基于知識網(wǎng)格的教師知識管理系統(tǒng)的設(shè)計

劉景宜

【摘要】立足于面向信息化的教師專業(yè)發(fā)展，文章設(shè)計了基于知識網(wǎng)格的教師知識管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基于本體的知識資源庫系統(tǒng)、知識交互平臺、個性化的知識管理工具和系統(tǒng)管理平臺四個模塊，并對模塊的具體功能進行了詳細闡述。

【關(guān)鍵詞】教師專業(yè)發(fā)展；教師實踐知識；知識網(wǎng)格；知識管理系統(tǒng)

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2009）04—0063—04

教育的信息化發(fā)展加快了教師的專業(yè)化發(fā)展，如何使教師順應(yīng)這種趨勢，提高自己的專業(yè)知識水平，是目前教師教育的一個重要課題。

一 面向信息化的教師專業(yè)發(fā)展亟需教師知識管理

專業(yè)發(fā)展，是保持職業(yè)所需知識、技能和態(tài)度的根本。教師專業(yè)化問題，是新世紀世界各國中小學教師隊伍建設(shè)的邏輯起點[1]，也是教師教育研究的新課題。那么教師專業(yè)有什么獨特的性質(zhì)？什么是面向信息化的教師專業(yè)的基礎(chǔ)知識和能力呢?這是伴隨教師專業(yè)化運動出現(xiàn)的重要問題。

1 教師的專業(yè)化發(fā)展：從實踐中學習

隨著社會的發(fā)展，教師職業(yè)的性質(zhì)與功能發(fā)生了變化，由原來的單純傳授知識，發(fā)展演化為通過激發(fā)和調(diào)動學生的主觀能動性，引導學生全面發(fā)展。教師的教育教學能力，不僅指為達到預(yù)設(shè)的工具目的或滿足社會規(guī)范文化的精神需求而具備的技術(shù)和技巧，還指對原有知識如何建構(gòu)、建構(gòu)成什么樣的新知識的能力。這要求教師在使學生掌握原有學科知識的同時，要把知識置于某種條件中，把各種問題置于其未來情景中，從而使學生能在其答案和更廣泛的問題之間建立一種聯(lián)系。教師教學的目的是要引起學生的質(zhì)疑、反思，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和探索學習的能力。這些變化促使人們深刻認識到教師職業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一種專業(yè)。教師隊伍的專業(yè)化是社會發(fā)展和教育發(fā)展的客觀需要，是提高教育質(zhì)量的有效途徑和必要條件。

教師專業(yè)化發(fā)展的核心是教師知識的發(fā)展。在我國對教師知識的研究中，林崇德、申繼亮、辛濤（1996）提出了包含三種成分的教師知識結(jié)構(gòu)并由此開展過若干實證研究，這三類知識是本體性知識、條件性知識和實踐性知識。本體性知識是教師關(guān)于所教學科的知識；條件性知識是關(guān)于如何教的知識，涉及教育學和心理學；實踐性知識是教師在其經(jīng)驗中積累的、在處理實際問題時用到的知識。本體性知識與條件性知識是課堂教學能力發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，是教學專長發(fā)展的必要條件；實踐性知識是教師在教學實踐中不斷積累的關(guān)于課堂教學內(nèi)容與教學活動的組織與管理等方面的教學經(jīng)驗[2]。

從教師專業(yè)特性分析，教學實踐活動是復(fù)雜的、動態(tài)的、情境化的，教師遇到的是大量的實際問題。要解決問題，教師真正運用是實踐知識，教師的其他知識（如本體性知識和條件性知識）不能獨立地發(fā)揮作用，只有與教師實踐知識相結(jié)合，融入到真實的教學實踐中，才能真正地作用于教師的教學行為。另外，教師實踐知識具有較強的整合性和包容性，有助于教師對其他知識的理解和內(nèi)化[3]。實踐性知識強調(diào)了教學實踐對于教師專業(yè)知識形成的作用，反過來，實踐性知識的應(yīng)用又對教學實踐產(chǎn)生著根本的影響?；谶@種知識的運用，資深教師在課堂中表現(xiàn)出與初任教師不同的思維特點：①應(yīng)對時刻變化的即興思維；②對于問題情境主體式的感性的探究式參與；③問題表象中的多元視點的統(tǒng)整；④對教學事件的背景化思考；⑤實踐過程中問題的不斷建構(gòu)與再建構(gòu)[4]。資深教師在對課程知識的表征方面，一般都是以命題網(wǎng)絡(luò)或圖式的形式予以表征的，更注重教材知識的重點和難點，對這些知識的掌握有很高的熟練程度。資深教師在課堂組織和對學生的控制方面也表現(xiàn)出比初任教師更有效的獨特方式。所以教師知識的核心是教師實踐知識，教師知識管理的核心也應(yīng)是實踐知識。

