基于知识地图的课程学习平台构建与实施

摘要：知识地图作为一种新的知识导航系统，具有结构清晰、检索方便、知识点间联系紧密等优点。文章提出将知识地图应用于本科教学，分析并针对知识地图和现有学习平台的现状和特点，以游戏学习为理念构建基于知识地图的课程学习平台并以计算机网络课程为例，介绍该教学平台的实施过程。

关键词：本科教学；学习平台；知识地图；游戏学习

1.背景

知识地图作为一种知识导航系统，可以显示不同知识存储之间的动态联系。由于其结构清晰、检索方便和知识点间彼此联系的特点，被广泛应用于知识管理、游戏攻关、启发式教学等项目。目前在高校中应用较为广泛的一些教学方法，如基于问题学习（problem-based learning.PBL）、基于项目学习（proiect-based learning，PBL）、基于案例学习（case based learning。CBL）、基于竞赛理念教学等，共同点都是引导学生，调动其学习积极性，让学生有效学习，更好地掌握相关知识。将知识地图应用于本科教学，以游戏学习的理念构建基于知识地图的课程平台，组织学生以游戏攻关的模式，逐个攻克知识点，以碎片化的形式最终掌握全部学习内容，能取得较好的效果。以计算机网络为例，该课程的教学目的是让学生掌握计算机网络的体系结构、网络协议及相关概念等。教学过程中反映出来的学科特点是理论抽象、知识点多，导致学生理解困难；而将其以碎片化知识点的形式呈现、以知识地图的形式建立关联并构建基于游戏学习平台后，学生普遍反映学习效果有所改善。

2.相关工作

就学生自主学习的课程学习平台而言，目前通常以网络第二课堂、MOOC（massive open online course，大规模在线开放课程）课堂和基于移动设备的学习平台最为常见。①网络第二课堂活动目的是在训练学生基本技能的同时提高学生的综合素质，以开放性平台的形式提供丰富的资源，是第一课堂的补充和延续；有利于提高学生的政治素质，培养其学习兴趣，提高学生的应用能力和交际能力。②MOOC是近年来开放教育领域出现的一种新课程模式，具有开放性、大规模、自组织、社会性等特点。MOOC整合多种社交网络工具和多种形式的数学化资源，形成多元化的学习工具和丰富的课程资源；突破传统课程时间、空间、人数的限制，能满足大规模课程学习。③移动学习（M-learning）是一种在移动设备帮助下能够在任何时间和地点发生的学习活动，它所使用的移动设备必须能够有效地呈现学习内容并提供教师与学习者之间的双向交流。

知识地图（knowledge map）这一概念最早由英国情报学家布鲁克斯提出，主要指人类的客观知识，认为人类的知识结构可以绘制成以各个单元概念为节点的学科知识图。总的来说，它是一种知识导航系统，显示不同知识存储之间的重要动态联系。对学习者而言，知识地图有助于知识的重复利用，发现孤立知识点并在它们之间建立联系，促进知识共享。

当前已有一些基于知识地图的应用工具，如应用于教学资源导航的知识地图模型、基于聚类可增量更新的知识地图管理模型、基于知识地图的学习内容管理系统等。这些模型或系统的共同特点是知识结构清晰，一目了然；检索方便，节约学习者搜索时间；彼此联系，方便思维迁移、举一反三等。高校教学中，由于各门课程之间的思维方式和教学方法不同，相对宽泛的学习平台（如上述3种）有时并不能完全满足学习者的需要，而基于知识地图的学习平台由于其针对性强、知识点关联等特点，刚好能弥补这一短板。

3.课程学习平台的构建与实施

3.1课程知识地图的构建

在知识地图的构建过程中，主要工作在于筛选、整理和录入知识点，构架起整个框架，然后根据知识点的特征和关联关系，设计对应的模块。以计算机网络为例，选取的典型知识点见表1。

其中，每个典型知识点下均设置几个到十几个不等的知识点群，游戏过关要求均以Flash形式预设正确和错误选项，学生执行正确答案后才能呈现相应结果。知识点7中的一个过关F游戏设计如图1所示。

3.2学习平台的实施

在学习平台的实施过程中，教师要根据学生对知识点的掌握程度及时给出反馈，随时调整游戏任务或形式；而学生需要按照自己的理解程度和学习进度选择一个支系下的知识群进行学习。游戏闯关的模式使学习过程变得更有吸引力，有利于加深学习印象。基于知识地图的学习平台如图2所示。

高校课程教学中的重、难点往往需要学生理解每个名词的意思，理清概念之间的关联。由于学生的知识基础各不相同，对概念的理解、接受能力不同，因此在传统教学中往往不能有针对性地实施教学，而使用基于知识地图的课程学习平台能较好地克服这一缺陷。此外，在传统课堂上，知识地图也可以作为一种辅助工具进行教学演示。Flash形式的过关动画能较好地激发学生参与课堂互动的兴趣。在自主学习过程中，学生通过浏览知识地图中的知识框架结构，可以大致了解知识的层次结构和关联关系；从知识点间的联系，学会举一反三；在游戏形式的任务关卡中，以玩游戏的形式自我检测知识的掌握程度。在课后巩固或考前复习时，由于知识地图有对掌握程度的记录，因此学生可以减少重复劳动，提高复习效率，同时对知识点的巩固也有积极作用。

3.3教学效果

经过教学探索和改进，通过不断完善教学方法和知识点设置，教学效果已从以下几方面初步显现。总体而言，学生对课程的学习积极性提高，认可度上升。

（1）教学资源充分利用，知识点得到整理和归纳。书本上的知识是平面的，知识点划分较细、数量较多，即使有章节的分类，也仍使得检索存在一定困难。学生通过学习平台的可视化界面，能迅速地找到目标及相关知识点。

（2）学习氛围浓厚，学生兴趣提高。新颖的教学平台和独特的任务过关形式，为学生提供了传统课堂之外轻松愉快的学习环境，对于培养学生的自主学习能力有重要的推动作用。另外，一个学习阶段结束时的任务过关设计是一种对学习效果的测试，可以固化学生对知识点的掌握。

（3）学生成绩提升。有学习平台作为传统教学的辅助，学生能够通过平台完成对新知识的预习、对困惑难点的求解和对已学内容的复习。以实施后的期中考试成绩为例，与往年成绩对比，体现在数据上的结果是不及格率降低，优良率提高。对比成绩曲线如图3所示。

4.结语

构建知识地图的方法主要包括要素识别、结构化展示和关联分析。本科生知识地图学习平台的构建，首先需要清楚了解课程主要知识单元，分清楚重、难点，形成可视化知识地图，同时也要重视结构在知识地图的突出作用，促进知识点的梳理；强调各知识点之间的关联，以实现每个知识点的最大化利用，带来高效学习的效益。目前，知识地图在测评系统中的应用比较多，教师可以尝试转化思维，使之应用在学生教学测评方面，以丰富的形式和多角度的呈现方式，制成一个实用的平台供学生自主学习测评使用，如将所有知识的掌握程度按同一颜色色系的深浅程度展现，作为学习过程中自我审视检测的指标。此外，除了课程内知识点的地图构建，还可以考虑课程问和课程群知识地图平台的构建。