高職課程體系知識圖譜構(gòu)建及可視化研究

封小霞

摘要：高職教育在中國的教育體系中占據(jù)著重要的地位。它注重培養(yǎng)實(shí)際操作能力，并與市場需求緊密結(jié)合，為學(xué)生提供就業(yè)和職業(yè)發(fā)展的機(jī)會。然而，隨著社會的快速發(fā)展和知識的不斷更新，高職課程體系需要進(jìn)行不斷調(diào)整和優(yōu)化，以適應(yīng)新形勢下的教育需求。在這樣的背景下，構(gòu)建高職課程體系的知識圖譜并進(jìn)行可視化研究具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：高職；課程體系；知識圖譜構(gòu)建；可視化

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）09-0039-04

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

知識圖譜作為一種結(jié)構(gòu)化的知識表示方法，可以將各個(gè)課程之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、知識點(diǎn)的層次結(jié)構(gòu)以及相關(guān)資源等信息進(jìn)行整合和展示。通過構(gòu)建高職課程體系的知識圖譜，可以更全面地了解不同課程之間的聯(lián)系，并挖掘隱藏在其中的知識和潛在的價(jià)值。同時(shí)，借助可視化技術(shù)，可以以圖形化的方式呈現(xiàn)知識圖譜，使其更易于理解和應(yīng)用。這對于課程規(guī)劃、學(xué)習(xí)資源推薦、職業(yè)規(guī)劃和教學(xué)質(zhì)量評估等方面都具有重要的幫助和指導(dǎo)作用。因此，研究高職課程體系知識圖譜的構(gòu)建及可視化是非常必要的。它有助于提升高職教育的質(zhì)量和效果，為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展支持，同時(shí)也促進(jìn)教師和教育管理者的專業(yè)發(fā)展和決策制定。通過深入研究和應(yīng)用，可以進(jìn)一步推動高職教育的改革和創(chuàng)新，迎接未來社會的挑戰(zhàn)和需求。

1 知識圖譜的構(gòu)建方法

知識圖譜的構(gòu)建方法是一個(gè)復(fù)雜而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，其目的是將大量的信息和數(shù)據(jù)有機(jī)地連接起來，形成具有結(jié)構(gòu)化和可理解性的知識網(wǎng)絡(luò)[1]。在構(gòu)建知識圖譜時(shí)，可以采用以下幾種方法來確保其準(zhǔn)確性和完整性。

首先，收集數(shù)據(jù)是構(gòu)建知識圖譜的第一步。需要從各種可靠的來源獲取數(shù)據(jù)，包括文本文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)等。這些數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)是經(jīng)過驗(yàn)證和驗(yàn)證過程的，以確保其準(zhǔn)確性和可信度。

其次，在數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理階段，需要對獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和預(yù)處理。這包括去除重復(fù)數(shù)據(jù)、糾正數(shù)據(jù)錯誤、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式等。通過此步驟，可以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性，并為后續(xù)的處理步驟打下良好的基礎(chǔ)。

接下來，在知識抽取與標(biāo)注階段，需要將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化的知識表示。這可以通過自然語言處理技術(shù)、實(shí)體識別、關(guān)系抽取等方法來實(shí)現(xiàn)。通過對文本進(jìn)行標(biāo)注和實(shí)體抽取，可以將文本信息轉(zhuǎn)化為可計(jì)算和可理解的形式，進(jìn)一步支持知識圖譜的構(gòu)建。

在知識抽取與標(biāo)注的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行知識表示和存儲。這包括選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)模型和存儲方式來表示和存儲知識圖譜。常用的方法包括圖數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫等。通過有效的知識表示和存儲，可以提高知識圖譜的查詢和檢索效率，并支持更復(fù)雜的知識推理和分析[2]。

最后，在知識圖譜構(gòu)建過程中，還需要進(jìn)行知識驗(yàn)證和更新。這包括對構(gòu)建好的知識圖譜進(jìn)行驗(yàn)證和修正，確保其準(zhǔn)確性和一致性。同時(shí)，還需要根據(jù)新的信息和數(shù)據(jù)不斷更新和迭代知識圖譜，以保持其時(shí)效性和完整性[3]。

