基于COOC和知識圖譜的在線教學(xué)資源建設(shè)新模式

侯 霞，郝保水，崔展齊

（北京信息科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京 100101）

0 引言

教育是立國之本、強(qiáng)國之基。我國對于高等教育建設(shè)非常重視，每年投入大量的人力物力進(jìn)行教學(xué)資源的建設(shè)。各高校都已在本校本專業(yè)本課程范圍內(nèi)積累了大量的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，但是各高校間的教學(xué)資源并沒有形成有效充分的資源利用和共享機(jī)制。另一方面，傳統(tǒng)教材類資源存在出版周期過長、信息滯后等情況。

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展和教育教學(xué)模式的變革，新型教學(xué)手段和資源形式正在被大量用于傳統(tǒng)課堂中[1]。近些年來，一些學(xué)者開始利用信息技術(shù)幫助和改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容與方式。例如，慕課（Massive Open Online Course，MOOC）就 是將信息技術(shù)用于教育的典型案例[2]。蘭州大學(xué)周慶國教授提出基于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)作式開放在線教程（Collaborative Open Online Course，COOC）則是MOOC 概念在教材編寫環(huán)節(jié)中的延伸[3]。信息技術(shù)幫助營造了全新的學(xué)習(xí)環(huán)境，對于教育教學(xué)有很大的幫助和推進(jìn)[4]。

1 教學(xué)資源建設(shè)存在的主要問題

經(jīng)過大量的教學(xué)研究和積累，各高校的教學(xué)資源日趨豐富。同時(shí)，各出版社也都在爭取優(yōu)質(zhì)教師和資源，完成越來越多的優(yōu)秀教材。但是，從整體層面上分析，教學(xué)資源的建設(shè)和共享還存在一些問題，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1）教學(xué)資源重復(fù)建設(shè)，造成浪費(fèi)。

目前，國內(nèi)眾多高校開設(shè)了很多相同或類似的課程，通過各類教育教學(xué)項(xiàng)目的支持，對課程的授課內(nèi)容、授課形式、輔助資源等進(jìn)行了深入探討和研究，在本校本專業(yè)本課程范圍內(nèi)獲得了不少收獲。但是，由于各高校是獨(dú)立開展教學(xué)工作的，很難形成有效充分的資源利用和共享。各個高校各自進(jìn)行課程建設(shè)，其中很大一部分基礎(chǔ)內(nèi)容是重復(fù)的，這種重復(fù)建設(shè)造成了人力物力的極大浪費(fèi)。

2）教學(xué)資源沒有形成共享和互補(bǔ)機(jī)制。

各高校相同或相似課程的基礎(chǔ)部分內(nèi)容雖然差異不大，但是各有側(cè)重，特別是目前在領(lǐng)域的案例教學(xué)方面，各高校由于授課教師和教學(xué)資源各有所長，授課使用的教學(xué)案例各有特色。如果各校資源能夠共享，取長補(bǔ)短，則可以成為一套非常完整的優(yōu)質(zhì)資源，但是目前并沒有這種共享和互補(bǔ)機(jī)制。

3）教學(xué)內(nèi)容很難及時(shí)地隨技術(shù)同步更新。

技術(shù)發(fā)展速度較快，特別是信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，對非基礎(chǔ)類課程的專業(yè)課程來說，其授課內(nèi)容和教學(xué)資源難以緊跟技術(shù)發(fā)展。

例如，移動應(yīng)用開發(fā)課程就是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程。Android版本幾乎每年升級，開發(fā)集成環(huán)境也在更新?lián)Q代。要想在課程中及時(shí)體現(xiàn)Android移動應(yīng)用開發(fā)的最新發(fā)展和軟硬件環(huán)境，教師需要頻繁更新課程教案和相關(guān)資源，非常辛苦，甚至任課教師可能受到時(shí)間精力的限制，很難保證教學(xué)內(nèi)容總是與技術(shù)發(fā)展同步更新。

4）出版的教材無法保證技術(shù)的新穎性。

公開出版的教材需要一定的審批、校對和出版流程，而技術(shù)更新速度非常快，因此，教材正式出版時(shí)，可能已有新技術(shù)出現(xiàn)，這導(dǎo)致任課教師無法找到非常合適的教材。

2 教學(xué)資源建設(shè)新模式

2.1 基于COOC的在線教學(xué)資源建設(shè)

COOC是蘭州大學(xué)周慶國教授提出的一種教學(xué)資源建設(shè)理念。該方式的教學(xué)資源建設(shè)，便于多用戶同時(shí)進(jìn)行教材編寫，可有效提高效率，縮短教材的開發(fā)周期。周慶國教授基于gitbook搭建了一個COOC平臺，通過這種模式可以有效集成多種形式的教學(xué)資源。

