融合知識圖譜的設(shè)計專業(yè)教學(xué)模式研究

摘要：基于現(xiàn)代設(shè)計學(xué)科的動態(tài)發(fā)展需求，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已很難滿足快速增量的知識傳播和新信息交互背景下學(xué)習者的多樣化學(xué)習情態(tài)和行為。通過文獻分析和教學(xué)實踐應(yīng)用，本文探討了融合知識圖譜的教學(xué)模式在促進設(shè)計專業(yè)學(xué)生知識遷移和個性化學(xué)習、培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和實踐能力的作用。同時，為現(xiàn)代智能信息技術(shù)融入新文科教學(xué)模式探索新路徑。

關(guān)鍵詞：知識圖譜；設(shè)計教育；混合式教學(xué)；新文科

從教育視角而言，設(shè)計是一門融合藝、理、工、文于一體的交叉學(xué)科，因此學(xué)科的知識面廣，且知識的更新率極高。面對知識點多、知識面廣、更新速度快的特點，設(shè)計教育需要更直觀清晰的智能工具為學(xué)科知識進行引導(dǎo)。而知識圖譜是富含知識點及知識語義關(guān)聯(lián)的可視化方法，能為設(shè)計教育目前的困局提供新的解決方案。

一、數(shù)據(jù)來源和研究設(shè)計

本文主要數(shù)據(jù)來源于2023年設(shè)計教學(xué)實踐，利用超星學(xué)習通平臺的知識圖譜工具，建立教學(xué)知識圖譜，并根據(jù)實際教學(xué)改革和實踐中形成的132份學(xué)生數(shù)據(jù)樣本進行研究。為了確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，對數(shù)據(jù)進行了合并、清洗和歸一化處理，并進行了不同特征的分析。此外，為了分析中國在設(shè)計教學(xué)中應(yīng)用知識圖譜的進程，還參考了中國知網(wǎng)（CNKI）上相關(guān)的教育知識圖譜文獻。使用超星學(xué)習通平臺的知識圖譜、學(xué)情和成績統(tǒng)計功能，結(jié)合Excel的統(tǒng)計分析功能，對導(dǎo)入知識圖譜技術(shù)后設(shè)計專業(yè)學(xué)生的學(xué)習行為與學(xué)習成效之間的聯(lián)系和特征進行了分析。最后，探討了知識圖譜在設(shè)計教學(xué)改革中的作用。

二、知識圖譜在設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀

從我國學(xué)科建設(shè)和發(fā)展的角度而言，國務(wù)院在2017年7月頒布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確提到“重點突破知識加工、深度搜索和可視交互核心技術(shù)，實現(xiàn)對知識持續(xù)增量的自動獲取，具備概念識別、實體發(fā)現(xiàn)、屬性預(yù)測、知識演化建模和關(guān)系挖掘能力，形成涵蓋數(shù)十億實體規(guī)模的多源、多學(xué)科和多數(shù)據(jù)類型的跨媒體知識圖譜[1]?！笨梢妵颐鞔_把知識圖譜技術(shù)看作知識存量和增量、知識獲取的重要建設(shè)點和應(yīng)用手段。

就設(shè)計專業(yè)的教學(xué)發(fā)展來看，在截至2023年5月的中國知網(wǎng)（CNKI）檢索結(jié)果中，以 “知識圖譜”為主題詞進行檢索，相關(guān)的研究文獻有2.44萬篇，其中大部分集中在圖書館情報與數(shù)字圖書館研究領(lǐng)域。而在“知識圖譜”與“設(shè)計教學(xué)”為主題詞的交叉檢索下，只剩下一篇主要利用知識圖譜作為教學(xué)發(fā)展分析工具的文獻。通過關(guān)鍵詞“知識圖譜”與“設(shè)計”交叉檢索，并排除“教學(xué)設(shè)計”的歧義，相關(guān)文獻僅有7篇。在“知識圖譜”和“設(shè)計專業(yè)”的關(guān)鍵詞交叉檢索下，只有4篇相關(guān)文獻，并且這些文獻均是使用知識圖譜分析設(shè)計類信息化教學(xué)設(shè)計或教學(xué)研究發(fā)展的研究論文，針對性研究在設(shè)計領(lǐng)域、設(shè)計專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用知識圖譜技術(shù)或理念的文獻則幾乎沒有。

在當前眾多其他學(xué)科均已開始應(yīng)用和發(fā)展學(xué)科、教育知識圖譜的現(xiàn)狀下，對于創(chuàng)新要求最高、服務(wù)領(lǐng)域最廣的設(shè)計專業(yè)和設(shè)計教育，對知識圖譜的應(yīng)用和研究卻仍然缺乏關(guān)注，這是一個亟待解決的空白領(lǐng)域。