2 基于知識圖譜的高職課程體系可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

在當(dāng)今世界的開發(fā)模式技術(shù)架構(gòu)中，C/S架構(gòu)（客戶端/服務(wù)器）和B/S架構(gòu)（瀏覽器/服務(wù)器）是兩種主流技術(shù)。這兩種技術(shù)各自有其市場份額，并且都具備獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。考慮到本文的實(shí)際情況以及后期維護(hù)成本的考慮，本研究決定采用B/S架構(gòu)來設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的整體框架如圖1所示。

B/S架構(gòu)由三個(gè)關(guān)鍵層次組成，分別是用戶界面層（表示層）、業(yè)務(wù)邏輯處理層（業(yè)務(wù)層）和數(shù)據(jù)管理層（數(shù)據(jù)層）[4]。通過采用這種架構(gòu)，能夠更好地滿足用戶需求，并提供高效的維護(hù)和管理。同時(shí)，B/S架構(gòu)還具備更強(qiáng)大的擴(kuò)展性和跨平臺兼容性，能夠適應(yīng)不同終端設(shè)備和操作系統(tǒng)，提供更智能化的用戶體驗(yàn)。

在設(shè)計(jì)過程中，將注重每個(gè)層次的功能和協(xié)同作用，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性[5]。此外，本研究還將重點(diǎn)關(guān)注系統(tǒng)的安全性，采取必要的防護(hù)措施，確保用戶數(shù)據(jù)的保密性和完整性。通過B/S架構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)，系統(tǒng)將能夠?yàn)橛脩籼峁┝己玫氖褂皿w驗(yàn)，并為業(yè)務(wù)提供高效便捷的支持。

2.2 功能模塊設(shè)計(jì)

基于知識圖譜的專業(yè)知識體系可視化系統(tǒng)劃分為5個(gè)關(guān)鍵模塊：用戶登錄模塊、用戶管理模塊、課程管理模塊、知識圖譜管理模塊以及知識結(jié)構(gòu)分析模塊[6]。整個(gè)系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)如圖2所示。本研究將對每個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)的解析和說明，以便讀者全面了解系統(tǒng)的功能和效果。

用戶登錄模塊：該模塊允許用戶通過輸入用戶名和密碼進(jìn)行身份驗(yàn)證，只有經(jīng)過認(rèn)證的用戶才能進(jìn)入系統(tǒng)并訪問相關(guān)功能。這個(gè)模塊的主要目的是確保系統(tǒng)的安全性和用戶的合法性。

用戶管理模塊：在這個(gè)模塊中，管理員可以對系統(tǒng)的用戶進(jìn)行管理和控制。管理員可以添加新用戶、刪除現(xiàn)有用戶、重置用戶密碼等。這個(gè)模塊的功能使得系統(tǒng)的用戶管理更加靈活和便捷。

課程管理模塊：這個(gè)模塊主要負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)中的各種課程信息。管理員可以添加新課程、編輯課程詳情、發(fā)布課程公告等。學(xué)生可以在這個(gè)模塊中瀏覽并選擇自己感興趣的課程，方便他們獲取所需的專業(yè)知識。

知識圖譜管理模塊：這個(gè)模塊的目標(biāo)是構(gòu)建和維護(hù)系統(tǒng)中的知識圖譜，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心。管理員可以通過該模塊添加新的知識節(jié)點(diǎn)、編輯知識關(guān)系、更新知識內(nèi)容等。這個(gè)模塊的設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶需求動態(tài)生成和更新知識圖譜。

知識結(jié)構(gòu)分析模塊：這個(gè)模塊利用圖譜上的信息對知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和可視化展示。通過這個(gè)模塊，用戶可以更好地理解和掌握專業(yè)知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和聯(lián)系，從而提高學(xué)習(xí)效率和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

總之，基于知識圖譜的專業(yè)知識體系可視化系統(tǒng)包含了以上5個(gè)關(guān)鍵模塊，通過合理的模塊設(shè)計(jì)和功能設(shè)置，為用戶提供了全面、便捷和高效的學(xué)習(xí)與管理平臺。希望本文的分析能夠幫助讀者更好地理解并應(yīng)用這個(gè)系統(tǒng)。

2.2.1 登錄模塊設(shè)計(jì)

