基于“微知識(shí)點(diǎn)”的智能學(xué)科專業(yè)課教學(xué)模式研究

摘 要：針對(duì)遠(yuǎn)程教學(xué)存在的問題，從智能學(xué)科的專業(yè)教學(xué)角度出發(fā)，利用社交網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)性和傳播性，設(shè)計(jì)以知識(shí)點(diǎn)為核心，以“微知識(shí)點(diǎn)”的形式將課堂教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變成為學(xué)生的學(xué)業(yè)論文的教學(xué)模式，并具體說明該教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，最后結(jié)合模式識(shí)別與原理課程的教學(xué)情況說明教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：微知識(shí)點(diǎn)；社交網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)模式；智能學(xué)科

1 背 景

近年來，以慕課（massive open online course，MOOC）為代表的教學(xué)共享模式風(fēng)靡全球?！澳秸n”這一概念2008年由加拿大兩位學(xué)者提出，2011年在美國(guó)興起，2012年我國(guó)開始慕課建設(shè)，并逐漸在國(guó)內(nèi)的各大名校展開網(wǎng)絡(luò)課程的建設(shè)。在這一段時(shí)期，慕課建設(shè)推動(dòng)了我國(guó)優(yōu)質(zhì)高等教育資源的公開化。特別是國(guó)內(nèi)名校開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)教育資源，對(duì)于推動(dòng)在線教育，實(shí)現(xiàn)教育的大眾化和終身學(xué)習(xí)這一目標(biāo)起到了巨大的作用。國(guó)內(nèi)有學(xué)者甚至認(rèn)為慕課是“未來教育的曙光”，慕課的快速發(fā)展促進(jìn)了我國(guó)教學(xué)工作質(zhì)量的提升[1]。

在國(guó)際上，慕課教育的主要平臺(tái)是Coursers、EdX和Udacity等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)[2]，這些平臺(tái)匯聚了世界一流高校的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，特別是各大名校頂級(jí)教授們的視頻公開課，將最為優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源免費(fèi)向全世界開放，促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。無論是受眾的廣度、教學(xué)效果還是課堂組織模式都是對(duì)傳統(tǒng)教育方式的革命性改變。特別是這些優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源的公開化，推動(dòng)了教育的公平和優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的分配，為落后地區(qū)提供了享受優(yōu)質(zhì)教育資源的途徑，這些是慕課教育模式的本質(zhì)優(yōu)勢(shì)所在。

與慕課相似，微課（micro learning resource）則是指運(yùn)用信息技術(shù)，按照學(xué)習(xí)中的認(rèn)知規(guī)律，利用碎片化時(shí)間去掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程及擴(kuò)展素材的相關(guān)數(shù)字資源。微課的核心內(nèi)容包括課堂教學(xué)視頻（課程案例片段）、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)評(píng)估、學(xué)生反饋、教師點(diǎn)評(píng)等輔助性教學(xué)資源。用定點(diǎn)呈現(xiàn)的方法 “營(yíng)造”了一個(gè)半結(jié)構(gòu)化、主題式的教學(xué)應(yīng)用環(huán)境。因此微課在近年來也成為教育教學(xué)改革中的重點(diǎn)與核心問題[3]。

盡管慕課和微課等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式風(fēng)靡全球，但是這些基于網(wǎng)絡(luò)互通的在線教育模式仍然存在著一些問題，概括起來有3個(gè)方面。

（1）參與者缺乏互動(dòng)，只能被動(dòng)地接收電子資料的內(nèi)容，該教育模式無法重現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的場(chǎng)景和氛圍。

（2）對(duì)學(xué)習(xí)效果的反饋不及時(shí)，無法實(shí)時(shí)獲得參與者的學(xué)習(xí)情況。即使在線交流工具輔助了教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)，但是虛擬教學(xué)場(chǎng)景仍無法解決學(xué)習(xí)評(píng)估和反饋問題。

（3）教學(xué)的傳播效率沒有充分得到體現(xiàn)，特別是優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源缺乏實(shí)時(shí)的推廣與推薦途徑，阻礙了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的傳播。

