基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)分析

尹征杰 王月

摘 要：數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)對(duì)于提高教學(xué)效果、高效率的學(xué)習(xí)具有重要的作用。數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)在建設(shè)過(guò)程中，采用知識(shí)元作為基礎(chǔ)的知識(shí)單元，提高數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的知識(shí)管理，建構(gòu)主義思想應(yīng)用于數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)，情境的還原使得數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)取得更佳學(xué)習(xí)效果，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于知識(shí)元的集成管理，實(shí)現(xiàn)知識(shí)增值。

關(guān)鍵詞：教學(xué)資源庫(kù);數(shù)字化;大數(shù)據(jù);知識(shí)元;知識(shí)管理

中圖分類(lèi)號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.36.082

1 數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的特征

（1）內(nèi)容豐富，包含多種教學(xué)素材。數(shù)字化的教學(xué)資源庫(kù)包含多種多媒體素材，教學(xué)資源庫(kù)是知識(shí)點(diǎn)素材、教學(xué)課件、教學(xué)視頻、經(jīng)典教學(xué)案例集成以及相關(guān)的試題、知識(shí)拓展等構(gòu)成的綜合體。構(gòu)成教學(xué)資源庫(kù)的素材包括文本、圖形、圖像、多媒體音視頻、動(dòng)畫(huà)等形式。（2）數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的創(chuàng)建以知識(shí)元為基本單位。建立教學(xué)資源庫(kù)的知識(shí)元數(shù)據(jù)，以帶有標(biāo)記的知識(shí)元數(shù)據(jù)為標(biāo)識(shí)數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的基本單位，方便知識(shí)的存儲(chǔ)與分類(lèi)查找。（3）數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的基本知識(shí)單元是便于進(jìn)行加工、傳輸、分類(lèi)、組合的標(biāo)準(zhǔn)化的基本單位，它一般體積不大，因此，音視頻的容量所包含的教學(xué)時(shí)長(zhǎng)控制在10分鐘以?xún)?nèi)，便于學(xué)習(xí)，能夠零散化的時(shí)間片充分利用。（4）數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)是基于框架的、開(kāi)放的。能夠隨時(shí)隨地的訪問(wèn)數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的自主性，而且能夠?qū)?shù)字化教學(xué)資源庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)充，只要符合數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的框架標(biāo)準(zhǔn)就可以把資源加入到數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)中。

2 建構(gòu)主義指導(dǎo)數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)

建構(gòu)主義是關(guān)于知識(shí)與學(xué)習(xí)的理論，建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)自主性，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)并不是對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的灌輸，而是要基于原來(lái)的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)生成新的對(duì)知識(shí)理解的過(guò)程。學(xué)習(xí)的過(guò)程是雙向的，一方面是接收新的知識(shí)，形成自己的知識(shí)框架;另一方面是原來(lái)的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)由于新的知識(shí)的加入，進(jìn)行調(diào)整與歸納組合，形成新的知識(shí)體系。

2.1 建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)分類(lèi)

（1）探究式學(xué)習(xí)方式。探究式學(xué)習(xí)就是在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)興趣的方式讓學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，學(xué)習(xí)與所研究的問(wèn)題有關(guān)的知識(shí)、解決問(wèn)題的技能與自主學(xué)習(xí)的方法，通過(guò)問(wèn)題與興趣引導(dǎo)的方式提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀積極性與能動(dòng)性，來(lái)形成自己的知識(shí)學(xué)習(xí)體系。（2）情境式學(xué)習(xí)方式。情境式學(xué)習(xí)就是指真實(shí)的還原學(xué)生學(xué)習(xí)的環(huán)境，通過(guò)情境化的活動(dòng)，將學(xué)生納入到真實(shí)任務(wù)情境中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題然后解決問(wèn)題來(lái)構(gòu)建自身的學(xué)習(xí)能力。（3）合作式學(xué)習(xí)方式。合作式學(xué)習(xí)指通過(guò)建立學(xué)習(xí)小組的形式，以學(xué)習(xí)小組為學(xué)習(xí)的基本學(xué)習(xí)單位，采用辯論、交流、共享觀點(diǎn)的形式相互補(bǔ)充相互完善來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)的過(guò)程。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)方式目的是為了實(shí)現(xiàn)隨機(jī)通達(dá)教學(xué)。隨機(jī)通過(guò)教學(xué)指在不同的時(shí)間，反復(fù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程，但每次學(xué)習(xí)的情境都是不同的，而且是針對(duì)問(wèn)題的不同側(cè)面，反復(fù)的學(xué)習(xí)不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，而是通過(guò)每次學(xué)習(xí)都獲得對(duì)知識(shí)技能的新理解，完善自身的知識(shí)體系。隨機(jī)通過(guò)教學(xué)主張通過(guò)實(shí)例來(lái)理解概念的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用實(shí)例與具體的情境相結(jié)合，每個(gè)實(shí)例都是面向概念的不同方面，形成對(duì)概念的多角度理解，有利于學(xué)習(xí)者對(duì)于不同情境建立解決問(wèn)題的方法。