三、知識圖譜在設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

針對設(shè)計教學(xué)的發(fā)展需求，融入知識圖譜來提升教學(xué)方法和組織方式是關(guān)乎教學(xué)的關(guān)鍵問題。引入知識圖譜可以使學(xué)生全面系統(tǒng)地把握知識結(jié)構(gòu)，明確知識之間的邏輯關(guān)系，并有利于知識的遷移和創(chuàng)新。教師或教學(xué)團隊可以從構(gòu)建具體課程的知識圖譜開始，逐步推動構(gòu)建設(shè)計學(xué)科范圍和跨學(xué)科的綜合知識圖譜的建設(shè)。

（一）知識圖譜的建設(shè)

本文以《用戶體驗與交互設(shè)計》課程為例：課程的教學(xué)目標是讓學(xué)生了解用戶體驗與交互設(shè)計的概念、系統(tǒng)理論和方法，掌握交互設(shè)計原理、流程、規(guī)范及設(shè)計技能，同時培養(yǎng)自主探索、拓展和持續(xù)學(xué)習的良好習慣。課程的知識圖譜首先根據(jù)教學(xué)目標、實際職業(yè)能力目標及實際設(shè)計崗位分工設(shè)置特點，同時依據(jù)設(shè)計專業(yè)概念的認知邏輯和語義關(guān)聯(lián)設(shè)置了4級共24個知識點。

在知識圖譜中，知識點主要通過三種關(guān)系構(gòu)建：父級和子級知識點、前置和后置知識點、關(guān)聯(lián)知識點（如圖1所示）。前置與后置知識呈線性關(guān)系，反映了知識的邏輯組織結(jié)構(gòu)。父級與子級知識呈層級關(guān)系，知識由淺入深、由廣至細。關(guān)聯(lián)知識反映了知識點之間的語義關(guān)系，知識點之間相互參照和補充。這三種關(guān)聯(lián)方式共同形成了知識網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)習者能夠系統(tǒng)地理解知識體系。圖譜的可視化表達展示了知識結(jié)構(gòu)，也更有利于設(shè)計專業(yè)的學(xué)習者準確地理解和把握課程知識框架。

學(xué)生在學(xué)習設(shè)計專業(yè)時可能面臨各種復(fù)雜的知識體系，包括設(shè)計理論、技術(shù)和實踐案例等。自始至終，他們會遇到許多困惑，難以理清知識之間的聯(lián)系和層次。這種“知識迷航”會影響學(xué)生的學(xué)習效果和學(xué)習動力，使他們難以建立起完整的學(xué)科認知和知識結(jié)構(gòu)。知識圖譜的可視化技術(shù)能夠?qū)⒄n程中的零散知識點整合成一個有機聯(lián)結(jié)的知識網(wǎng)絡(luò)。不但有助于學(xué)習者對知識的整體把握和理解，更有利于他們沿著知識脈絡(luò)線索進行延伸學(xué)習。

（二）知識圖譜的交叉引用

設(shè)計知識與設(shè)計結(jié)果并不是簡單的線性關(guān)系。設(shè)計教學(xué)具有培養(yǎng)開放性、創(chuàng)新性思維的專業(yè)特點和需求。換而言之，不同的設(shè)計師在面對同樣的問題時，應(yīng)該有不同的設(shè)計對象判斷、需求洞察、設(shè)計創(chuàng)意和解決方案。設(shè)計教學(xué)的目標從來不是停留在讓學(xué)生完成學(xué)習任務(wù)，而是引導(dǎo)學(xué)生理解設(shè)計原理和方法、掌握設(shè)計技能，從而啟發(fā)學(xué)生自主思考并產(chǎn)生自己獨特的創(chuàng)意和方案。設(shè)計課題中問題和路徑的雙變量使設(shè)計教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生自主深度挖掘和橫向拓展學(xué)習的能力目標尤為重要，學(xué)生只有建立自己的元認知才能靈活創(chuàng)新。

利用知識圖譜中的交叉引用功能，可以使不同獨立的課程形成具有語義邏輯的知識關(guān)聯(lián)網(wǎng)，學(xué)生可以通過交叉引用了解知識在不同場景下的應(yīng)用和延伸，幫助他們將學(xué)到的知識從一個課程遷移到其他課程中，實現(xiàn)設(shè)計知識的綜合應(yīng)用。知識圖譜可以將同步課程中的知識點進行關(guān)聯(lián)，展示它們之間的邏輯聯(lián)系。在學(xué)習某一知識點時，學(xué)生可以通過圖譜上的關(guān)聯(lián)信息了解其與其他知識點的關(guān)系。這樣的關(guān)聯(lián)性幫助學(xué)生形成更全面的學(xué)科認知，理解知識點的背后邏輯，從而加深對知識的理解，拓展設(shè)計實踐創(chuàng)新的路徑。