在Web2.0時(shí)代，隨著社交網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，如微博、Facebook、Tweet、微信等，社交網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)特性天然地彌補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式中存在的互動(dòng)不足的問題[4]。因此，利用社交網(wǎng)絡(luò)改善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式是一個(gè)極其重要的研究方向，特別是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的牽引下，使得傳統(tǒng)的課堂沉浸式重現(xiàn)變?yōu)榭赡?。在理工科的教育教學(xué)中，學(xué)科知識(shí)大多以知識(shí)點(diǎn)的形式展現(xiàn)，使得學(xué)習(xí)者能夠有效地學(xué)習(xí)和掌握[5-6]。因此，在工科教育，特別是在智能科學(xué)的教育過程中，不能忽視認(rèn)知規(guī)律，給學(xué)生最為先進(jìn)的技術(shù)思路和知識(shí)點(diǎn)。這樣的要求需要教師們能夠緊跟技術(shù)發(fā)展前沿，更新教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效率，從而增加智能學(xué)科教學(xué)內(nèi)容的智能性和科學(xué)性。本文針對(duì)智能科學(xué)專業(yè)的知識(shí)點(diǎn)教學(xué)方法，提出了一種充分利用社交網(wǎng)絡(luò)交互性和傳播性的優(yōu)點(diǎn)的教學(xué)方法——“微知識(shí)點(diǎn)”教學(xué)模式。該模式是集設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)的選取方法、學(xué)生的參與方法、知識(shí)點(diǎn)的傳播方法、知識(shí)點(diǎn)教學(xué)效果的評(píng)估方法等內(nèi)容為一體。

2 微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式

微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式是融合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)理論方法與傳統(tǒng)教學(xué)理論方法的全新的教學(xué)模式，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式突破了傳統(tǒng)教學(xué)方法的時(shí)空間限制，極大地拓展了教學(xué)工作的外延，提升了傳統(tǒng)教學(xué)模式的內(nèi)涵。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)依賴于教學(xué)平臺(tái)，這樣對(duì)教學(xué)的組織模式和課堂的參與程度提出了新的要求。微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式從知識(shí)點(diǎn)出發(fā)，以學(xué)生的參與度和社交網(wǎng)絡(luò)傳播模式為著力點(diǎn)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，具體而言包含了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

2.1 微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)

以傳統(tǒng)教學(xué)模式為范例，以教學(xué)知識(shí)點(diǎn)為核心，依托社交網(wǎng)絡(luò)，以 朋友圈“點(diǎn)贊”和專業(yè)“點(diǎn)評(píng)”模式激勵(lì)學(xué)生，以課堂考核成績(jī)?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)，提升學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源克服傳統(tǒng)教學(xué)模式學(xué)生互動(dòng)不足、主觀參與不足的缺陷。微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式結(jié)構(gòu)如圖1所示。

以知識(shí)點(diǎn)為核心，結(jié)合知識(shí)點(diǎn)的學(xué)科特性，將單獨(dú)的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來形成整體的知識(shí)體系，是符合教學(xué)認(rèn)知規(guī)律的方法。相比整個(gè)學(xué)科體系而言，知識(shí)點(diǎn)教學(xué)方法更容易讓學(xué)生掌握和反復(fù)練習(xí)，體現(xiàn)了從局部到整體的學(xué)習(xí)規(guī)律，適合學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣驅(qū)動(dòng)模式下開展學(xué)習(xí)。

微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)方法中知識(shí)點(diǎn)的選擇需要把握以下幾個(gè)原則：

（1）適度性原則。根據(jù)學(xué)生的層次選擇知識(shí)點(diǎn)的難易程度，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度設(shè)計(jì)由易而難的課程進(jìn)階。

（2）整體性原則。知識(shí)點(diǎn)的選取應(yīng)該遵循整體教學(xué)原則，從整體教學(xué)內(nèi)容拆分出最為合適的知識(shí)點(diǎn)，形成以知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ)的教學(xué)體系。

