微课网络化及可视化的建模

李沛智+++路纲

摘 要：本文通过分析现行微课的系统化、体系化程度的不足，说明知识点与微课之间的关系，提出借用知识点网络的相关理念和思想构建相应的微课网络，并对微课网络的可视化问题提出了解决方案，从而帮助学习者在利用微课学习时建立完整的知识体系，也使微课更好地为教育教学服务提供相应的理念指导和技术支持。

关键词：知识点网络；微课；系统化；微课网络；可视化

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2015）11-0043-04

一、研究现状

1.微课的体系化程度不够

体系是一个科学术语，泛指一定范围内或同类事物按照一定的秩序或联系组合而成的整体，而体系化就是使之成为体系的过程。微课体系化就是将同类微课按照一定的秩序或联系组合使之成为一个体系的过程，与之相对应的是碎片化，即将完整的事物体系进行分割的过程。微课是针对某一知识点或者问题而展开的教学活动，其包括微教学设计、微练习、微反思等。从微课的发展过程来看，微课经历了认识、开发、运用的阶段，并且在实际教学过程中产生了良好的效果，这种效果是微课将完整的知识碎片化的结果，是围绕教学过程中的一个小问题进行集中说明和解决的过程。学习者虽然提高了学习效率，但是很难将大量的微课知识点重新系统化并形成一个完整的知识体系，而能否建立完整的知识体系意味着是否能够在解决复杂问题时得心应手、左右逢源，所以研究微课体系化和系统化对学习者具有重要意义。

2.微课网络的可视化研究不足

可视化就是将所研究的对象资源进行视觉呈现，如数据可视化、知识可视化、科学可视化等。微课网络的可视化是指运用计算机软件将微课之间的关系进行视觉呈现，这需要强大的数据库作为支撑。正如前面所述：微课的系统化和体系化程度不足，而利用微课网络可以很好地解决这一问题，微课网络的构建为学习者建立系统、体系化的知识提供了相应的支撑，但是目前还鲜有关于微课网络可视化方面的研究，微课网络可视化是学习者与学习平台之间交互的基石，只有将微课网络视觉呈现才能为学习者提供个性化的学习服务。

二、基于知识点网络的微课系统化和微课网络可视化

1.知识点网络

知识点与知识点之间的联系是复杂的，学习者要掌握一个目标知识点A需要有相应的前驱知识点B作为支撑，而学习前驱知识点B又需要相应的元知识点C作为基础知识，这样知识点与知识点之间可能就会形成一个网状结构，这种若干个相关的知识点由于其内在的联系而形成的网状结构称之为知识点网。如图1所示，网络中的节点表示知识点，节点之间的连线表示知识点之间的关系，学生学习完一个知识点后还需要了解该知识点前后左右的相关知识点，从而建立该知识点的位置标记，使学生能够体会知识点之间存在的网络结构，从而建立相应的网络意识。这种网络意识使学习者能更好地理解各个知识点之间的内在关系，从网络中的任意路径出发都可以构建相应的知识体系。

2.知识点网络对微课系统化和体系化的启示

知识体系是知识点按照一定的秩序或联系组合成的整体，这种组合可以是线性的，也可以是非线性的，在知识点网络结构中知识点之间的联系和秩序就是知识体系构建的纽带，知识点网络结构的形成使知识体系的构建更加明朗化，学习者按网络中的任何一条路径学习都可以构成一个相应的知识体系，这个知识体系就是运用非线性的组织方式构建的。同理，由微课之间的关系构成的微课网络中也存在着到达目标知识点的多条路径，学习者从任意一条路径出发所形成的学习轨迹就可以归结为相应的微课体系。相比传统的线性的资源组织方式而言，这种非线性的资源组织方式更加适合学习者的认知特点。如图2所示，到达目标知识点A的路径可以是EDBA或者EDCA或者EDCBA或者EDBCA，不同的学习路径都可以为学习者呈现一个完整的知识体系。

知识点和微课之间既有区别又有联系：微课是针对某一知识点或者问题而展开的教学活动，而知识点是构成知识本身的一个集合，一个知识点可能对应多堂微课，一堂微课却只能对应一个知识点。微课是围绕知识点而开展教学活动，知识点是构成微课的必备元素，在空间上它们形成包含与被包含的关系。运用知识点之间的关系能够构成知识点网络，那么围绕知识点展开的教学活动——微课也必定会形成相应的微课网络。从二者的联系出发，借用知识点之间的关系来表征微课之间的关系是可行的，但是一个知识点可以对应多堂微课，而一堂微课只能对应一个知识点，所以微课对知识点形成一对一的关系，而知识点对微课形成一对多的关系，如图3所示，知识点E和微课1形成了一对一的关系，知识点A、B、C与微课形成一对多的关系。

3.微课网络可视化处理

若想把微课网络中的关系进行视觉呈现就需要一个强大的数据库系统来支持可视化，通过分析知识点的相关属性来概括微课所具有的属性，进而利用微课的属性来描述微课之间的关系，这是微课网络可视化的重要组成部分。

