知識圖譜賦能數(shù)據(jù)庫課程教學改革的研究

中圖分類號：G434文獻標識碼：A 論文編號：1674—2117（2025）12-0107-03

引言

隨著人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展，知識圖譜領(lǐng)域的關(guān)鍵問題已得到解決和突破，并成為知識服務(wù)領(lǐng)域研究的新熱點。因此，筆者將知識圖譜概念應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫課程教學，對基于知識圖譜的知識點進行有效整合、梳理，形成面向?qū)W生個性化需求的定制學習路徑，同時搭配線上線下混合式教學及多維度實踐教學，實現(xiàn)個性化的教學設(shè)計方案，提升了數(shù)據(jù)庫課程的教學質(zhì)量，為學生后續(xù)開發(fā)課程的學習奠定了堅實基礎(chǔ)。[2]

數(shù)據(jù)庫課程教學現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)庫課程是高校計算機類專業(yè)學生必修的專業(yè)核心課程，它涵蓋了數(shù)據(jù)庫設(shè)計、查詢語言、事務(wù)處理等多個方面。通過學習本課程，學生能夠靈活運用數(shù)據(jù)庫操作技術(shù)解決實際生活問題，可以獨立進行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)，感知數(shù)據(jù)庫學科領(lǐng)域的前沿動態(tài)。然而，在實際教學中，筆者發(fā)現(xiàn)學生對這門課程存在困惑并有畏懼的心理，而這是由本課程的教學現(xiàn)狀引發(fā)的，本課程的教學現(xiàn)狀具體如下。

1.知識碎片化

數(shù)據(jù)庫課程涉及的知識點很多，如查詢語言、規(guī)范化、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、并發(fā)控制、封鎖協(xié)議等，但在教學中，教師只是簡單地講述這些知識點，缺乏將其有機整合起來形成一個相對完整的知識體系的方法。這種教學模式使學生難以從碎片化的知識中建立全面的認識，導(dǎo)致他們對課程的學習產(chǎn)生畏懼心理，限制了他們發(fā)散思維能力的培養(yǎng)和解決問題能力的提升。

2.缺少個性化學習

數(shù)據(jù)庫課程采用線上+線下混合式教學，存在缺少個性化學習路徑推薦的問題，致使學生在學習過程中難以找到適合自己的學習策略，影響了他們的學習效果和學習體驗。

3.缺乏以圖譜的方式存儲知識

數(shù)據(jù)庫課程的知識大多以文本、音頻和視頻形式存儲，雖然可以清晰地表達理論知識點和實踐案例分析，但以圖譜的方式存儲知識的缺乏，導(dǎo)致學生難以系統(tǒng)地理解、分析和掌握這些知識點之間的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)。

知識圖譜在數(shù)據(jù)庫課程中的應(yīng)用

1.課程知識點梳理

知識圖譜能夠?qū)?shù)據(jù)庫課程中的知識點進行有序組織，形成清晰、完整的知識結(jié)構(gòu)。通過知識圖譜的構(gòu)建過程，教師可以更加精準地把握課程內(nèi)容，確保教學的系統(tǒng)性和連貫性。同時，學生也可以通過知識圖譜直觀地看到不同概念、不同知識點之間的區(qū)別與聯(lián)系，進一步加深對課程內(nèi)容的理解、應(yīng)用和掌握。

2.教學資源整合

知識圖譜具有整合和組織教學信息資源的能力。在數(shù)據(jù)庫課程中，教師可以利用知識圖譜將教材內(nèi)容、課程案例、思政案例等教學資源進行有效鏈接，形成一個比較完整的教學資源體系。此外，運用線上+線下及翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式不僅可以方便學生進行自主學習，還可以提高線上教學資源的利用率，從而達到提升教學質(zhì)量的目標。

3.提供個性化學習

知識圖譜能夠為每位學生定制個性化的學習路徑。通過分析學生在知識圖譜中的學習軌跡和成績數(shù)據(jù)，教師可以在教學中有針對性地調(diào)整教學策略和教學方法，因材施教地為每位學生制訂個性化的學生路徑。同時，學生也可以通過可視化分析不同知識點的學習成果查漏補缺，通過教學平臺上的教學資源對掌握較薄弱的知識點進行反復(fù)學習，這樣不僅可以提高學習效率，還可以培養(yǎng)自主學習能力和創(chuàng)造性思維。

知識圖譜賦能數(shù)據(jù)庫課程教學改革的舉措

1.構(gòu)建課程知識圖譜

數(shù)據(jù)庫課程涉及的知識點眾多且比較零散，學生難以全部理解和掌握。因此，筆者依托知識圖譜的大規(guī)模語義網(wǎng)絡(luò)形式，將課程中的知識點進行有效整合，提取它們之間的關(guān)聯(lián)，使學生對知識的學習產(chǎn)生興趣，從而能積極主動地學習和掌握新知識，并運用所學知識解決實際問題。

