人工智能背景下 基于知識圖譜的教學探究

摘 要：職業(yè)教育的教學方式正在向智慧化、個性化和精準化方向升級，但當前教學中仍存在課程內容缺少職業(yè)針對性、課程資源匹配度不高、教學平臺整合度欠缺、數據利用效能低下等問題，因此可充分利用人工智能新技術精細構建課程知識圖譜改善該現(xiàn)狀。以中華茶藝課程為例，可以通過精細構建課程知識圖譜、創(chuàng)新開發(fā)數字化課程資源、重塑“人機協(xié)同”教學模式等流程的基于知識圖譜的教學過程，提升職業(yè)教育的教學質量和效率。

關鍵詞：人工智能；知識圖譜；職業(yè)教育；茶藝課程

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：0450-9889（2025）03-0152-04

知識圖譜，作為人工智能的重要組成部分，具有結構化呈現(xiàn)客觀世界概念、實體及其關系的知識網絡特性，不僅能夠高效組織與管理海量信息，還為實現(xiàn)機器認知智能提供了堅實基礎。2022年，國家標準《信息技術人工智能知識圖譜技術框架》正式發(fā)布，該標準對知識圖譜的技術活動及其執(zhí)行者進行了詳盡的分類與定義。遵循該標準，可將職業(yè)教育領域基于知識圖譜的教學應用流程細分為課程知識圖譜構建、數字化資源開發(fā)、教學模式重塑以及教學評價完善等核心階段。在這一過程中，教師和學生是構建與運用課程知識圖譜的關鍵角色，而網絡教學平臺則作為知識圖譜服務的提供方和支持方，發(fā)揮著不可替代的作用。隨著人工智能技術的應用越來越廣泛，職業(yè)教育的教學方式也迅速向智慧化、個性化和精準化方向升級。高質量的專業(yè)課程是落實立德樹人根本任務、增強職業(yè)教育適應性、推動職業(yè)教育高質量發(fā)展的基礎。然而受傳統(tǒng)學科教育的影響，高職課程在教學中仍面臨諸如課程內容缺乏職業(yè)針對性、課程資源匹配度不高、教學平臺整合度欠缺、數據利用效能低下等多重挑戰(zhàn)，不少課程內容仍沿襲傳統(tǒng)學科體系的章節(jié)框架，未能緊密對接實際工作任務與能力要求，難以有效構建學生面向未來崗位需求的知識和能力體系；部分課程資源與具體知識點關聯(lián)性不強，邏輯鏈條不清晰，難以精準評估學生的學習參與度與掌握情況。課程教學在課前、課中、課后多個環(huán)節(jié)可能采用不同的教學平臺，難以實現(xiàn)學習行為的全過程記錄與個性化管理［1］。盡管教學平臺積累了龐大的學習數據，但由于缺乏深度挖掘與分析，難以反饋學生學情，不能提供精準的教學評價與建議。

基于上述背景及問題，如何充分利用人工智能新技術優(yōu)化課程結構、內容與教學資源，重構教學模式，成為亟待解決的新課題。本研究聚焦于人工智能中的知識圖譜技術，以中華茶藝課程為例，闡述該門課程知識圖譜的構建、數字化課程資源的開發(fā)以及“人機協(xié)同”教學模式的構建，以期為職業(yè)教育的教學創(chuàng)新提供可資借鑒的思路。

一、課程知識圖譜的構建

構建知識圖譜的核心在于精準抽取并表達知識體系的實體及其相互關系［2］。職業(yè)院?？蓮膷徫凰枵莆盏闹R、技能與素養(yǎng)三大核心維度入手，以各知識點、技能點和素養(yǎng)點作為學生學習的最小單元，同時將其作為圖譜中的關鍵節(jié)點，搭建課程知識圖譜框架。廣西職業(yè)技術學院在中華茶藝課教學實踐中總結出精細構建知識圖譜的四個關鍵步驟。

一是成立課程開發(fā)團隊。依托全國茶葉行業(yè)產教融合共同體，學校組建起由行業(yè)、企業(yè)、學校及研究機構等多方參與的課程開發(fā)團隊。其中，來自行業(yè)企業(yè)的實踐專家是崗位工作任務及職業(yè)能力分析的主要力量，而課程教學骨干成員的主要任務則是匯總分析工作任務，研判能力框架的教學合理性并結合學生認知規(guī)律進行教學化處理。

