多模態(tài)知識(shí)圖譜的個(gè)性化MOOC課程構(gòu)建與應(yīng)用

伍宏玨

摘 ?要：文章以MOOC在線平臺(tái)為依托，提出多模態(tài)知識(shí)圖譜理念，即利用知識(shí)實(shí)體和基層之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系構(gòu)建的“知識(shí)實(shí)體—關(guān)系—知識(shí)實(shí)體”三元組。針對(duì)多模態(tài)數(shù)據(jù)資源的融合最終完成個(gè)性化MOOC課程搭建。通過(guò)具體教學(xué)實(shí)踐來(lái)證明，要想提高學(xué)生在MOOC上的學(xué)習(xí)積極性、學(xué)習(xí)效率，利用多模態(tài)知識(shí)圖譜對(duì)MOOC課程進(jìn)行個(gè)性化建設(shè)是很好的選擇。

關(guān)鍵詞：知識(shí)圖譜;多模態(tài);MOOC課程;個(gè)性化

中圖分類號(hào)：G642.4 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1673-7164（2021）47-0064-03

隨著信息時(shí)代的飛速發(fā)展，MOOC已在全球成為一種教育流行趨勢(shì)。它打破了傳統(tǒng)的課堂以教師為中心、學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的填鴨式教學(xué)模式，并且MOOC也因開(kāi)放性、教學(xué)元素多元化等優(yōu)點(diǎn)影響著各國(guó)教育產(chǎn)業(yè)再一次重大革新。

我國(guó)教育部出臺(tái)的《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》要求嚴(yán)格本科教育教學(xué)過(guò)程管理，淘汰“水課”，打造“金課”[1]。全國(guó)高校也都正積極推廣，借助MOOC等多種教學(xué)平臺(tái)讓越來(lái)越多的學(xué)生可以真正實(shí)現(xiàn)自主選課、自主學(xué)習(xí)。后疫情時(shí)代，未來(lái)教育方式將會(huì)發(fā)生翻天覆地改變，教育改革變得迫在眉睫。未來(lái)學(xué)習(xí)者有更多的話語(yǔ)權(quán)，他們可以根據(jù)自己的具體情況任意選擇所需要聽(tīng)的課程和喜歡的教師，還可以合理安排適合自己的教學(xué)進(jìn)度和學(xué)習(xí)推薦方案。這才是一種學(xué)習(xí)者想要的學(xué)習(xí)模式。教學(xué)平臺(tái)需要能夠通過(guò)協(xié)同過(guò)濾等算法為每個(gè)學(xué)習(xí)者提供更加個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑推薦。

當(dāng)前隨著MOOC的推廣和普及，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)在平臺(tái)上某些熱門(mén)課程有時(shí)會(huì)達(dá)十幾種之多，不但沒(méi)有滿足學(xué)習(xí)者深度學(xué)習(xí)的需要，還會(huì)出現(xiàn)完成率降低、課程資源重復(fù)開(kāi)發(fā)，跨平臺(tái)銜接難度增加，在線學(xué)習(xí)效率低下等眾多問(wèn)題。這主要是由于：（1）很多在線學(xué)習(xí)者選擇某一門(mén)課的單個(gè)MOOC課程學(xué)習(xí)，只關(guān)注它上面提供的有限學(xué)習(xí)資源，而無(wú)法做到學(xué)習(xí)更深層面的擴(kuò)展;（2）很多在線學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)時(shí)間不長(zhǎng)，有些人甚至中途放棄學(xué)習(xí)，是因?yàn)槟壳昂芏鄬W(xué)習(xí)平臺(tái)上的MOOC課程只是把關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)連接起來(lái)，但并沒(méi)有提供有效的引導(dǎo)和課程資源推薦，這對(duì)剛?cè)腴T(mén)學(xué)習(xí)這門(mén)課程的在線學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)，很難選擇適合的學(xué)習(xí)路徑進(jìn)行學(xué)習(xí);（3）沒(méi)有相應(yīng)的評(píng)價(jià)體制，很多MOOC課程的制作者僅僅把自己已有的資源發(fā)布在平臺(tái)，而不去考慮平臺(tái)重復(fù)率、高質(zhì)量問(wèn)題，更沒(méi)有配套的評(píng)價(jià)體制來(lái)衡量在線學(xué)習(xí)者最終學(xué)習(xí)情況，在線學(xué)習(xí)者不能通過(guò)平臺(tái)獲取想要的考評(píng)結(jié)果，也會(huì)直接影響學(xué)習(xí)者對(duì)MOOC課程學(xué)習(xí)的效率[2-3]，降低學(xué)習(xí)熱情。