基于COOC平臺建設(shè)在線課程教學(xué)資源時(shí)，需要統(tǒng)籌規(guī)劃知識體系和資源形式。對于實(shí)踐性較強(qiáng)的技術(shù)類課程，建議遵循如下原則進(jìn)行教學(xué)資源建設(shè)。

1）以知識點(diǎn)為基礎(chǔ)展開內(nèi)容。

開始編寫教材之前統(tǒng)籌規(guī)劃知識體系，確定知識點(diǎn)列表，構(gòu)建較為完整的知識體系。各點(diǎn)之間應(yīng)相對獨(dú)立，便于梳理知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)與差異，便于學(xué)習(xí)者定制化學(xué)習(xí)。

姐妹倆默默地、默默地相對而坐，一會兒同時(shí)望望靈床上的亡人，一會兒兩兩相望，眼睛就漸漸地潮濕模糊了；梨花抹了下眼睛，手上水水的。不知從什么時(shí)候開始，她已經(jīng)會流淚了。眼淚一旦決了堤，就如潮涌一般不可收拾；但梨花無心收拾，任由淚水蒙住了眼睛。對她而言，眼淚可以洗涮一些東西；但更多的是撒上傷口的鹽巴，讓她感到痛。更痛。

2）以實(shí)驗(yàn)為補(bǔ)充強(qiáng)化訓(xùn)練。

針對特定的一個或幾個知識點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，給出實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)過程，用于強(qiáng)化對特定知識點(diǎn)的訓(xùn)練。

3）以案例為手段培養(yǎng)綜合能力。

案例的設(shè)計(jì)應(yīng)覆蓋特定的知識點(diǎn)集合，能體現(xiàn)和說明知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)與銜接，用于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決實(shí)際問題的能力。案例的選取應(yīng)注重多樣化和實(shí)用性，案例集應(yīng)盡量保證能覆蓋常用知識點(diǎn)。

4）以問題列表為補(bǔ)充完善實(shí)踐體系。

技術(shù)類課程除了對理論知識的掌握之外，在實(shí)踐方面總會遇到這樣那樣的問題，這些問題和解決方案對知識的學(xué)習(xí)有很大幫助，是很有應(yīng)用價(jià)值的資源。傳統(tǒng)教材中很難包含這部分資源，但是在線資源可以更加多樣和豐富。

基于上述原則，北京信息科技大學(xué)聯(lián)合北京大學(xué)、中原工學(xué)院、青島工學(xué)院、長沙學(xué)院共同建設(shè)了移動開發(fā)課程的在線教學(xué)資源。該課程資源已發(fā)布在開放的COOC平臺 。

在課程建設(shè)階段， COOC在線協(xié)作的特點(diǎn)被充分利用和體現(xiàn)。

（2）問題列表則在授課過程中由學(xué)生收集和撰寫，給出了Android開發(fā)實(shí)踐中的常見問題及解決方案。學(xué)生提交的問題列表由主講教師審核并發(fā)布。

這種在線協(xié)作方式可以包含豐富的資源形式，如文本、圖片、視頻等，該方式還極大地提高了教學(xué)資源建設(shè)的效率。該課程包含14章常規(guī)內(nèi)容（內(nèi)含實(shí)驗(yàn)）、5個典型案例和200多個常見問題，這在傳統(tǒng)教材建設(shè)中是很難實(shí)現(xiàn)的。其閱讀界面見圖1，左邊是目錄，方便導(dǎo)航。

2.2 基于知識圖譜技術(shù)的知識體系

在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)教材時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)知識之間的導(dǎo)航，這個問題可以借助信息技術(shù)加以解決。

知識圖譜是一種非常合適的技術(shù)。知識圖譜涉及模型構(gòu)建、信息抽取、可視化等關(guān)鍵過程，涉及大量的人工智能技術(shù)[5]。

在完成課程內(nèi)容的編寫工作后，采用信息抽取技術(shù)可以將零散的知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)在一起形成課程的知識體系圖，從中可以清晰地體現(xiàn)知識點(diǎn)之間的前驅(qū)后繼關(guān)系，便于知識梳理和學(xué)習(xí)。

為了形成知識圖譜，在撰寫教案的過程中除了講述本部分知識內(nèi)容之外，需要明確標(biāo)明該部分與其他知識點(diǎn)的關(guān)聯(lián)。例如，圖1中右側(cè)是知識點(diǎn)的內(nèi)容，其中有“編號”和“前驅(qū)知識點(diǎn)編號”。后期可以通過編寫程序自動提取這兩個信息，從而構(gòu)建知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系并存儲。最終，可以將所有的知識點(diǎn)串起來形成課程的知識圖譜。