2.2 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下的教學(xué)設(shè)計(jì)原則

（1）以學(xué)生為中心。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，是知識(shí)體系的構(gòu)建人，學(xué)生不是被動(dòng)地接受老師傳授的知識(shí)，在建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)環(huán)境下，教師與學(xué)生的作用發(fā)生很大的變化，以學(xué)生為學(xué)習(xí)的中心，而不是以教師為中心，實(shí)現(xiàn)這一原則需要在學(xué)習(xí)的過(guò)程充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，發(fā)掘?qū)W生的首創(chuàng)精神;要讓學(xué)習(xí)能夠在不同的情境下應(yīng)用自身的知識(shí);通過(guò)知識(shí)的運(yùn)用所形成的反饋來(lái)形成對(duì)客觀事物的認(rèn)知及解決問(wèn)題的能力提高。（2）強(qiáng)調(diào)“協(xié)作學(xué)習(xí)”。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者與情境的交互，對(duì)知識(shí)體系的建構(gòu)起十分重要的作用。對(duì)于知識(shí)的交流與討論，以教師為引導(dǎo)，共同學(xué)習(xí)，成為群體學(xué)習(xí)中一員。首先對(duì)于知識(shí)進(jìn)行群體的學(xué)習(xí)、討論、辯論，然后進(jìn)行分小組的相互協(xié)商，通過(guò)這種協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境，共享知識(shí)，以集體的形式完成知識(shí)體系的構(gòu)建。（3）設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)研究的所在。學(xué)習(xí)環(huán)境提供學(xué)生學(xué)習(xí)所需的各種資源，包括：文本文字、音像材料、多媒體課件及網(wǎng)絡(luò)資源等，這些資源在進(jìn)行教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)過(guò)程中首先進(jìn)行數(shù)字化，學(xué)生不僅得到教師的指導(dǎo)與幫助，而且學(xué)生之間也存在著協(xié)作，學(xué)習(xí)環(huán)境是支撐學(xué)習(xí)與知識(shí)技能提升的所在，學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的無(wú)處不在性和提高學(xué)習(xí)的自主性。

3 數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的知識(shí)管理過(guò)程

每門(mén)課程由若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)組成，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)又包含了若干個(gè)知識(shí)元，所謂知識(shí)元就是對(duì)知識(shí)進(jìn)行分解細(xì)化得到的，關(guān)于知識(shí)的不可分割的最小細(xì)胞元素。知識(shí)元的分解可以滿足對(duì)知識(shí)精細(xì)化管理的要求，建構(gòu)主義的思想也是要求學(xué)習(xí)可以隨時(shí)進(jìn)行，這也要求知識(shí)的內(nèi)容要短小精悍，能夠充分利用零散的時(shí)間，同時(shí)建構(gòu)主義要求對(duì)于知識(shí)進(jìn)行多角度的理解，也就是說(shuō)需要知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容包括更多的知識(shí)元，有利于知識(shí)點(diǎn)的理解因此對(duì)于知識(shí)的分解就變得十分的有意義了。知識(shí)元是知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中的基本單位，它通常包括：信息元、經(jīng)驗(yàn)、智慧和解決問(wèn)題的方法等內(nèi)容。建設(shè)數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的知識(shí)元需要注意：（1）篩選知識(shí)元。知識(shí)元是表達(dá)完備知識(shí)內(nèi)容的基本單元，數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的組成的基本單位是知識(shí)元，知識(shí)元要選取表達(dá)準(zhǔn)確，具有示范性的，容易引起學(xué)習(xí)者興趣（例如采用視頻、動(dòng)畫(huà)等多媒體技術(shù)）或引起共鳴的內(nèi)容，選取與學(xué)習(xí)者生活環(huán)境相近地、與學(xué)習(xí)者聯(lián)系緊密的或與日常生活相近的現(xiàn)象或示例作為學(xué)習(xí)內(nèi)容的出發(fā)點(diǎn)，使學(xué)生容易理論聯(lián)系實(shí)際，拒絕純粹的理論推導(dǎo)，降低抽象性，提高實(shí)用性。（2）知識(shí)元的前瞻性。除了注意知識(shí)元的實(shí)用性與趣味性之外，還要注重知識(shí)元選擇的前瞻性。知識(shí)元應(yīng)保障它的學(xué)習(xí)內(nèi)容知識(shí)性，在此前提下，還要具有一定的前瞻性，這樣可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，多角度拓寬學(xué)習(xí)知識(shí)的內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)的效率。