2 信息化教育的要求：深度課程整合的信息素養(yǎng)

教育信息化是目前正在進行著的最為顯著的教育變革。那么，在教育信息化的進程中，教師需要發(fā)展哪些知識和能力，才能適應(yīng)教育信息化的要求?或者說，面向信息化教育的教師專業(yè)發(fā)展，需要關(guān)注的是教師哪些方面的知識和能力?這是教師教育信息化的核心目標。

信息化教育，是與傳統(tǒng)教育相對而言的現(xiàn)代教育的一種表現(xiàn)形態(tài)，它以信息技術(shù)的支持為顯著特征，表現(xiàn)為教材多媒化、資源全球化、教學個性化、學習自主化、活動合作化、管理自動化和環(huán)境虛擬化[5]。信息化教學的內(nèi)在實質(zhì)是整合了技術(shù)和新的學習理論的革新教學模式，這要求教師必須具備基本的信息素養(yǎng)。此外，革新的教學，不同于傳統(tǒng)的課程設(shè)計與實施，要求教師不僅要知道如何運用技術(shù)，而且更要知道在什么時候、怎么樣有效地將技術(shù)整合到他們的學科課程教學中去，以及運用到專業(yè)實踐中去。因此，教師的專業(yè)知能可從四個維度進行闡釋[6]：應(yīng)該具備基本的信息素養(yǎng)，能理解和應(yīng)用技術(shù)；應(yīng)該能夠利用信息技術(shù)開展教學，更好地支持學生的學習；應(yīng)該能夠利用信息技術(shù)處理課程和資源，幫助學生適應(yīng)信息社會的新挑戰(zhàn)；應(yīng)該能夠利用信息技術(shù)開展新的專業(yè)實踐，開展信息技術(shù)條件下的合作與交流，成為信息化條件下的終身學習者。

教師面向信息化的專業(yè)知能的發(fā)展是有階段性的，可表述為了解、應(yīng)用、整合和創(chuàng)新四階段。①了解階段：教師開始認識技術(shù)、學習使用技術(shù)，但技術(shù)的應(yīng)用沒有對教學的常規(guī)造成影響。②應(yīng)用階段：教師逐漸獲得了技術(shù)應(yīng)用的自信，掌握了一些技術(shù)應(yīng)用的方法，出現(xiàn)了新的課堂組織形式。③整合階段：技術(shù)開始改變常規(guī)的教學組織和課堂結(jié)構(gòu)，教師開始調(diào)整自己的角色，更多地作為學習的幫促者而不是知識的灌輸者。④創(chuàng)新階段：教師對技術(shù)可以說是應(yīng)付自如，能夠根據(jù)自己的教學實踐創(chuàng)造性地應(yīng)用技術(shù)，設(shè)計技術(shù)整合的教學活動和學習環(huán)境。這種階段性發(fā)展的一層深刻含義是：信息技術(shù)整合到課程中，將破壞傳統(tǒng)的穩(wěn)定課程結(jié)構(gòu)，代之以面向過程的課程框架。在這種框架中，以學生為中心設(shè)計教學，信息技術(shù)通過對學習資源的支撐、對學習過程的支持和對貫穿于整個學習過程的評價的支持，來真正實現(xiàn)與課程的整合[7]。

綜上可知，在教育信息化進程中，教師必須具有深度進行信息技術(shù)與學科課程整合的信息素養(yǎng)，而這種信息素養(yǎng)的養(yǎng)成更需要教師在實踐中去錘煉。

3 教師知識管理的緊迫性

由教師專業(yè)性、知識特點和信息化教學對教師的要求可以看出，教師知識具有完整的結(jié)構(gòu)，是理論知識和實踐知識的統(tǒng)一，是顯性知識和隱性知識的統(tǒng)一，是各類性質(zhì)的知識有機構(gòu)成的整體。教師知識以實踐知識方式存在，在實踐活動中建構(gòu)，是一種開放的，不斷變化更新、充實的知識。教師要能隨時獲取新的信息、知識和成果，不斷地更新和完善自己的知識狀態(tài)，同時也要通過反思性學習，不斷體悟和總結(jié)自己的經(jīng)驗和理論，充實和提升自己的知識，從而達到專業(yè)化發(fā)展的目的。如何幫助教師更快得到專業(yè)化的發(fā)展，實現(xiàn)教育教學的信息化？學校作為知識型組織，必須建立有效的教師知識管理體系。

