和延伸學習的能力。然而目前大部分設計專業教學仍以課堂為主，專業課程在有限的時間范圍內進行和結束，很難同時實現面向全體學生和個體差異化教學的功能。專業課程之間的關系、專業與其他學科之間的結合在固定模式中顯得模糊，甚至出現知識的斷層和負遷移。信息交互環境的變化更加劇了現代信息形態與傳統教學模式之間的脫節，進一步導致學生在認知和行為上越來越難以專注于傳統的課堂教學。

在海量信息超越個人認知水平和速度、信息交互網絡復雜而個人難以捕捉有效節點的情況下，知識圖譜作為智能知識存儲、表征和聯結工具可以更好地輔助形成分布式教育智能[2]。在設計教學中融合知識圖譜能讓學習者掌握設計專業知識語義的關系脈絡，并讓學習者完成課程內容后反饋和共建知識圖譜，進而形成新的知識延伸。

五、結束語

設計的創意方式和手段多種多樣，但設計的原則是基本相通的。然而，有效的設計概念的形成源于設計師對技術、文化、理論、市場等方面知識的積累，需要跨學科、跨專業的合作。在數字化、交互化的學習環境下，知識圖譜的引入可以隨時啟發、響應、反饋、整理和記錄學生的學習進展和掌握程度。知識圖譜提供即時、有效的數據反饋和可視化分析，減少了教師人工收集信息和溝通的時間成本，同時可以根據學習者的群體和個體數據及時調整教學策略。此外，設計是一個知識更新率極高的領域，知識圖譜也可以為教育改革和設計研究提供有力的支持和可靠的一手資料。

作者單位：陳瑤 廣東東軟學院

參考文獻

[1] 國務院.國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知：國發〔2017〕35號[EB/OL].（2017-7-8）[2017-7-20]. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2017-07/20/content_5211996.htm

[2]余勝泉，王琦.“AI+教師”的協作路徑發展分析[J].電化教育研究，2019，40（04）：14-22+29.

[3]陳麗.術語“教學交互”的本質及其相關概念的辨析[J].中國遠程教育，2004（03）：12-16+78-79.