3.1 知識(shí)元的分解與標(biāo)注管理

經(jīng)過(guò)分解后得到的知識(shí)元需要進(jìn)行標(biāo)記、加注，知識(shí)元是不可再分的描繪知識(shí)的最小單元，知識(shí)元的分解與標(biāo)注管理有助于知識(shí)元的加工、提取、分類(lèi)、組合、聚類(lèi)等操作。知識(shí)元根據(jù)載體的不同，可以分為文本型、音頻型、視頻型、動(dòng)畫(huà)型、圖片型等其它媒體類(lèi)型;根據(jù)內(nèi)容的不同，可以分為文本型、定義型、關(guān)鍵詞型等。

3.2 知識(shí)元的系統(tǒng)管理

知識(shí)元的系統(tǒng)管理就是把上面分解得到的知識(shí)元放入知識(shí)元庫(kù)中，知識(shí)元是可以操縱的最基本的單元，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)（關(guān)聯(lián)技術(shù)、分類(lèi)技術(shù)、聚類(lèi)技術(shù)等）對(duì)知識(shí)元進(jìn)行操作，通過(guò)知識(shí)管理的技術(shù)與方法，對(duì)知識(shí)元的標(biāo)注進(jìn)行操作，通過(guò)知識(shí)元的組合來(lái)完成數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)，根據(jù)需要生成相應(yīng)的知識(shí)元子庫(kù)，建設(shè)面向多角度問(wèn)題解決的知識(shí)元的知識(shí)集成。常見(jiàn)的知識(shí)元庫(kù)可分為基礎(chǔ)型知識(shí)元庫(kù)、學(xué)習(xí)型知識(shí)元庫(kù)、關(guān)聯(lián)型知識(shí)元庫(kù)、發(fā)掘型知識(shí)元庫(kù)與增值型知識(shí)元庫(kù)?；A(chǔ)型知識(shí)元庫(kù)是直接分解得到的基礎(chǔ)知識(shí)元，是構(gòu)建其它知識(shí)元庫(kù)的基礎(chǔ)，其它知識(shí)元是這個(gè)基礎(chǔ)的拓展。關(guān)聯(lián)型知識(shí)元庫(kù)描述知識(shí)元之間的關(guān)系，知識(shí)元的來(lái)源與派生的關(guān)系。下面對(duì)其它的三個(gè)知識(shí)元庫(kù)進(jìn)行詳述。

（1）學(xué)習(xí)型知識(shí)元庫(kù)。學(xué)習(xí)型知識(shí)元庫(kù)就是對(duì)根據(jù)基礎(chǔ)型知識(shí)元庫(kù)的標(biāo)注進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類(lèi)，劃分成面向不同問(wèn)題的知識(shí)元集合，可以針對(duì)研究目標(biāo)相同或相近的原則，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)的分類(lèi)技術(shù)或聚類(lèi)技術(shù)，集聚出針對(duì)某一問(wèn)題或某一方面的臨時(shí)性的知識(shí)元庫(kù)，輔助以其它的圖片、音視頻、動(dòng)畫(huà)等工具，形成了緊緊圍繞某一主題的知識(shí)元庫(kù)，形成了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)背景，有助于學(xué)生建立關(guān)于這個(gè)主題的思維框架，能夠促使學(xué)生盡快掌握這一主題的內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)的效率。

（2）發(fā)掘型知識(shí)元庫(kù)。發(fā)掘型知識(shí)元庫(kù)就是在基礎(chǔ)型知識(shí)元庫(kù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)知識(shí)元間的內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，基于知識(shí)元進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，一般的大數(shù)據(jù)技術(shù)包括：統(tǒng)計(jì)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹(shù)、關(guān)聯(lián)分析等，挖掘出知識(shí)元間內(nèi)在的本質(zhì)聯(lián)系，能夠更多的發(fā)現(xiàn)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的增值過(guò)程，在已有的知識(shí)元庫(kù)的基礎(chǔ)上，使知識(shí)更加全面、豐富，拓寬了知識(shí)的覆蓋面，使學(xué)生能夠掌握更多、更全面的知識(shí)。