二 教師知識管理系統(tǒng)的建構(gòu)

一般而言，知識管理系統(tǒng)主要包括知識資源庫系統(tǒng)、知識交互平臺、個性化的知識管理工具和系統(tǒng)管理平臺四個模塊，前三個模塊彼此之間相互獨立但又密切配合，系統(tǒng)管理平臺為三個模塊提供協(xié)調(diào)服務(wù)，如圖1所示。構(gòu)建教師知識管理系統(tǒng)就要對三個模塊進行有效的系統(tǒng)總體規(guī)劃和開發(fā)。這里將教師知識管理系統(tǒng)建設(shè)在學校校園網(wǎng)格上。

1 知識資源庫系統(tǒng)

知識資源庫系統(tǒng)是以知識庫為核心，用于實現(xiàn)知識共享的系統(tǒng)。知識資源應(yīng)該包括學科知識、關(guān)于學科知識教學方法的知識和學科知識使用對象的知識以及關(guān)于學科知識學習環(huán)境的知識。知識庫可以劃分為學科領(lǐng)域知識庫，教學實踐策略庫，教學對象類型庫，教學情境應(yīng)用庫。

知識資源庫系統(tǒng)的建模采用KADS（Knowledge Aided Design System）方法，該方法把求解特定任務(wù)的知識劃分成三個不同的層次：領(lǐng)域?qū)印⑼评韺雍腿蝿?wù)層，分別對應(yīng)著知識庫系統(tǒng)靜態(tài)視圖、功能視圖和動態(tài)視圖。其中，領(lǐng)域?qū)影饲蠼鈫栴}所需要的特定領(lǐng)域內(nèi)的知識和對領(lǐng)域概念的描述，可以對應(yīng)到學科領(lǐng)域知識庫。推理層指明了求解問題采用的方法，包含了推理步驟和領(lǐng)域知識在其中所起的作用，可以對應(yīng)到教師的教學實踐策略庫。任務(wù)層則把所需要求解的問題分解成若干個子任務(wù)，并為每一個子任務(wù)確定目標，同時明確對子任務(wù)的控制。任務(wù)層可以對應(yīng)教師不同的教學情境和教學任務(wù)，對應(yīng)教學對象類型庫，教學情境應(yīng)用庫。知識模型如圖2所示[８]。

要實現(xiàn)系統(tǒng)的重用，需要一種有效的機制來實現(xiàn)各層次間的協(xié)調(diào)，使相互獨立的層次緊密地聯(lián)系在一起，共同組成一個完整的系統(tǒng)，這個機制的核心就是“本體（Ontology）”。基于本體的知識庫系統(tǒng)，為知識資源提供了語義交互基礎(chǔ)，從而更有效實現(xiàn)知識發(fā)現(xiàn)、共享和應(yīng)用集成。這里知識資源庫的知識本體分成6類本體：概念本體、領(lǐng)域知識本體、教學策略本體、教學對象模型本體、教學任務(wù)本體和教學應(yīng)用本體。根據(jù)研究和應(yīng)用的需要，教師知識資源本體可以進一步擴展。各本體的含義如下：

①概念本體是按分類法來組織的領(lǐng)域概念及其客觀關(guān)系。概念本體作為一類獨立的本體存在，由領(lǐng)域?qū)＜一蚪處熯M行定義。它可以作為本體資源發(fā)布，作為搜索的依據(jù)，也可以被使用者下載并按照自己的需要修改，修改后作為資源查找和集成的依據(jù)。

②領(lǐng)域知識本體是知識對象集合，描述知識對象和知識對象之間的關(guān)系，而且通過對知識對象的集成分級，實現(xiàn)精細粒度的知識組織和表現(xiàn)。比如5級劃分：原子級（Atom），是最小集成粒度；可以是一個圖片或文檔等最小的知識片斷；原子的集合，形成學習單元（Process Unit）；學習單元的集合，形成知識單元（Knowledge Unit）；知識單元的集合，形成課程（Course）；課程的集合，形成知識體系（System）。

③教學策略本體是教學方法中教學元素的集合，并描述教學元素之間的教學策略關(guān)系。該本體的定義比較靈活，不同類型的知識可以定義不同的教學策略本體，即使相同的類型的知識也可以定義不同類型的教學策略本體。該類本體定義依賴于學習理論研究的不斷發(fā)展和計算機智能技術(shù)的進步。