Neo4j屬于圖形數(shù)據(jù)庫之一，專門用來存儲和處理圖形數(shù)據(jù)。它采用Cypher查詢語言查詢和操作圖形數(shù)據(jù)，提供了直觀的可視化界面，幫助用戶理解和管理圖形數(shù)據(jù)。在課程教學過程中，教師可以根據(jù)Neo4j圖形數(shù)據(jù)庫的特點，從教學大綱、教材等非結(jié)構(gòu)化文本中抽取知識點作為實體，并將各知識點之間的關(guān)聯(lián)作為邊，同時融入與知識點相關(guān)的思政案例，構(gòu)建課程知識圖譜。具體的知識圖譜構(gòu)建流程如下。

課前，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)精準分析學生學情數(shù)據(jù)，有針對性地制訂教學策略，做到因材施教、個性化教學課中，運用制訂的教學策略有針對性地教學，利用知識圖譜整合教學資源，采用Neo4j構(gòu)建課程知識圖譜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分析各知識點內(nèi)在的關(guān)聯(lián)并進行可視化分析，幫助學生對知識形成深層次認知；課后，設(shè)置習題鞏固，通過學生的學習進度和答題情況，給每位學生針對性地推薦學習路徑，優(yōu)化課堂教學的質(zhì)量和效果。最后，設(shè)置課程評價體系，可以將動態(tài)數(shù)據(jù)分析與動態(tài)學情診斷相結(jié)合，讓教學決策更加真實化、數(shù)據(jù)化、智能化。

2.組織、整合教學資源

將知識圖譜與課程思政有機融合的目的是通過知識圖譜的技術(shù)手段增強和改進課程思政的教學效果。而課程知識圖譜[構(gòu)建的首要前提是獲取課程資源。教師可以通過多種渠道來獲取知識點和課程資源。例如，文獻資料搜集，如教材、課程大綱、學術(shù)論文等；查閱人大慕課、超星泛雅平臺等，獲取課程課件、視頻和考試題目；進行學生調(diào)研，了解學生的學習需求和反饋建議。同時，教師還可以引入外部優(yōu)質(zhì)的課程思政教學案例，豐富課堂教學內(nèi)容，提高教學質(zhì)量，進一步培養(yǎng)學生的愛國主義情懷，增強民族自豪感和歷史責任感。

在教學中，筆者以關(guān)系數(shù)據(jù)模型為例，探討“專業(yè)教學”如何與“課程思政”有效融合，具體如下頁圖所示。

3.實施個性化教學

通過整合課程教學資源及相關(guān)數(shù)據(jù)，利用知識圖譜可以構(gòu)建精準的用戶畫像，全面、多維度刻畫學生的學習情況和知識掌握程度。這有助于教師更好地掌握學生的薄

4.強化多維度實踐教學

弱點，實現(xiàn)個性化教學。同時，基于知識圖譜，數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以快速檢測定位學生的學習狀況和薄弱環(huán)節(jié)，為每位學生提供定制化的學習體驗，完成精準檢測、內(nèi)容推送、路徑規(guī)劃等整個流程的動態(tài)閉環(huán)。

另外，教師還可以建立課程知識圖譜，開發(fā)線上學習系統(tǒng)，激發(fā)學生的學習興趣，提升學生的學習積極性和課程參與度。同時，教師也可以持續(xù)改進數(shù)字化的評價體系，實現(xiàn)對學生的多元化和個性化培養(yǎng)。

在數(shù)據(jù)庫課程中，實踐教學是非常重要的一環(huán)。教師應(yīng)重視實踐教學對學生動手能力的培養(yǎng)。例如，在實踐教學中，教師一方面可以設(shè)計基于真實世界數(shù)據(jù)的案例，讓學生使用Neo4j探索和分析數(shù)據(jù)，并使用Cypher查詢語言查詢復(fù)雜的關(guān)系，另一方面可以讓學生在實踐平臺上進行闖關(guān)實驗，通過實驗內(nèi)容鞏固課堂所學的理論知識，激發(fā)學生對系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)類課程的興趣，提升工程實踐能力。

在設(shè)計篇的學習中，教師還可以將實踐案例設(shè)置成項目，鼓勵學生以團隊形式進行項目模擬化設(shè)計和開發(fā)。通過團隊協(xié)作，學生共同完成需求分析、E-R圖、數(shù)據(jù)庫設(shè)計實施和安全性檢測等流程。在此基礎(chǔ)上，要求學生利用知識圖譜技術(shù)進行項目成果的展示和評估，以便更好地理解和掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程。

總結(jié)

知識圖譜技術(shù)打破了傳統(tǒng)學科間的界限，通過跨學科的學習和交流，學生可以拓寬知識視野，提高綜合運用知識解決實際問題的能力。

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基金項目：嘉興職業(yè)技術(shù)學院2023校立科研項目“基于骨骼時空運動特征的人體行為識別研究”（項目編號：jzy202323，項目負責人：隋龍飛；項目類型：一般項目）。