知識(shí)圖譜是一種用實(shí)體、實(shí)體屬性、實(shí)體關(guān)系來(lái)描述知識(shí)體系，所有數(shù)據(jù)被制作成一副有前后關(guān)聯(lián)的有向圖。確切來(lái)說(shuō)，知識(shí)圖譜就是一門(mén)交叉學(xué)科，把復(fù)雜的知識(shí)域用數(shù)學(xué)算法、圖形圖像處理、信息可視化分析等技術(shù)來(lái)分析，挖掘知識(shí)域中所蘊(yùn)含的規(guī)律，還能通過(guò)專業(yè)軟件繪制并展示知識(shí)領(lǐng)域里的發(fā)展過(guò)程與領(lǐng)域內(nèi)外一些關(guān)系組織結(jié)構(gòu)圖。如果能把知識(shí)圖譜的教學(xué)思想理念融入MOOC課程在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中，就可以把不同課程當(dāng)作一個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)，課程的先修、后修關(guān)系用課程與課程之間的有向邊來(lái)表示連接，這就可以形成一個(gè)完成的課程知識(shí)圖譜。它就像一張課程導(dǎo)圖，在線學(xué)習(xí)者通過(guò)它從全局的角度來(lái)了解整個(gè)專業(yè)的知識(shí)體系、發(fā)展方向以及課程之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。它還能為在線學(xué)習(xí)者提供良好的引導(dǎo)作用，在線學(xué)習(xí)者可以根據(jù)它，結(jié)合自己曾經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的課程、正在學(xué)習(xí)的課程及自己的個(gè)人興趣愛(ài)好，來(lái)規(guī)劃下一步的學(xué)習(xí)。幫助在線學(xué)習(xí)者更好地掌握專業(yè)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)效率[4]。

利用多模態(tài)知識(shí)圖譜來(lái)協(xié)助個(gè)性化MOOC課程構(gòu)建，可以用圖譜的表達(dá)方式很好地展現(xiàn)課程與課程之間，或者某門(mén)課程內(nèi)部眾多知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

一、多模態(tài)知識(shí)圖譜

多模態(tài)知識(shí)圖譜[5]具有導(dǎo)航、關(guān)聯(lián)、框架結(jié)構(gòu)等特性，能夠?yàn)镸OOC課程構(gòu)建提供以知識(shí)實(shí)體為核心、非線性組織方式的多模態(tài)課程資源。以多模態(tài)知識(shí)圖譜作為MOOC在線課程的基礎(chǔ)資源，通過(guò)課程知識(shí)實(shí)體、實(shí)體與實(shí)體之間的關(guān)系來(lái)構(gòu)建MOOC課程組織結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)多模態(tài)課程資源的跨平臺(tái)檢索與融合是個(gè)性化MOOC課程建設(shè)的精髓。它使在線學(xué)習(xí)者在海量課程資源里得到多模態(tài)學(xué)習(xí)資源，達(dá)到精準(zhǔn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)。因此，對(duì)MOOC在線平臺(tái)課程進(jìn)行個(gè)性化構(gòu)建的核心正是要構(gòu)建多模態(tài)知識(shí)圖譜。

在線平臺(tái)中的MOOC課程設(shè)計(jì)成由視頻、圖像、文本等多模態(tài)方式構(gòu)成，由在線測(cè)試、在線作業(yè)、在線討論、微視頻等部分組成。面向多模態(tài)MOOC課程的知識(shí)圖譜，是以抽取課程資源中的知識(shí)實(shí)體為節(jié)點(diǎn)，根據(jù)課程相關(guān)的知識(shí)實(shí)體間層級(jí)關(guān)系，融合多媒體知識(shí)實(shí)體生成的“知識(shí)實(shí)體—關(guān)系—知識(shí)實(shí)體”三元組，依據(jù)這些三元組生成表示MOOC課程知識(shí)實(shí)體間相互關(guān)系的多模態(tài)知識(shí)圖譜[6]。MOOC課程中不同知識(shí)實(shí)體之間的層級(jí)關(guān)系是以課程名為起始節(jié)點(diǎn)，以各知識(shí)實(shí)體所在的節(jié)點(diǎn)與起始節(jié)點(diǎn)及其相關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系來(lái)表示。