（3）科普性原則。知識(shí)點(diǎn)在社交網(wǎng)絡(luò)上傳播，必須滿足其傳播特性，過于生澀的數(shù)學(xué)表達(dá)和公式，會(huì)增加知識(shí)點(diǎn)的傳播難度，相反使用學(xué)生喜聞樂見的形式組織知識(shí)點(diǎn)，將大大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主觀能動(dòng)性。

從傳統(tǒng)的教學(xué)組織模式來看，教學(xué)的進(jìn)展也是按照獨(dú)立單元展開的。從知識(shí)系統(tǒng)的角度出發(fā)，將復(fù)雜的知識(shí)體系分解成為小的知識(shí)點(diǎn)單元，是教學(xué)工作和學(xué)生學(xué)習(xí)的起點(diǎn)[7-8]。

社交網(wǎng)絡(luò)和教學(xué)平臺(tái)是微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式的主要手段，首先利用特定的教學(xué)平臺(tái)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)載體，選用特定的社交網(wǎng)絡(luò)提交和展現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，引入社交網(wǎng)絡(luò)的交互性。當(dāng)學(xué)生完成了知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和理解后，可以創(chuàng)建自己的學(xué)習(xí)空間，或者將知識(shí)點(diǎn)在微信朋友圈中進(jìn)行展示，所展示的內(nèi)容將進(jìn)一步在社交網(wǎng)絡(luò)上傳播。此舉起到了兩個(gè)作用：一是豐富了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知；二是擴(kuò)大了知識(shí)點(diǎn)的覆蓋人群，將關(guān)注知識(shí)點(diǎn)的人群從傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)參與者擴(kuò)展到這些參與者的家人、朋友等范圍。從學(xué)習(xí)模式的發(fā)展進(jìn)程來看，傳統(tǒng)的基于教材的紙質(zhì)書籍模式逐步會(huì)向電子化教材模式轉(zhuǎn)變，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的電子化檔案與材料，具有相當(dāng)重要的教學(xué)輔助作用。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，學(xué)生的學(xué)習(xí)資料也會(huì)逐步形成系統(tǒng)的學(xué)習(xí)檔案，提供有價(jià)值的知識(shí)點(diǎn)回顧與復(fù)習(xí)模式，這也將是數(shù)字化學(xué)習(xí)模式帶來新的變化之一[9]。endprint

點(diǎn)贊和點(diǎn)評(píng)模式是微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)方法的激勵(lì)方法。知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)往往是枯燥的，特別是理工科的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)復(fù)雜且不易理解，照本宣科的教學(xué)方法完全無法滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。因此在變革教學(xué)方式的前提下，變革教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)模式也顯得非常重要。例如，以可汗學(xué)院為代表的免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式大獲成功，其核心關(guān)注在于強(qiáng)調(diào)從學(xué)生的角度如何學(xué)習(xí)，如何讓教學(xué)內(nèi)容符合學(xué)習(xí)者的認(rèn)知。在社交網(wǎng)絡(luò)中，學(xué)習(xí)者的微知識(shí)點(diǎn)能夠引發(fā)兩類人士的關(guān)注——專業(yè)人士和學(xué)習(xí)者的朋友。因此從朋友處獲得的“點(diǎn)贊”將會(huì)鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者的熱情，而從專業(yè)人士的“點(diǎn)評(píng)”則會(huì)幫助學(xué)習(xí)者修正存在的理解偏差，提升學(xué)習(xí)效果。

課堂成績(jī)考核是微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)方法的評(píng)價(jià)方法。微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)法的效果仍然體現(xiàn)在考核環(huán)節(jié)，因此，將學(xué)生在社交網(wǎng)絡(luò)上對(duì)知識(shí)點(diǎn)的反饋進(jìn)行量化并納入到最終的考核成績(jī)體系，有利于微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式的實(shí)際操作和推廣。

2.2 微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式的特點(diǎn)