④教學對象模型本體描述資源使用者的特性，是教學對象建模元素的集合，并描述這些元素之間的關(guān)系。

⑤教學任務(wù)本體是任務(wù)本體，描述的是提供某類教學任務(wù)中的概念術(shù)語及其之間的關(guān)系，這些術(shù)語包括在調(diào)度任務(wù)時需要的一般名稱、謂詞和描述修飾詞。它的功能類似軟件組件。

⑥ 教學應(yīng)用本體是根據(jù)教學策略本體或具體的知識集成和知識應(yīng)用模型并與領(lǐng)域知識本體結(jié)合、在教學對象模型本體上定義實現(xiàn)的應(yīng)用本體。領(lǐng)域知識本體、教學策略本體和教學對象模型本體以及教學任務(wù)本體通過本體內(nèi)部具有相同含義的相關(guān)屬性描述建立聯(lián)系，教學應(yīng)用本體依賴于其他幾種本體，不同的本體為其提供不同側(cè)面的描述內(nèi)容[9]。

知識資源庫系統(tǒng)可以在以往教育領(lǐng)域教學資源庫的基礎(chǔ)上建立，匯集整理教師在教學中常用的一些優(yōu)秀素材和應(yīng)用軟件，共享優(yōu)秀的課件、教案以及教學心得和學術(shù)論文等，但它不同于教學資源庫，能提供獲取隱性知識資源的渠道，如優(yōu)秀的知識社區(qū)、在該學科領(lǐng)域中成績比較突出的專家、教師的聯(lián)系方式等，讓網(wǎng)絡(luò)上可以共享的人力資源得到有效的利用。更重要的區(qū)別是有效實現(xiàn)知識發(fā)現(xiàn)、共享和應(yīng)用集成。

2 建立知識管理子平臺和交互子平臺

管理子平臺是一個知識網(wǎng)格服務(wù)平臺，知識交互子平臺構(gòu)建在管理子平臺上。知識網(wǎng)格（Knowledge Grid）是 Fran Berman于2001年11月在“Communications of the ACM”上發(fā)表的短文 “From TeraGrid to Knowledge Grid”中首次提出，指出知識網(wǎng)格研究的主要內(nèi)容是：利用網(wǎng)格、數(shù)據(jù)挖掘、推理等技術(shù)從大量在線數(shù)據(jù)集中抽取和合成知識，使搜索引擎能夠智能地進行推理和回答問題，并從大量數(shù)據(jù)中得出結(jié)論。中國科學院計算機研究所諸葛海研究員領(lǐng)導的研究組認為知識網(wǎng)格是一個智能互聯(lián)的環(huán)境，能使用戶（或虛擬角色）有效地獲取、發(fā)布、共享和管理知識資源，并為用戶和其他服務(wù)提供所需的知識服務(wù)，輔助實現(xiàn)知識創(chuàng)新、協(xié)同工作、問題解決和決策支持[10]。

基于知識網(wǎng)格的知識管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。學校知識門戶的具體功能包括：

①一次性信息獲?。弘S著數(shù)字化的教學信息資源的增多，師生希望從統(tǒng)一的入口，同時查找學校內(nèi)網(wǎng)、Internet公網(wǎng)上的信息。知識門戶系統(tǒng)可以集成已有的信息系統(tǒng)與應(yīng)用軟件，這種集成不是簡單地在頁面上增加網(wǎng)頁鏈接，而是通過集成化的方法把原有應(yīng)用通過一個核心組件服務(wù)器集成在一起，用戶可以訪問所有的信息。

②個性化服務(wù)：每個使用知識門戶系統(tǒng)的師生都可以對自己所需要的信息進行個性化定制，過濾獲得自己需要的信息。也就是說，知識門戶針對師生的角色和興趣對頁面上所應(yīng)呈現(xiàn)的內(nèi)容進行組織，這種個性化特點節(jié)省了師生的時間。

③信息推送：門戶系統(tǒng)可以根據(jù)師生在信息中心訂閱的內(nèi)容或管理員的指定將內(nèi)容推送到師生界面，降低師生檢索常用信息的復(fù)雜性。

