连接学习理论视域下在线课程知识图谱构建研究*

韩 聪 郝兆杰 秦嘉宁

（河南大学 教育学部，河南 开封 475004）

一、引言

在线课程在现代课程中扮演重要角色，是教育联结生活、社会的重要枢纽之一。尽管以mooc（大规模在线开放课程）、spoc（小规模限制性在线课程）、直播授课等为主的在线开放课程已有广泛建设和应用，但目前仍以“单向知识传递”为主，如学生从视频中获取知识、教师通过在线平台向学生传授知识等。这些简单的在线课程设计在大量的实践中也暴漏出其在解决封闭的教学目标、一刀切的教学设计、单调的教学模式、滞后的支持服务等方面的疲态[1]，同时也易引发教师因工作量急剧增多而产生的与线上教学对立的心态[2]。在线课程迫切需要一场响应师生心声、突破教学局限性的新变革。

近年来，随着学界对知识图谱教育应用的关注度提高，涌现出一批以教育知识图谱、学科知识图谱、课程知识图谱等为代表，尝试变革在线课程形态的研究成果。但是，一方面，这些概念存在内涵混淆、疆界不清的现象；另一方面，多数学者在知识图谱的构建过程中将重心狭隘地放在了课程知识、资源的组织上，忽视了学习者的内在需求及认知发展逻辑，也缺乏以学习者为中心的理论指导。

因此，本研究首先区分和厘定教育知识图谱、学科知识图谱以及课程知识图谱的内涵；其次，分析连接学习理论的启示；再次，基于连接学习理论构建满足学生需求、以学习者为中心的在线课程知识图谱；最后，针对如何评价构建好的在线课程知识图谱，设计质量评价指标体系，以为评估和优化在线课程知识图谱提供支撑和指导。

二、教育领域的知识图谱内涵辨析

知识图谱主要分为两类：一类是“科学知识图谱”，主要用于文献计量分析，源自信息资源管理领域，其研究对象为科学文献知识，例如citespace；另一类则是由Google 公司于2012年5 月17 日正式提出的“大规模知识图谱”[3]，属于计算机科学领域。本研究所指的知识图谱指的是后者，其被认为是人工智能技术取得突破性进展的重要组成部分[4]。

教育领域的知识图谱研究日趋增多，总体而言可将其分为三类，即教育知识图谱、学科知识图谱、课程知识图谱。已有研究中相关内涵特征众说纷纭，以下是研究者整理的代表性观点。有关教育知识图谱的研究中，学者认为教育知识图谱是从知识组织视角出发，通过图结构将培养方案中的课程组织起来，为下游任务做准备[5]；亦有学者认为教育知识图谱能够将互联网海量知识表达成更接近学生认知方式的形式，是一种高效的在线教育资源组织方法[6]。有关学科知识图谱的研究中，学者认为学科知识图谱是根据知识及知识之间的关联关系所形成的逻辑语义关联网，在学科知识图谱的基础上，能够叠加教学问题、教学目标、学习者认知状态，进而生成认知地图[7]，学者认为学科知识图谱不同于教学计划和教学大纲，能够直接反映知识点间联系、专业课程体系并适用于在不同学科间推广[8]。有关课程知识图谱的研究中，学者认为课程知识图谱是一种可视化的知识体系，其以知识点为节点和最小粒度，节点之间的连线代表知识点之间的关系[9]，学者认为课程知识图谱为课程知识及其关系的构建提供了一种高效的技术方法，课程知识与知识图谱节点之间存在同义关系、兄弟关系、先行关系和后继关系[10]。

不难发现，教育知识图谱、学科知识图谱、课程知识图谱尚未形成统一、明确的概念，学者们也未深入辨析教育、学科、课程三者之区别。研究基于已有文献，从定义、内容、结构及用途等四个维度对三者进行了比较分析，结果如表1 所示。同时，研究者基于对教育领域知识图谱的理解对三者的覆盖范围进行了划分，具体如图1 所示。

图1 教育领域的知识图谱覆盖范围辨析

表1 教育领域的知识图谱比较研究

三、连接学习理论的启示

（一）连接学习理论简述

连接学习理论，也被称为连接式学习理论或互联学习理论，最早由加利福尼亚大学欧文分校的人类学教授Mimi Ito 提出。该理论以个人兴趣为中心，通过创造具有学习自主性和创造性的环境，借助信息技术、设备设施、学习平台和数字资源的支持，将个人兴趣和爱好延伸、实践并转化为专业知识和技能，以便与将来从事的行业、职业发展以及学术研究相连接。连接式学习理论的核心思想是通过以下六个要素实现个人兴趣与知识积累、技能培养、学术成果和职业发展等方面的连接：兴趣驱动、网络平台、生产实践、学术导向、同伴互助以及交流共享。通过这些要素，个人能够建立与未来发展相关的联系，并通过现实世界和网络的线上线下互动与特定对象进行连接。