知识点之间由于其内在的关系而构成了相应的知识点网络，而构成这种内在关系的正是知识点本身的属性，知识点可以有若干个属性进行描述，这种属性是知识点本身所具有的性质、作用以及相互的关系，一个知识点可以用一个12元组来表示：知识点={知识点编号、名称、类型、说明、关键词、程度级别、描述数据、导航、测试、评价、进入阈值、通过阈值}

知识点编号：知识点的标识符，具有唯一性，用于调用该知识点。

名称：知识点的内容名称。

类型：将知识点进行划分，知识点的类型可以分为元知识点和复合知识点，元知识点是不可再分的知识点，而复合知识点是多个元知识点的集合。

说明：知识点的主要内容特点以及学习本知识点的重要程度。

关键词：用于检索该知识点。

程度级别：对于本知识点所要达到的认知能力层次，按照布鲁姆的目标分类理论分为知道、领会、应用、分析、综合、评价六个层次。

导航：本知识点与其他知识点之间的关系，分为父子关系、依赖关系、兄弟关系、平行关系。

测试：对通过本知识点学习进行测试的试题。

评价：对学习完本知识点后的反馈。

进入阈值：用于内容呈现控制，不同的内容对应不同层次的内容呈现。

通过阈值：学习完相关的知识点的成绩不小于该阈值时才能被认可的情况。

微课是围绕知识点展开的教学活动，微课也会因为其内在的联系而构成微课网络，而构成这种内在联系的正是微课本身的属性，微课也可以有若干个属性进行描述，这种属性也是微课本身所具有的性质、作用及相互作用的关系，较微课与知识点二者的联系而言，微课可以借用知识点的相关属性。

三、微课网络以及可视化建模

1.微课网络建模

微课是围绕知识点而展开的教学活动，知识点之间的内在联系也必定是微课之间的内在联系，所以微课网络构建的基础是要构建知识点网络。

如上所述，知识点之间的内在联系是复杂的，这种复杂的关系最终会形成一种一对一或一对多的知识点网络。研究表明，在人的大脑中，知识的存储是一种知识点网络结构，人们在分析问题和解决问题的过程中并不是顺序的搜索人脑中所有的知识点，而是根据问题本身的启示联想起某些知识点，这种联想可以视为在知识点网络上进行搜索的过程。若能采用人脑联想思维的方式来组织各个知识点的话，那么将对学习者的学习起到事半功倍的效果。

采用语义网技术来组织知识点网络是符合人脑思维联想方式的，语义网是一种智能网络，他不但能够理解词语的概念，而且能够理解他们之间的逻辑关系，可以使交流变得更有效率和价值。在语义网中节点是各个知识点（可以是理论、原理、概念、定义），弧表示知识点之间的某种联系或关系，语义网将知识点之间的关系用纵向和横向的方式进行组织和排列，前驱关系和后继关系的知识点进行纵向排列，兄弟关系的知识点进行横向排列，而父子关系的知识点进行空间上的包含排列，各个知识点通过其链接关系可以相互跳转，这样所有的知识点和知识点之间的联系就构成了一个语义网络。如图4所示，A是B、C的后继知识点，而B、C既是A的前驱知识点又是D的后继知识点，并且B、C之间是兄弟关系，同理，D既是B、C的前驱知识点又是E的后继知识点。基于语义网模型构建的知识网络，使学习者可以以任意路径进行学习，学习方式灵活，学习者不需要按传统线性的方式逐个查找知识，可以从纵向或横向空间出发形成相应的学习路径，这就是一种非线性的、联想式的网络学习环境。

一个知识点可以对应一堂或者多堂微课，若是多堂微课则又可以依据各个微课之间的关系形成一个小型的微课网络。总而言之，用微课来代替相应的知识点所构成的网络就是微课网络，如图5所示知识点A、D、E与微课形成一对一关系，知识点B、C与微课形成一对多关系。

2.微课网络的可视化建模

可视化的实现需要有强大的数据库作为支撑，通过微课的属性来表征微课之间的关系进而实现可视化。

微课网络是由微课之间内在的联系而构成的，而构成这种内在联系的正是微课本身的属性，前面已经提到微课是围绕知识点而展开的教学活动，知识点的属性可以由一个12元组来表示：知识点={知识点编号、名称、类型、说明、关键词、程度级别、描述数据、导航、测试、评价、进入阈值、通过阈值}，鉴于微课和知识点之间的联系而借用知识点的相关属性。微课={微课编号、名称、类型、说明、关键词、程度级别、描述数据、测试、评价、导航、进入阈值、通过阈值}，其各个属性代表的含义与知识点属性的含义相似。相比知识点而言，微课是以视频的形式来承载知识点的教学活动信息的，学习者根据自己测试时出现问题的环节可以重复观看视频。根据微课之间的关系我们定义了两个数据表：微课表、微课关联表，如表1、表2所示：

微课表与微课关联表之间的关系如图6所示：

四、结束语

本文分析了现有微课发展中存在的不足之处，并给予相应的解决办法，为微课体系化和系统化明确了思路，同时也为微课网络的可视化建立了相应的模型，这为微课更好地为教育教学服务提供了相应的理念指导和技术支持，只要能继续探索微课在教学当中的应用，相信它能够更好地为广大学习者服务。

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（编辑：王天鹏）