（1）交互性。微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式的交互性來源于社交網(wǎng)絡(luò)的開放性，社交網(wǎng)絡(luò)提供的網(wǎng)絡(luò)交互環(huán)境天然地改善了傳統(tǒng)在線學(xué)習(xí)中互動(dòng)不足的問題。授課角度從如何“教好”轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾巍皩W(xué)好”，微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式提供的互動(dòng)性讓學(xué)生如何“做好”，改善了在線教育的短板。

（2）傳播性。微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容易懂，具備傳播性。風(fēng)趣幽默的教學(xué)內(nèi)容很容易在社交網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)載，產(chǎn)生和單個(gè)學(xué)習(xí)筆記完全不同的效果。無論是自然科學(xué)還是人文科學(xué)，知識(shí)點(diǎn)的科普對(duì)學(xué)習(xí)具有重要的作用。這也是近年來各種基于知識(shí)的互動(dòng)網(wǎng)站（如“知乎”等）廣為流傳的原因。

（3）完備性。微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式經(jīng)過多年的積累后，會(huì)逐步在知識(shí)點(diǎn)領(lǐng)域形成不同認(rèn)知角度的知識(shí)點(diǎn)闡述體系。從內(nèi)容的組織和形式上看，不同學(xué)生所認(rèn)識(shí)的知識(shí)點(diǎn)的差異性對(duì)知識(shí)點(diǎn)起到了補(bǔ)充和完善作用。隨著時(shí)間的累積，從知識(shí)點(diǎn)的發(fā)展角度看，其完備性也在逐步提升。

3 微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式的實(shí)施

3.1 實(shí)施的指導(dǎo)思想

以學(xué)生的學(xué)習(xí)為核心目標(biāo)，引入社交網(wǎng)絡(luò)的交互性改善在線課堂的學(xué)生參與度問題，從知識(shí)點(diǎn)的角度展開教學(xué)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)的傳播特性擴(kuò)展知識(shí)點(diǎn)的受惠面，以學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)為抓手，提升知識(shí)點(diǎn)的完備性。

3.2 具體實(shí)施

為了驗(yàn)證微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式的有效性，我們選取研究生課程模式識(shí)別原理進(jìn)行試點(diǎn)。該課程是面向武漢工程大學(xué)全校研究生開設(shè)的必修課，共有18名研究生一年級(jí)學(xué)生選修。我們對(duì)選課學(xué)生進(jìn)行了基礎(chǔ)意愿度調(diào)查，主要是厘清學(xué)生在線學(xué)習(xí)的習(xí)慣和對(duì)社交網(wǎng)絡(luò)分享知識(shí)點(diǎn)的意愿程度，相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

表1 微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式參與意愿的調(diào)查項(xiàng)目 人數(shù) 占比%

進(jìn)行過線上平臺(tái)學(xué)習(xí) 16 88.9

利用移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行過線上平臺(tái)學(xué)習(xí) 9 50.0

是否使用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn) 13 72.22

愿意利用社交平臺(tái)分享成果 14 77.78

愿意使用微知識(shí)點(diǎn)模式 18 100

在選課學(xué)生愿意參與的前提下， 我們完整實(shí)施了基于“微知識(shí)點(diǎn)”的專業(yè)課教學(xué)模式。由于計(jì)算機(jī)專業(yè)對(duì)動(dòng)手能力的要求高，我們建立了實(shí)際項(xiàng)目代碼加上知識(shí)點(diǎn)展示的模式，例如知識(shí)點(diǎn)的展示并附加實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和代碼，這樣有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)鍛煉了他們的動(dòng)手能力。我們從知識(shí)點(diǎn)選取、課堂教學(xué)、小組討論、線上分享和評(píng)估反饋幾個(gè)方面對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行了總結(jié)，相關(guān)內(nèi)容見表2。