通過信息技術(shù)將知識圖譜可視化，可有效改善學(xué)習(xí)者的交互體驗(yàn)。例如，圖2中左側(cè)就是前述移動開發(fā)課程整體知識圖譜的可視化結(jié)果。該圖譜直觀地描述了知識點(diǎn)及其之間的關(guān)系、一個實(shí)驗(yàn)或案例涉及的知識點(diǎn)等，這些是傳統(tǒng)教材不能體現(xiàn)的內(nèi)容。點(diǎn)擊左圖中的任意一個點(diǎn)，右側(cè)顯示該知識點(diǎn)所有關(guān)聯(lián)的知識點(diǎn)關(guān)系，且點(diǎn)擊右上角的鏈接可以直接跳轉(zhuǎn)到在線教程的相關(guān)章節(jié)。

圖1 基于COOC的移動開發(fā)課程資源

圖2 移動開發(fā)課程的知識圖譜

通過這種知識導(dǎo)航的方式，學(xué)習(xí)者可以按照從部分到整體的方式，即先學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，到實(shí)驗(yàn)，到案例；也可以從整體到部分學(xué)習(xí)，從實(shí)驗(yàn)或案例入手，產(chǎn)生整體感知，再導(dǎo)航到具體的知識點(diǎn)。

2.3 融入信息技術(shù)的在線教學(xué)資源建設(shè)優(yōu)勢

通過COOC和知識圖譜建設(shè)教學(xué)資源的模式是一種教學(xué)改革嘗試，有下述優(yōu)勢。

1）優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源聚集和及時(shí)更新。

基于COOC平臺構(gòu)建教學(xué)資源，可以充分發(fā)揮協(xié)作的特點(diǎn)，集成多個教師、專業(yè)、高校的優(yōu)勢，形成優(yōu)質(zhì)的資源池，最終有助于形成內(nèi)容全面、形式豐富的教學(xué)資源，可實(shí)現(xiàn)資源共建、共享、取長補(bǔ)短的目的。同時(shí)，開放的在線協(xié)作建設(shè)方式，更有利于用戶協(xié)作維護(hù)課程資源，以保證內(nèi)容及時(shí)更新。

2）關(guān)聯(lián)緊密的課程知識體系。

知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)是必備基礎(chǔ)，但是數(shù)量巨大，難以實(shí)現(xiàn)對不同程度學(xué)習(xí)者的個性化知識體系構(gòu)建和學(xué)習(xí)進(jìn)展的安排。同時(shí)，學(xué)習(xí)者僅學(xué)習(xí)知識點(diǎn)，也難以建立完整的知識體系，難以有效地組織知識用于解決實(shí)際問題。在傳統(tǒng)知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上，基于知識圖譜技術(shù)可以細(xì)致地刻畫知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，從而形成一個知識體系圖譜。圖譜可以幫助學(xué)習(xí)者理解知識的關(guān)聯(lián)性，理解和掌握知識條理，便于知識導(dǎo)航。

3）交互式的學(xué)習(xí)環(huán)境。

基于知識圖譜的可視化技術(shù)有助于提供交互式學(xué)習(xí)資源。在該環(huán)境下，學(xué)習(xí)者可以完成從知識點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)或案例之間的雙向?qū)Ш?，?shí)現(xiàn)從點(diǎn)到面或從面到點(diǎn)的學(xué)習(xí)方式。這種交互式學(xué)習(xí)可以提供更具吸引力的環(huán)境，改善學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)和提升學(xué)習(xí)興趣。

4）定制化的資源使用配置。

不同的學(xué)校由于其教學(xué)背景、教學(xué)對象、教學(xué)方式等方面的不同，需要根據(jù)各自的需要使用教學(xué)資源?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)都是基于已有的固定知識結(jié)構(gòu)，難以為使用者提供定制化的學(xué)習(xí)安排，也難以進(jìn)行個性化的交流。而通過課程的知識圖譜可以由使用者自主進(jìn)行知識點(diǎn)的連接性構(gòu)建并使用相應(yīng)的資源，從而建立起符合需要的個性化知識體系和資源結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于有大量的協(xié)同者，各種資源及其使用的問題也更容易解答。

3 結(jié)語

基于COOC和知識圖譜技術(shù)的在線教學(xué)資源建設(shè)模式，充分利用信息技術(shù)改善現(xiàn)有教學(xué)資源建設(shè)的問題。該模式可實(shí)現(xiàn)資源共建、共享、取長補(bǔ)短的目的，通過協(xié)作維護(hù)課程資源以保證技術(shù)內(nèi)容的及時(shí)性和完整性。這種模式特別適用于技術(shù)更新速度快的課程建設(shè)。同時(shí)，模塊化建設(shè)的課程資源便于學(xué)習(xí)者根據(jù)自己情況定制化學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式。

移動開發(fā)課程資源建設(shè)的案例驗(yàn)證了此種模式的有效性，但是該種模式的推廣和應(yīng)用還需要教育界的大力支持，通過打破區(qū)域壁壘來協(xié)調(diào)共建更多的優(yōu)質(zhì)教育資源。