二是進行深度需求分析并解構典型工作任務。通過深度訪談、廣泛問卷、細化析解崗位說明書、大數據抓取招聘網站等多種手段，精準分析茶產業(yè)動態(tài)，洞悉茶藝課程對應職業(yè)崗位的真實需求，重構以綠茶、紅茶、黑茶和花茶等茶藝服務崗位為典型代表的職業(yè)知識框架，分析這些崗位對應的工作任務。重構完成后，課改團隊解構典型工作任務，由崗位工作經驗豐富的實踐專家基于需求分析確定一系列代表崗位職能的典型工作任務。如根據紅茶茶藝服務的工作流程，提煉出紅茶鑒定、紅茶沖泡和紅茶茶席創(chuàng)編三個典型工作任務，并剖析每個典型工作任務的工作過程、勞動組織方式等核心要素。

三是構建職業(yè)能力框架。實踐專家針對每一項典型工作任務，進一步細化完成任務所需的關鍵職業(yè)能力，通過“能使用什么進行什么操作，達到什么標準或水平”的形式來逐一描述每一項工作任務所需的條件，包括知識、技能及職業(yè)態(tài)度等多個維度，進而搭建職業(yè)能力框架。值得注意的是，職業(yè)能力應是具體的。如在紅茶沖泡這個典型工作任務中，需要掌握茶器選擇、紅茶沖泡及茶藝表演等職業(yè)能力，其中紅茶沖泡的職業(yè)能力可描述為“能夠熟練使用各種沖泡工具對不同的紅茶進行沖泡，以確保茶湯的口感和香氣”。在工作任務和職業(yè)能力分析階段，實踐專家只用從崗位實際需要的角度作總結分析，不需要過多考慮課程中如何開展教學的問題。

四是開展項目化教學處理。上述分析以工作崗位為起點，確定了典型工作任務及相應的職業(yè)能力，但要用于課程教學，還需結合教學規(guī)律進行調整。本研究采用項目化的方式，按照“項目—工作任務—職業(yè)能力—知識點（技能點、素養(yǎng)點）”的邏輯思路重組知識能力要素，厘清課程知識圖譜中的實體及其相互關系（如包含關系、因果關系、前后關系等），并巧妙融入由易到難、由淺入深的學習進階路徑。比如紅茶沖泡這一職業(yè)能力可細化為紅茶沖泡方法和技巧的知識點、規(guī)范使用品茗杯沖泡紅茶的技能點、紅茶沖泡相關傳統(tǒng)文化的素養(yǎng)點，這些要素點代表了課程知識圖譜的實體（即核心節(jié)點），他們之間的關系甚至與其他項目要素點的關系都需要進一步梳理。經過專家論證及修訂后，最終形成茶藝課程的知識圖譜（如圖1所示）。將圖譜上傳到學校所選用的支持知識圖譜的教學平臺，作為課程統(tǒng)一的知識框架組織開展后續(xù)的教學活動。知識圖譜一旦建立，便可以利用大數據技術進行持續(xù)的更新與維護，形成動態(tài)生成的知識圖譜。

二、基于知識圖譜創(chuàng)新開發(fā)數字化課程資源

類型豐富、制作優(yōu)良的數字化資源是高質量課程教學的基礎。中華茶藝課程基于知識圖譜開發(fā)課程資源，對資源的內容和類型進行一體化設計與開發(fā)，形成具有一定粒度的資源圖譜［3］。顆?；潭群侠淼馁Y源，能夠促進學習者的自主學習、教師的靈活組課以及平臺的高效數據分析效率。

首先，課改團隊對整門課程的資源進行統(tǒng)籌布局，基于知識圖譜梳理現(xiàn)有可用資源，以及亟待開發(fā)的資源。根據知識技能素養(yǎng)教學的要求，設計需要制作的資源類型，制訂相應的資源開發(fā)計劃。課程資源的分類方式多樣，這些豐富的類型屬性大大充實了知識圖譜的語義庫。例如，從培養(yǎng)中華茶藝課程學習者的職業(yè)能力、思想素養(yǎng)和創(chuàng)新能力出發(fā)，可為知識技能素養(yǎng)點配備蘊含茶產業(yè)新發(fā)展、課程思政與雙創(chuàng)教育三類主題的資源，從而構建適配綜合能力培養(yǎng)的“德、技、創(chuàng)”融通的課程資源體系。