（1）課程中主要知識(shí)點(diǎn)用知識(shí)圖譜形式呈現(xiàn)關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成條理清晰、準(zhǔn)確完整、專業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)狀圖形。這種網(wǎng)狀圖形可以讓在線學(xué)習(xí)者迅速理清課程知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)，有助于熟悉學(xué)習(xí)課程的框架結(jié)構(gòu)。

（2）多模態(tài)知識(shí)圖譜不局限傳統(tǒng)的文字元素，融入視頻、文字、圖片等多種形式，使課程內(nèi)容變得更加豐富、多樣化，方便在線學(xué)習(xí)者更容易理解和接受。

（3）多模態(tài)知識(shí)圖譜增加了課程建設(shè)者與在線學(xué)習(xí)者的多模態(tài)在線學(xué)習(xí)互動(dòng)環(huán)節(jié)，包括有課程建設(shè)者與學(xué)習(xí)者的互動(dòng)、學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容的互動(dòng)和課程建設(shè)者之間的教學(xué)互動(dòng)。這樣會(huì)留給課程建設(shè)者更大創(chuàng)作空間，讓在線學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)熱情高漲。

二、多模態(tài)知識(shí)圖譜的MOOC課程構(gòu)建

在對(duì)構(gòu)建多模態(tài)知識(shí)圖譜的主要步驟熟悉后，就可以理順多模態(tài)知識(shí)圖譜中的節(jié)點(diǎn)與知識(shí)實(shí)體在MOOC課程平臺(tái)資源中的關(guān)系，還可以把不同課程里檢索到的多種資源進(jìn)行整合，最終可以得到一個(gè)由相同或者相似課程聚集在一起有關(guān)系網(wǎng)的MOOC新課程。

文章以軟件工程課程為例，構(gòu)建多模態(tài)知識(shí)圖譜的MOOC新課程，其中以課本、教學(xué)大綱和MOOC中的平臺(tái)資源作為主要信息來(lái)源。（如圖1所示）

為了構(gòu)建一個(gè)完整的軟件工程課程多模態(tài)知識(shí)圖譜，首先需要針對(duì)該課程進(jìn)行獨(dú)立知識(shí)點(diǎn)的羅列，定義相關(guān)屬性;再針對(duì)屬性值進(jìn)行多模態(tài)資源的抽取，針對(duì)有關(guān)聯(lián)關(guān)系的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行挖掘，找出它們之間的內(nèi)部關(guān)系，構(gòu)建一張關(guān)系圖后，就能完成完整多模態(tài)知識(shí)圖譜的構(gòu)建。

（一）知識(shí)點(diǎn)圖譜構(gòu)建

知識(shí)圖譜具有知識(shí)檢索和可視化的功能，基于多模態(tài)的資源學(xué)習(xí)，可以將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的屬性和相互之間的前后關(guān)聯(lián)關(guān)系以有向圖形式體現(xiàn)出來(lái)，在檢索某個(gè)特定知識(shí)點(diǎn)時(shí)，還可以將與該知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的信息、資源以及與之關(guān)聯(lián)的其他知識(shí)點(diǎn)也展示出來(lái)[7]。假設(shè)要為軟件工程課程構(gòu)建知識(shí)圖譜，可以首先把軟件工程教材里的知識(shí)點(diǎn)羅列出來(lái)作為核心，結(jié)合教學(xué)大綱和培養(yǎng)計(jì)劃要求，理順軟件工程課程知識(shí)圖譜的主心骨，進(jìn)一步構(gòu)建知識(shí)圖譜中的知識(shí)點(diǎn)主干。為了方便概括知識(shí)點(diǎn)和相應(yīng)屬性值進(jìn)行下一步知識(shí)抽取及多模態(tài)資源數(shù)據(jù)的整理，還需要采用教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)、難易程度和教學(xué)背景等作為知識(shí)點(diǎn)的附加屬性。