（三）反饋和知識圖譜共建

教學(xué)是一個交互過程，如果只有教育者單向傳播，學(xué)生容易陷入“學(xué)而不思則罔”的狀態(tài)。設(shè)計本身就是一個知識增量極快的專業(yè)，設(shè)計師必須面對日新月異的科技發(fā)展和應(yīng)用，這也迫使設(shè)計教育必須培養(yǎng)善于洞察和適應(yīng)快速變化需求的綜合型人才。教師的單向傳達很難涵蓋動態(tài)發(fā)展的所有設(shè)計對象，也很難使學(xué)習者形成對科技、社會變化的持續(xù)敏感度。真正有效的解決方案是幫助學(xué)習者建立自己對新知識的觸覺和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

在設(shè)計教學(xué)中，課程設(shè)計可以采用反饋與共建知識圖譜的方式，讓學(xué)生把理解后的知識點同樣用知識圖譜的可視化方式表現(xiàn)出來，并鼓勵他們進一步添加擴展的知識點。反饋與共建知識圖譜可以有效表征學(xué)生對課程知識的認知狀態(tài)，同時促進學(xué)生思考與探究新知識。知識圖譜導(dǎo)入教學(xué)也可以彌補設(shè)計學(xué)科更新快、知識體系復(fù)雜的特點，結(jié)合線下課堂共同形成共建、延伸的教學(xué)架構(gòu)，打造交互式延伸的教學(xué)模式。這種方式可以激發(fā)學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，使他們在設(shè)計學(xué)習中形成自主思考和獨特創(chuàng)意的能力。

四、知識圖譜對設(shè)計教學(xué)的作用

（一）知識圖譜對設(shè)計知識存量的整合

梳理學(xué)科知識點及其語義關(guān)聯(lián)邏輯，既對學(xué)科教育建設(shè)有厘清、發(fā)展、優(yōu)化的作用也能為下一步學(xué)科的智能化教學(xué)奠定基礎(chǔ)。在本科層次的設(shè)計教育體系中導(dǎo)入學(xué)科知識圖譜的內(nèi)容和形式，既有助于學(xué)習者逐漸掌握龐大的設(shè)計知識體系中不同知識點的聯(lián)系、不同課程的關(guān)聯(lián)，也能通過知識圖譜的可視化反饋與共建形式為藝術(shù)設(shè)計學(xué)科培養(yǎng)具有專業(yè)邏輯思維、多學(xué)科融合、跨媒體表現(xiàn)能力及不斷開拓進取、服務(wù)社會素養(yǎng)的創(chuàng)新型人才。

（二）知識圖譜對學(xué)習行為的影響

本文利用超星學(xué)習通線上平臺統(tǒng)計功能，從2023年上半年的教學(xué)實踐中收集了132個本科生的數(shù)據(jù)，并利用Excel的統(tǒng)計和分析功能對融入知識圖譜后的學(xué)生學(xué)習行為與學(xué)習成效進行對比分析。教師在以往的教學(xué)方式中，只能觀察和評估學(xué)生在有限課堂上的學(xué)情和作業(yè)效果，而線上課程資源（包括知識圖譜）與線下課堂的結(jié)合使教師能夠更好地了解學(xué)生課堂以外的學(xué)習行為和狀態(tài)，也更清晰地展示學(xué)習者自主學(xué)習的效果。

根據(jù)樣本數(shù)據(jù)的累計學(xué)習時長、學(xué)習活動次數(shù)、討論次數(shù)、線上學(xué)習成績和總成績，將學(xué)習成效（Y表達）視為依變量，取成績的平均值為常數(shù)項，將累計學(xué)習時長、討論次數(shù)和學(xué)習活動次數(shù)分別設(shè)為自變量X1～X3。根據(jù)樣本數(shù)據(jù)分析出各學(xué)習行為的回歸系數(shù)b1～b3，如公式（1）所示：

Y= b1×X1+b2×X2+b3×X3+c（1）

根據(jù)計算結(jié)果，累計學(xué)習時長的回歸系數(shù)b1為0.8；討論次數(shù)的回歸系數(shù)b2為0.7；學(xué)習活動次數(shù)的回歸系數(shù)b3為0.6。不同變量的回歸系數(shù)大小關(guān)系表明，累計學(xué)習時長的回歸系數(shù)b1對學(xué)習成效的影響最大，而學(xué)習活動次數(shù)的回歸系數(shù)b3對學(xué)習成效的影響最小。