而從資源的功能來分類，可主要分為講解型、拓展型、訓練型和測評型四大類。講解型資源，如課件、微課、動畫等，用于對知識點、技能點的講解，旨在幫助學習者更好理解重難點問題。拓展型資源設定為用于拓寬學習者思維和視野的教學資源，如企業(yè)案例，思政視頻等。訓練型資源用于強化技能，如實操作業(yè)、仿真實訓系統(tǒng)等。測評型資源，如包含各種題型的測試題庫等，則在檢測學習者學習效果上發(fā)揮作用。

此外，從資源的形式來分類，有圖形圖像、文本、視頻、動畫、虛擬仿真等不同格式的數字化資源，以滿足不同學習風格的學習者需求。而根據知識技能點的難易程度，還可以提供不同難度的資源載體，以適應更多學習者的學習需要（如表1所示）。

其次，開發(fā)團隊按照計劃，按步驟、高質量地制作校企合作的課程資源。在開發(fā)過程中，有幾個關鍵點應特別注意：一是教學設計需緊密貼合學習者的知識結構、能力及學習規(guī)律，確保教學內容的針對性和有效性；二是情境創(chuàng)設要與企業(yè)生產的規(guī)范化、標準化場景高度契合，讓學生在學習中就能體驗到真實的工作環(huán)境；三是資源開發(fā)需結合課程自身特點，有機融入思政元素，實現(xiàn)知識傳授與價值引領的雙重目標。

最后，資源開發(fā)完成后上傳到網絡教學平臺，并鏈接到相應的知識點、技能點及素養(yǎng)點上，同時做好相應的屬性標簽。對涉及專業(yè)教學資源庫、虛擬仿真實訓系統(tǒng)等多個平臺的資源，均以知識圖譜為標準搭建課程資源框架，從而形成一個立體化、跨平臺的課程資源體系，支撐課程教學向個性化新范式轉變。

三、重塑基于知識圖譜的“人機協(xié)同”教學模式

在構建知識圖譜的基礎上，教師利用基于人工智能的網絡教學平臺引導、支持并監(jiān)管學生在課程知識圖譜框架下完成多態(tài)化、個性化的學習活動，形成“人機協(xié)同”的教學模式［4］。通過規(guī)范跨平臺的教學過程，實現(xiàn)“差異化的教、個性化的學、精細化的管、數據驅動的研”的教學模式。

1.基于知識圖譜開展課堂教學

在課堂上，網絡教學平臺最大的作用是幫助教師進行個性化學習策劃，使教學活動組織更加合理高效。課前，平臺憑借大數據技術自動生成學生群體和個體畫像，系統(tǒng)呈現(xiàn)學生整體和個體對中華茶藝課程知識技能素養(yǎng)點的完成率、掌握率、錯題率等關鍵指標。此外，平臺還可通過鉆取或切片等數據挖掘技術對小組學習、資源使用及學生個體學習偏好等方面進行深度分析［5］?；谌斯ぶ悄艿脑敱M數據，教師能夠全面掌握學生的學習動態(tài)，精準定位教學需求，從而設計出有針對性的課堂教學方案并做好相應的課前準備，形成數據驅動的課前決策機制，提升備課效率與教學質量。以紅茶沖泡的課堂教學為例，教師課前借助平臺了解到大部分學生對不同紅茶沖泡所需的溫度和時間等技巧難以準確掌握，因此遵循“知道—理解—應用—評價”的認知和能力發(fā)展規(guī)律，精心設計了教學方案，組織開展多元化的教學活動。一是針對紅茶沖泡的教學重難點及易錯點，借助微課資源創(chuàng)設情境、輔助進行一般紅茶、高發(fā)酵紅茶和低發(fā)酵紅茶的分類演示講解，強化學生課前認知與課堂知識的聯(lián)系，為后續(xù)學習打下了堅實的基礎。二是在實操環(huán)節(jié)，學生親自動手實操，真實體驗不同沖泡技巧對紅茶口感的影響。平臺在此階段可利用智能問答功能，引導學生對沖泡的溫度和時間進行個性化的分析。通過類比學習，學生自我建構紅茶沖泡的技巧和規(guī)律，實現(xiàn)了知識的內化和遷移。同時，教師通過巡堂和平臺的問答統(tǒng)計功能來發(fā)現(xiàn)共性問題和難點問題，進行重點講解和點撥。教師與人工智能導師的緊密協(xié)作滿足了不同學生的個性化需求，解決了教學的差異化問題，大大提高了教學效率。三是組織紅茶沖泡調制技術比武、展示點評等活動，讓學生分組進行茶器選擇、紅茶沖泡及品飲紅茶的綜合實訓練習，通過教師點評和生生線上互評，學生的實踐能力得到了顯著提升。課堂結束時，教師采用智能組卷等方式進行在線測試，全面評估課堂教學成效。根據在線測試結果，教師指導學生課后開展紅茶調制創(chuàng)新拓展學習。學生將課后實訓作業(yè)錄成視頻上傳網絡教學平臺，學校和企業(yè)的導師線上及時給予指導與評分。平臺記錄了學生的學習全過程，自動生成每個學生相關知識點、技能點、素養(yǎng)點的教學結果，為學生提供個性化反饋。