（二）知識(shí)抽取及多模態(tài)資源數(shù)據(jù)整理

個(gè)性化教學(xué)需要做到個(gè)性化培養(yǎng)，因材施教，數(shù)據(jù)收集整理需要體現(xiàn)出來(lái)。以軟件工程課程為例，該門(mén)課程以知識(shí)圖譜為基礎(chǔ)，多模態(tài)資源數(shù)據(jù)包括：（1）文字性數(shù)據(jù)資料。這些數(shù)據(jù)主要從課本、教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃等方面獲取。（2）案例項(xiàng)目資源。由于課程的特殊性，開(kāi)發(fā)項(xiàng)目案例是課程的精髓，占重要地位，可以從課本、網(wǎng)絡(luò)中獲取項(xiàng)目資源。（3）多模態(tài)數(shù)據(jù)。不僅僅包括文本數(shù)據(jù)，包括與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的圖片、音頻和視頻等文件。這些可以直接從網(wǎng)絡(luò)中下載提供給學(xué)生使用，也可以由教師制作成微視頻或者音頻文件，發(fā)布在相應(yīng)的MOOC平臺(tái)中。另外平臺(tái)上收集到的考題資料放在試題庫(kù)中，根據(jù)部分知識(shí)點(diǎn)匯總而形成的課堂練習(xí)試卷需要以教學(xué)內(nèi)容和考核目標(biāo)為前提要求。為了讓教師進(jìn)一步掌握在線學(xué)習(xí)者的在線答題情況，方便今后的有針對(duì)性教學(xué)，也為了方便在線學(xué)習(xí)者更深入了解自己的學(xué)習(xí)情況，系統(tǒng)復(fù)習(xí)薄弱環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)平臺(tái)需要在學(xué)習(xí)者每次作答完成后，及時(shí)給出分?jǐn)?shù)和每道題的講解，盡可能地根據(jù)每位同學(xué)答題情況給出反饋，總結(jié)歸納知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

（三）知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)關(guān)系深度挖掘

學(xué)好一門(mén)課程，要挖掘每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的前后關(guān)聯(lián)關(guān)系，例如前序課程、后續(xù)課程、相近知識(shí)點(diǎn)和易混淆知識(shí)點(diǎn)等，這對(duì)構(gòu)建層次的知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖很關(guān)鍵。個(gè)性化課堂教學(xué)就需要根據(jù)指定的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，以整體知識(shí)圖譜為依托，生成對(duì)應(yīng)的某章節(jié)網(wǎng)狀圖，該網(wǎng)狀圖形的中心知識(shí)點(diǎn)是主要講解內(nèi)容，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)之間的前后關(guān)系（前序課程、后序課程、相近知識(shí)點(diǎn)、易混淆等）組織課堂教學(xué)內(nèi)容[8-11]。對(duì)于相近知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容可以在MOOC教學(xué)平臺(tái)上放一起對(duì)比學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對(duì)這類問(wèn)題進(jìn)行強(qiáng)化練習(xí);而易混淆的知識(shí)點(diǎn)，則可以幫學(xué)生羅列出來(lái)，以便學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)區(qū)分，通過(guò)MOOC資源弄清易混淆知識(shí)點(diǎn)間的不同之處和相互之間的關(guān)聯(lián)，提高學(xué)生的區(qū)分能力。知識(shí)圖譜中的多模態(tài)信息可以鏈接到課程對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)目錄下，在線學(xué)習(xí)者在自主學(xué)習(xí)時(shí)可把圖譜作為主線索，查找相應(yīng)資源，為線上線下教學(xué)提供豐富資源。

三、結(jié)語(yǔ)

本文以“軟件工程”課程為例，將知識(shí)圖譜應(yīng)用到教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)科知識(shí)點(diǎn)為實(shí)體，從課本、教學(xué)大綱及網(wǎng)絡(luò)上抽取的相關(guān)屬性信息以及多媒體資源，構(gòu)建多模態(tài)知識(shí)圖譜的個(gè)性化MOOC建設(shè)。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，將270名選修“軟件工程”課程的同學(xué)按班級(jí)分成兩組進(jìn)行測(cè)試比較。第一組學(xué)生通過(guò)重新構(gòu)建的多模態(tài)知識(shí)圖譜個(gè)性化MOOC課程在線學(xué)習(xí)，另一組學(xué)生采取老式方式隨機(jī)在線學(xué)習(xí)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較證明，第一組同學(xué)的輟學(xué)率明顯降低，在線學(xué)習(xí)時(shí)間增長(zhǎng)，課程考核通過(guò)率明顯提高。進(jìn)一步證明了新型多模態(tài)知識(shí)圖譜的個(gè)性化MOOC學(xué)習(xí)可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，能夠幫助學(xué)習(xí)者更方便收集所需課程資源，優(yōu)化個(gè)性化學(xué)習(xí)的路徑，快速提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。

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（薦稿人：姜火文，江西科技師范大學(xué)教授）

（責(zé)任編輯：汪旦旦）