④知識地圖：指明了知識的位置和來源，為師生建立良好的知識導航圖，幫助師生快速準確地尋找到所要查找的知識。知識地圖中的知識標記與知識倉庫中的知識通過主題詞或關(guān)鍵詞建立鏈接，當師生命中知識地圖中某一個主題詞時就可以訪問到知識倉庫中與該主題詞相關(guān)的知識的詳細內(nèi)容。知識地圖也可以指向人。有些知識特別是隱性知識往往不易顯性化，需與知識擁有者直接交流才能實現(xiàn)知識共享。將擁有知識的人如同顯性知識一樣標注在知識地圖中，通過知識地圖迅速找到咨詢專家，進行交流共享[11]。知識網(wǎng)格服務(wù)的目的是獲取、使用、檢索、發(fā)布和維護知識，幫助用戶達到特定目的。包括以下服務(wù)：

①可視化服務(wù)：可視化抽取的知識模型。

②評價服務(wù)：與輸入的要求或者是與已存在的知識模型進行對比，判定知識發(fā)現(xiàn)的有效性。

③工作流服務(wù)：用圖表示數(shù)據(jù)源、抽取工具、數(shù)據(jù)挖掘工具與可視化工具間的數(shù)據(jù)流以及交互關(guān)系，它定義了資源應(yīng)用的基本結(jié)構(gòu)以及使用約束。

④規(guī)則與算法服務(wù)：負責查找、選擇、下載數(shù)據(jù)挖掘工具、算法及規(guī)則。

⑤數(shù)據(jù)訪問服務(wù)：負責搜索、選擇、抽取、轉(zhuǎn)換以及發(fā)布所需要挖掘的數(shù)據(jù)[12]。

知識網(wǎng)格高級應(yīng)用利用網(wǎng)格知識服務(wù)來構(gòu)建各種應(yīng)用，以便于更好地滿足用戶的各種知識需求。這些應(yīng)用往往與某個特定的研究課題或研究領(lǐng)域相關(guān)。

基于OGSA的語義網(wǎng)格服務(wù)是在OGSA網(wǎng)格服務(wù)的基礎(chǔ)上通過服務(wù)應(yīng)用本體技術(shù)對不同結(jié)構(gòu)、不同技術(shù)以及不同領(lǐng)域的知識進行統(tǒng)一語義定義，并且通過服務(wù)實現(xiàn)對分布式的知識與數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的組織、執(zhí)行以及協(xié)調(diào)，以便有效的管理語義、數(shù)據(jù)元、數(shù)據(jù)挖掘工具以及可視化工具的語義描述。

資源層主要包括數(shù)據(jù)庫、信息庫以及知識庫，這里的知識庫包括由專家錄入的知識、從知識使用者學到的知識以及經(jīng)過知識發(fā)現(xiàn)過程的發(fā)掘的知識等。

3 提供個性化的知識管理工具

知識管理系統(tǒng)的個性化管理工具主要協(xié)助記錄及管理師生個體的注冊信息，查看知識管理行為記錄和權(quán)限設(shè)置，并實現(xiàn)師生對知識管理系統(tǒng)的個性化定制管理、個性化學習、個性化應(yīng)用。例如，獨立的個人知識資源和賬戶管理功能，能幫助師生個體記事，還能收藏知識資源內(nèi)容、專家渠道、知識渠道以及知識資源類別等，記錄參與的交流社區(qū)、個人的成功案例、失敗教訓、創(chuàng)意構(gòu)想、向他人提問求解、為他人答疑解惑、推薦給學校知識資源庫的知識資源等。

知識管理工具可以選用博客（Blog）、維基（Wiki）、RSS（Really Simple Syndication）、社會性書簽（Social Bookmark）、 Tag（大眾分類或Folksonomy）、SNS（Social Networking Service）、IM（即時聊天）等一系列技術(shù)及其應(yīng)用來實現(xiàn)。

三 結(jié)束語

在教育信息化發(fā)展的背景下，新教師如何加快自己的成長過程，老教師如何更好的提升自己，關(guān)鍵是如何管理自己的知識。通過對教師專業(yè)知識特點和教師信息素養(yǎng)的分析，知識管理系統(tǒng)的建立就顯得非常重要。為了實現(xiàn)知識的交流,消除知識間的孤島，知識管理系統(tǒng)建立在了校園知識網(wǎng)格基礎(chǔ)之上，這樣可以為教師知識共享和交流提供更便利的條件，推動教師的持續(xù)性學習。系統(tǒng)還為教師提供個性化的定制服務(wù)，提高獲取知識資源的效率和學習的效率。鑒于網(wǎng)格理論以及知識管理的理論與實踐仍在不斷進步，因此一個有效的知識管理系統(tǒng)還有許多問題需要在實踐中逐步充實和完善。

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