在用戶使用系統(tǒng)之前，必須完成登錄過程，此過程需要輸入正確的用戶名和密碼。為了確保信息的準(zhǔn)確性和安全性，所輸入的用戶名和密碼必須滿足特定的格式校驗(yàn)要求。一旦用戶填寫完畢，只須點(diǎn)擊登錄按鈕，即可將信息提交給后端進(jìn)行處理。后端會根據(jù)用戶名在數(shù)據(jù)庫中檢索記錄，并與數(shù)據(jù)庫存儲的密碼進(jìn)行匹配。若匹配成功，則用戶將被授權(quán)進(jìn)入系統(tǒng)；若匹配失敗，則系統(tǒng)將提示用戶信息錯誤。具體用戶登錄流程的詳細(xì)步驟如圖3所示。請注意，基于安全考慮，本文不會透露用戶登錄的具體業(yè)務(wù)流程，以防止?jié)撛诘膼阂夤簟?/p>

2.2.2 用戶管理模塊設(shè)計(jì)

在用戶轉(zhuǎn)至新的頁面之前，系統(tǒng)會要求獲取當(dāng)前用戶的登錄信息，并對其權(quán)限進(jìn)行驗(yàn)證。如果用戶具備進(jìn)入該頁面的權(quán)限，系統(tǒng)將允許其繼續(xù)跳轉(zhuǎn)至目標(biāo)頁面；若用戶沒有相應(yīng)的權(quán)限，則系統(tǒng)會顯示相應(yīng)的無權(quán)限提示信息。關(guān)于權(quán)限管理的詳細(xì)業(yè)務(wù)流程，如圖4所示。

2.2.3 課程管理模塊設(shè)計(jì)

該模塊具備展示功能，并且支持課程文件的上傳和下載操作，確保用戶能夠方便地獲取相關(guān)資料。該模塊主要的任務(wù)包括以下幾個(gè)方面：首先，用戶可以通過該模塊輕松地添加新的課程信息，確保系統(tǒng)中完整記錄了所有的課程內(nèi)容。其次，用戶還可以根據(jù)需要刪除指定的課程，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。同時(shí)，用戶還可以編輯課程的詳細(xì)信息，包括但不限于課程名稱、課程編號以及授課教師等相關(guān)信息，以滿足不同用戶的個(gè)性化需求。此外，用戶還可以通過該模塊方便地查看單個(gè)課程的詳細(xì)信息，了解課程的具體情況。最后，該模塊還提供了展示課程列表的功能，使用戶可以快速瀏覽系統(tǒng)中所有的課程，方便找到所需的信息。

在頁面設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)流程方面，如圖5、圖6所示，以確保系統(tǒng)的界面美觀、易用性和用戶體驗(yàn)性。通過精心的設(shè)計(jì)和流程規(guī)劃，可以使課程管理模塊更加高效、便捷、靈活地滿足用戶的需求，提高系統(tǒng)的整體管理水平。

2.2.4 知識圖譜管理模塊設(shè)計(jì)

知識圖譜管理模塊負(fù)責(zé)對課程的知識圖譜信息進(jìn)行有效管理和維護(hù)。該模塊具備多項(xiàng)功能，包括自動構(gòu)建、增加、刪除、查詢和修改知識圖譜等。除此之外，該模塊還提供了直觀的可視化展示效果。

更新知識圖譜的主要操作集中在實(shí)體和實(shí)體間關(guān)系的處理上。這些操作包括增加、刪除、查詢和修改實(shí)體及其關(guān)系。當(dāng)用戶執(zhí)行增加實(shí)體的操作時(shí)，需要輸入新增實(shí)體的名稱和類型，并對實(shí)體名稱是否已存在進(jìn)行驗(yàn)證。如果發(fā)現(xiàn)實(shí)體名稱已存在，系統(tǒng)將提供給用戶兩個(gè)選項(xiàng)：復(fù)用該實(shí)體或新建同名實(shí)體。同樣，在修改實(shí)體時(shí)也需要進(jìn)行類似的驗(yàn)證。而在刪除實(shí)體時(shí)，系統(tǒng)會根據(jù)該實(shí)體是否存在關(guān)聯(lián)關(guān)系來決定是否一并刪除相關(guān)的關(guān)系。