根據(jù)樣本所呈現(xiàn)的結(jié)果，不難看出學(xué)習者投入的時間、交流次數(shù)、活動頻率與最終的學(xué)習效果呈正相關(guān)。其中，學(xué)習者投入的時間是最明顯的影響因素，但討論次數(shù)和學(xué)習活動次數(shù)的比較更為重要。換句話說，討論次數(shù)越多表示學(xué)生更主動地思考和交流，這有助于知識的內(nèi)化吸收；討論過程中需要提出和整理自己的觀點，這有助于進一步理解知識內(nèi)容；同時，交流互動可以使學(xué)生接觸到不同的觀點，拓展認知范圍，有利于知識遷移。

設(shè)計沒有所謂的“標準答案”，設(shè)計是一個在思維和實踐中不斷調(diào)試的計劃過程。知識圖譜以可視化的知識語義網(wǎng)絡(luò)幫助學(xué)生理解知識邏輯和脈絡(luò)的同時，也向教師提供了學(xué)生在自主學(xué)習過程中的掌握情況和興趣傾向，為學(xué)生提供解惑和調(diào)整指導(dǎo)策略。教學(xué)團隊還可以根據(jù)教學(xué)準備、進行和總結(jié)階段中線上平臺實時反饋的數(shù)據(jù)和作業(yè)情況來判斷學(xué)生的認知狀態(tài)和反思教學(xué)效果，從而不斷改進和調(diào)整教學(xué)方法和課程架構(gòu)。

（三）知識圖譜對新學(xué)習情態(tài)的適應(yīng)性

以學(xué)習者的認知情境而言，設(shè)計的應(yīng)用正隨著數(shù)字、互聯(lián)網(wǎng)和移動設(shè)備技術(shù)發(fā)展快速迭代。教學(xué)內(nèi)容不但包含藝術(shù)設(shè)計學(xué)知識，還涉及認知科學(xué)、社會學(xué)、計算機技術(shù)等廣泛內(nèi)容，因此更需要培養(yǎng)學(xué)習者對知識的靈活掌握和延伸學(xué)習的能力。然而目前大部分設(shè)計專業(yè)教學(xué)仍以課堂為主，專業(yè)課程在有限的時間范圍內(nèi)進行和結(jié)束，很難同時實現(xiàn)面向全體學(xué)生和個體差異化教學(xué)的功能。專業(yè)課程之間的關(guān)系、專業(yè)與其他學(xué)科之間的結(jié)合在固定模式中顯得模糊，甚至出現(xiàn)知識的斷層和負遷移。信息交互環(huán)境的變化更加劇了現(xiàn)代信息形態(tài)與傳統(tǒng)教學(xué)模式之間的脫節(jié)，進一步導(dǎo)致學(xué)生在認知和行為上越來越難以專注于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)。

在海量信息超越個人認知水平和速度、信息交互網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜而個人難以捕捉有效節(jié)點的情況下，知識圖譜作為智能知識存儲、表征和聯(lián)結(jié)工具可以更好地輔助形成分布式教育智能[2]。在設(shè)計教學(xué)中融合知識圖譜能讓學(xué)習者掌握設(shè)計專業(yè)知識語義的關(guān)系脈絡(luò)，并讓學(xué)習者完成課程內(nèi)容后反饋和共建知識圖譜，進而形成新的知識延伸。

五、結(jié)束語

設(shè)計的創(chuàng)意方式和手段多種多樣，但設(shè)計的原則是基本相通的。然而，有效的設(shè)計概念的形成源于設(shè)計師對技術(shù)、文化、理論、市場等方面知識的積累，需要跨學(xué)科、跨專業(yè)的合作。在數(shù)字化、交互化的學(xué)習環(huán)境下，知識圖譜的引入可以隨時啟發(fā)、響應(yīng)、反饋、整理和記錄學(xué)生的學(xué)習進展和掌握程度。知識圖譜提供即時、有效的數(shù)據(jù)反饋和可視化分析，減少了教師人工收集信息和溝通的時間成本，同時可以根據(jù)學(xué)習者的群體和個體數(shù)據(jù)及時調(diào)整教學(xué)策略。此外，設(shè)計是一個知識更新率極高的領(lǐng)域，知識圖譜也可以為教育改革和設(shè)計研究提供有力的支持和可靠的一手資料。

作者單位：陳瑤 廣東東軟學(xué)院

參考文獻

[1] 國務(wù)院.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知：國發(fā)〔2017〕35號[EB/OL].（2017-7-8）[2017-7-20]. https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2017-07/20/content_5211996.htm

[2]余勝泉，王琦.“AI+教師”的協(xié)作路徑發(fā)展分析[J].電化教育研究，2019，40（04）：14-22+29.

[3]陳麗.術(shù)語“教學(xué)交互”的本質(zhì)及其相關(guān)概念的辨析[J].中國遠程教育，2004（03）：12-16+78-79.