（3）增值型知識(shí)元庫(kù)。增值型知識(shí)元庫(kù)就是在以上的知識(shí)元庫(kù)基礎(chǔ)上再次進(jìn)行分析，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，一般包括：聚類(lèi)分析、時(shí)間序列分析、規(guī)則分析等方法，通過(guò)發(fā)掘潛在的知識(shí)，來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的增值和知識(shí)數(shù)量的增加。通過(guò)創(chuàng)立新的規(guī)則和判斷的批標(biāo)體系，通過(guò)對(duì)上述知識(shí)元庫(kù)的分析，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新型的知識(shí)，更好為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供服務(wù)，增值型知識(shí)元庫(kù)能夠彌補(bǔ)其它知識(shí)元庫(kù)的不足，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)掘新的知識(shí)，與原有的知識(shí)形成新的知識(shí)體系，豐富與深化現(xiàn)有的知識(shí)庫(kù)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的創(chuàng)新與增值。

4 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)分析

應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)建設(shè)數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)，常見(jiàn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)有：聚類(lèi)分析技術(shù)、分類(lèi)分析技術(shù)、時(shí)間序列分析技術(shù)、關(guān)聯(lián)分析技術(shù)、多目標(biāo)處理方法等技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)一般采用提取關(guān)鍵字技術(shù)的方法，把提取的術(shù)語(yǔ)建設(shè)成術(shù)語(yǔ)庫(kù)，通過(guò)術(shù)語(yǔ)庫(kù)的大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析，然后調(diào)用相應(yīng)的知識(shí)元內(nèi)容，形成針對(duì)某一主題的教學(xué)資源場(chǎng)景。知識(shí)元應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析處理建立專(zhuān)家系統(tǒng)、邏輯推理系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等智能方法和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具有數(shù)據(jù)挖掘功能的數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)體系。常見(jiàn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)包括：（1）聚類(lèi)分析技術(shù)與分類(lèi)分析方法。聚類(lèi)分析技術(shù)事先并沒(méi)有給出分類(lèi)的依據(jù)，而是通過(guò)分析技術(shù)，根據(jù)事物之間的聯(lián)系對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚集，產(chǎn)生分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的分類(lèi)。知識(shí)元的聚類(lèi)分析將主題的內(nèi)容化繁為簡(jiǎn)，降低復(fù)雜的維度，簡(jiǎn)化后的集合更簡(jiǎn)潔能夠支持系統(tǒng)的目標(biāo)。分類(lèi)分析技術(shù)是指按照既定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，分類(lèi)分析技術(shù)通過(guò)分類(lèi)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，是已經(jīng)存在分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)，如何保證分類(lèi)的正確性的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。（2）關(guān)聯(lián)分析技術(shù)。知識(shí)元是知識(shí)體系的核心，以知識(shí)元為基礎(chǔ)建立知識(shí)服務(wù)的結(jié)構(gòu)，采用關(guān)聯(lián)分析技術(shù)可以創(chuàng)建性質(zhì)相同或相近的知識(shí)元庫(kù)，通過(guò)層層關(guān)聯(lián)可以得到完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)資源，每一個(gè)資源是知識(shí)網(wǎng)絡(luò)資源結(jié)構(gòu)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，采用可視化技術(shù)能夠更好地為學(xué)習(xí)者提供服務(wù)，提高學(xué)習(xí)的效率與學(xué)習(xí)的效果。

教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)化的工程，需要分步驟、分批次的逐步實(shí)現(xiàn)，其中最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的是知識(shí)元庫(kù)的建立。從總體來(lái)說(shuō)，建設(shè)教學(xué)資源庫(kù)需要設(shè)計(jì)出科學(xué)、實(shí)用、有效的教學(xué)資源庫(kù)概念模型，以專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?yàn)榛A(chǔ)，成立專(zhuān)門(mén)的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展課程的知識(shí)元庫(kù)的建設(shè)，數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)是以輔助教學(xué)、服務(wù)于教學(xué)為前提條件的，數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)需要按照既定的培養(yǎng)目標(biāo)與教學(xué)要求，形成相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)與功能，突出知識(shí)的運(yùn)用與能力的培養(yǎng)。校企合作是開(kāi)發(fā)數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的重要途徑。數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的建設(shè)中還要處理好理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐之間的關(guān)系。數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)該遵循模塊化、系統(tǒng)化的原則。

參考文獻(xiàn)

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