值得注意的是，本系統(tǒng)的關(guān)系受之前的信息抽取數(shù)據(jù)集所定義的關(guān)系約束限制，無法添加新的關(guān)系類型。無論是增加、修改還是刪除操作，它們的流程相似并遵循相同的規(guī)則。下面將介紹新增知識點(diǎn)和新增關(guān)系的具體流程圖，如圖7、圖8所示。

2.2.5 課程知識結(jié)構(gòu)分析模塊設(shè)計(jì)

知識結(jié)構(gòu)分析模塊是課程設(shè)計(jì)中不可或缺的一環(huán)。它通過對課程的知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估，旨在確保課程的合理性和協(xié)調(diào)性。在這個(gè)模塊中，可以深入探討課程的組成要素，并尋找潛在的冗余知識。通過對知識結(jié)構(gòu)的分析，能夠發(fā)現(xiàn)其中存在的問題并加以優(yōu)化，從而提升課程的教學(xué)效果。

首先，知識結(jié)構(gòu)分析模塊可以幫助評估課程的合理性。它通過對課程中各個(gè)知識點(diǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，確定它們在整個(gè)課程體系中的地位和重要性。通過對知識結(jié)構(gòu)的有機(jī)組織，可以確保課程的邏輯性和完整性。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)知識點(diǎn)與其他知識點(diǎn)之間存在冗余或者重疊時(shí)，可以作出相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，以提高課程的連貫性和凝聚力。

其次，知識結(jié)構(gòu)分析模塊還能夠評估課程與其他相關(guān)課程之間的協(xié)調(diào)性。在現(xiàn)代教育體系中，課程之間相互聯(lián)系密切，相互依賴。因此，需要通過對課程之間的關(guān)系進(jìn)行分析，確保它們能夠協(xié)調(diào)有序地進(jìn)行。這樣一來，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識，在不同的學(xué)科領(lǐng)域中形成更加全面的素養(yǎng)。

3 結(jié)論

通過構(gòu)建一個(gè)完備的知識圖譜，可以幫助學(xué)生更清晰地了解自己所學(xué)專業(yè)的核心知識和技能結(jié)構(gòu)。在構(gòu)建過程中，首先需明確高職課程體系的學(xué)科內(nèi)涵和外延，確保知識圖譜的全面性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，還需要對相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)知識進(jìn)行分類整理，梳理出各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域之間的內(nèi)在聯(lián)系和關(guān)聯(lián)。這樣一來，學(xué)生們就能夠更系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和應(yīng)用所學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)效果和實(shí)際運(yùn)用能力。而為了使知識圖譜更易于理解和使用，可視化是一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)。通過將知識點(diǎn)以圖形或圖表的形式進(jìn)行呈現(xiàn)，學(xué)生可以直觀地看到知識之間的邏輯關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)。此外，還可以利用可視化工具和技術(shù)將知識圖譜嵌入教學(xué)材料和學(xué)習(xí)平臺中，為學(xué)生提供更便捷的學(xué)習(xí)方式。

總之，高職課程體系知識圖譜構(gòu)建及可視化研究對于高等職業(yè)教育的發(fā)展具有重要意義。通過構(gòu)建完備的知識圖譜，并通過可視化方式呈現(xiàn)，可以幫助學(xué)生更好地掌握專業(yè)知識和技能，提高實(shí)際應(yīng)用能力，進(jìn)而促進(jìn)其在職場中的競爭力和就業(yè)能力。該研究的深入推進(jìn)將為高職教育領(lǐng)域的改革和創(chuàng)新提供有力支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳超.電力調(diào)度知識圖譜中知識抽取系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：中國科學(xué)院大學(xué)（中國科學(xué)院沈陽計(jì)算技術(shù)研究所），2020.

[2] 金偉豪.基于知識圖譜的電商信息抽取系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京：東南大學(xué)，2019.

[3] 許斌，蘇偉杰，劉陽.基礎(chǔ)教育知識圖譜賦能智慧教育[J].人工智能，2019，6（3）：37-43.

[4] 李涓子，侯磊.知識圖譜研究綜述[J].山西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，40（3）：454-459.

[5] 劉嶠，李楊，段宏，等.知識圖譜構(gòu)建技術(shù)綜述[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2016，53（3）：582-600.

[6] 化立志.基于知識圖譜的領(lǐng)域知識庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2018.

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