根據(jù)模式識(shí)別的教學(xué)內(nèi)容，我們篩選了7個(gè)知識(shí)點(diǎn)供同學(xué)們選擇：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、非線性分類器、K鄰近算法、線性分類器、局部約束表達(dá)和手寫字識(shí)別。內(nèi)容涵蓋特征表達(dá)與分類的算法體系，從簡(jiǎn)單的線性分類器到新的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均有設(shè)置，體現(xiàn)了模式識(shí)別教學(xué)內(nèi)容的層次性。

課堂教學(xué)中使用斯坦福大學(xué)公開課程資源深度學(xué)習(xí)算法，利用了網(wǎng)上提供的代碼資源和教學(xué)資源，設(shè)置了一次專門的上機(jī)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，幫助同學(xué)們理解深度學(xué)習(xí)算法的基本原理和基本代碼框架。教學(xué)中直接展示了Lecun Yann和百度深度學(xué)習(xí)院余凱教授的講座PPT，讓同學(xué)們掌握最新的深度學(xué)習(xí)的技術(shù)進(jìn)展。

小組討論將學(xué)生分成7組，每組完成知識(shí)點(diǎn)的基本理論梳理和代碼演示工作后，在課堂上展開討論，主要集中在知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性方面，讓同學(xué)們從自身的學(xué)習(xí)感受中談各自的學(xué)習(xí)體會(huì)和對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。小組討論深化了以團(tuán)隊(duì)模式進(jìn)行的協(xié)作學(xué)習(xí)模式，刻意訓(xùn)練同學(xué)們的技術(shù)協(xié)作能力和自我表達(dá)能力。

線上分享是同學(xué)們將完成的技術(shù)文檔和演示代碼形成網(wǎng)頁或者是日志在網(wǎng)絡(luò)上共享。7組同學(xué)中有3組選擇了微信朋友圈，3組選擇了QQ日志發(fā)表，1組同學(xué)利用GitHhub建立個(gè)人微博發(fā)布。學(xué)生統(tǒng)計(jì)的閱讀量平均為150人，最高的閱讀量超過了300次，平均10人次對(duì)學(xué)生發(fā)布的內(nèi)容進(jìn)行評(píng)論，20人次點(diǎn)贊，取得了較好的網(wǎng)絡(luò)分享效果。

最后一個(gè)環(huán)節(jié)是評(píng)估和反饋，任課教師在收集到學(xué)生的反饋意見后，對(duì)全部的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。從學(xué)生的語言表達(dá)，到數(shù)學(xué)公式的勘誤再到代碼的演示設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，希望學(xué)生使用規(guī)范的科學(xué)語言展示自己的工作。通過一個(gè)學(xué)期的研究生專業(yè)課程的教學(xué)工作，我們發(fā)現(xiàn)微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)方法有效地提升了學(xué)生的專業(yè)課堂參與，特別是部分同學(xué)寫的知識(shí)點(diǎn)在朋友圈獲得非常好的評(píng)價(jià)，包括學(xué)生家長(zhǎng)的稱贊，獲得了多次的轉(zhuǎn)發(fā)，大大增強(qiáng)了同學(xué)們對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的信心和參與程度。

4 結(jié) 語

微知識(shí)點(diǎn)教學(xué)模式打造了一個(gè)集交互性、激勵(lì)機(jī)制和考核方法為一體的閉環(huán)教學(xué)回路，將社交網(wǎng)絡(luò)引入到教學(xué)方法中，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的參與程度，提高了教學(xué)環(huán)節(jié)的互動(dòng)性，改進(jìn)了慕課等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式中教學(xué)互動(dòng)不足的缺陷。我們將該教學(xué)模式應(yīng)用在實(shí)際的智能學(xué)科專業(yè)課教學(xué)工作中。本研究初步表明了基于“微知識(shí)點(diǎn)”的智能學(xué)科專業(yè)課教學(xué)模式具有較好的實(shí)效性和可推廣性。在后期研究中將逐步標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)模式，系統(tǒng)地讓學(xué)生參與到微知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)活動(dòng)中來，提升學(xué)生在專業(yè)課上的學(xué)習(xí)積極性以及動(dòng)手創(chuàng)新能力。

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（編輯：彭遠(yuǎn)紅）endprint