2.開展基于知識圖譜的自主學習

一是學習路徑導航。網絡教學平臺利用知識圖譜為學生清晰呈現(xiàn)出中華茶藝課程及其他相關課程的學習路徑，讓學生得以輕松了解每個知識技能素養(yǎng)點及其相互關系，并結合自己的學習興趣和學習需求，檢索并選擇需要學習的資源，制訂個人學習計劃，生成個性化、多樣化的學習路徑。

二是生成學生畫像反饋。網絡教學平臺根據學生的實際學習情況生成學生畫像，全方位展示學生的學習行為。一是展示每個知識技能點的完成率和掌握率，幫助學生及時查漏補缺；二是記錄學生的學習習慣數據，如個人學習時間和學習時長等，幫助學生形成規(guī)律的學習習慣；三是分析學生的學習興趣，如?？吹闹R點、常看的資源類型等，平臺可在此基礎上自動精準推送相關的知識點或學習資源。

三是為學生解答困惑。當學生自學過程中遇到問題時或需要更多學習支持時，平臺的AI智能問答功能可以實時伴學，在難點答疑、資源推薦、智能出題等多個環(huán)節(jié)［6］，為學生提供全方位、個性化、智能化的學習輔導服務，幫助學生深入學習，逐步構建個人的知識圖譜。這種基于知識圖譜的“人機協(xié)同”教學模式，不僅提升了教學的精準度和個性化程度，更為學生的全面發(fā)展提供了有力支持。

綜上所述，基于知識圖譜進行課程開發(fā)，在優(yōu)化知識結構、提升知識管理效率以及促進個性化教與學方面的優(yōu)勢顯著，在職業(yè)教育課程建設中具有廣闊的應用前景和巨大的潛力。然而當下知識圖譜在職業(yè)教育中的應用尚處于初步階段，許多課程仍處于建設和探索的過程中，仍面臨知識點動態(tài)更新不足、課程資源關聯(lián)關系不夠準確、教學平臺技術門檻過高、師生的信息技術能力不足等一系列的問題，需要在校企合作課程共建共享、師生的知識圖譜應用激勵等方面進一步深化改革、完善機制，以期更好地發(fā)揮知識圖譜在職業(yè)教育中的作用，推動職業(yè)教育的創(chuàng)新發(fā)展。

參考文獻

［1］周馳亮，方緒軍.人工智能背景下職業(yè)教育教學改革的三重邏輯：起點、挑戰(zhàn)與路徑［J］.中國職業(yè)技術教育，2022（20）：33-39.

［2］董文娟，黃堯.人工智能背景下職業(yè)教育變革及模式建構［J］.中國電化教育，2019，（390）：1-7.

［3］孫妍.從“知識圖譜”到“人機協(xié)同”：論人工智能教育對教師的重塑和挑戰(zhàn)［J］.高教探索，2021（3）：30-37.

［4］丁國富，王淑營，馬術文，張劍.基于知識圖譜的產教融合課程體系建設模式探索［J］.高等工程教育研究，2024（2）：79-83.

［5］顏慧.混合式教學中課程知識圖譜的構建與應用研究［J］.電腦知識教與技術，2024（2）：175-177.

［6］梁勇鋒.AI引擎助力下高等數學課程知識圖譜建設研究［J］.西藏教育，2024（1）：47-50，64.

注：本文系2022年度廣西職業(yè)教育教學改革研究項目“高職院?！鄳B(tài)化’線上線下混合式教學模式的研究與實踐”（項目編號：GXGZJG2022B138，項目主持人：萬良）、廣西教育科學“十四五”規(guī)劃2024年度職業(yè)教育重大課題“現(xiàn)代教育技術在職業(yè)教育課堂教學的影響辨析及應用研究”（項目編號：2024JD103，項目主持人：梁裕）的階段性研究成果。

（責編 羅異豐）

作者簡介：萬良，1980年生，廣西玉林人，碩士，信息系統(tǒng)項目管理師，研究方向為教育技術學。