在国外，连接学习理论通常被应用在教育和医学领域。有学者基于连接学习理论为非洲学生构建了一个游戏化学习社区[11]，有学者基于连接学习理论指导实施老年人友好护理，并取得了行之有效的结果[12]。在国内，连接学习理论多被应用在图书馆创客教育方面。有学者基于连接学习理论构建了高校图书馆创客教育的具体模式[13]，有学者借助连接学习理论为学生提供学校到公共图书馆的连接式学习服务，以最大限度满足学生的多元需求[14]。

总之，从连接学习理论的内涵特征来看，其以个人兴趣为出发点，共有6 个特征，分别是兴趣激励、同伴支持、学术导向、共同目标、以生产为中心和开放网络。从国内外相关研究来看，连接学习理论虽在国内外均有研究，却并无学者将其引入知识图谱构建的研究中。研究者在分析后发现其与知识图谱构建的耦合与共鸣程度较高，具有较高的应用价值，因此决定以连接学习理论为基础构建在线课程知识图谱。

（二）连接学习理论对在线课程知识图谱构建的启示

基于连接学习理论的6 个特征及其具体释意，研究者认为其对在线课程知识图谱的构建具有如下启示：

1.在“兴趣激励”方面，连接学习理论强调了学习与兴趣的紧密联系，该理论认为学习者的个人兴趣是学习的重要推动因素。这对在线课程知识图谱的构建具有三方面启示：（1）设计新颖有趣的教学资源。在课程知识图谱的支撑性教学资源的选择上，可以通过学习者问卷调查和数据分析等方式收集学习者的兴趣和需求信息，然后根据这些信息来设计其结构和内容。（2）提供个性化的学习体验，在线课程知识图谱的知识内容应该尽可能地满足不同学习者的兴趣和需求，可以通过对知识内容学习设计个性化学习路径的方式来实现。（3）注重学习者的使用反馈和新需求。在线课程知识图谱应该是一个动态变化的过程，需要不断根据学习者的反馈和需求进行修正和完善。

2.在“以生产为中心”方面，连接学习理论认为学习应面向生产和生活，最终培养学习者适应不同就业环境的技能和终身学习的能力。这对在线课程知识图谱的构建具有两方面启示：（1）知识图谱的构建要适应新时代人才要求。具体来说，知识图谱应当能够为人才培养提供全面、多元的知识背景，并且在实践中具有可操作性。这意味着，在知识元图构建时需要将跨领域、跨文化、跨学科等多方面的知识整合进来，以便更好地满足新时代人才的复杂需求。（2）要立足学生专业培养方案。具体而言， 知识图谱构建首先需要考虑学生所学专业的知识体系，对相关领域内的教学大纲、知识主体、问题体系以及知识间的关系进行建模，并且将这些知识与实践联系起来，以便为学生提供更加贴近专业实际的学习体验。

3.在“共同目标”和“同伴支持”方面，连接学习理论认为将具有共同目标的个体组织在一起，通过相互交流、协作和互补支持，能够更好地激发青少年的学习潜能并提升他们的学习效果。研究者认为共同目标和同伴支持有一定共通之处，因此将两者放在一个部分共同讨论对在线课程知识图谱构建的启示，具体包括三个方面：（1）设计清晰、可量化的学习目标。在线课程知识图谱应该包含清晰、可量化的学习目标，使学习者能够了解他们正在学习什么、为什么要学习以及如何评估他们的学习进度。这样同时也可以帮助学习者更好地理解他们的共同目标并跟踪学习进度。（2）提供共同学习和分享的环境。在线课程知识图谱应该为学习者提供共同学习和分享的机会，例如讨论区、智慧学习空间等，这有助于学习者互相分享自己的探索和研究成果，了解彼此的目标和学习需求，并从其他学习者和教师处获得支持和指导。（3）开展基于问题的学习。在线课程知识图谱应该注重引导学习者进行基于问题的学习，这一方面能够促进学习者自主思考、发现问题并解决问题的能力，进而提高学习者的兴趣、自信心和学习成就感；另一方面，基于问题的学习更有利于学习者间的沟通交流，学习者可以通过社区讨论、头脑风暴等方式共同完成学习。

4.在“学术导向”方面，连接学习理论认为当学习者把学习与学术研究联系在一起, 学习会呈现蓬勃发展之态, 有利于实现其真正的潜力。同时，在《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》中也提到本科课程设计应该增加研究性、创新性、综合性内容。研究性和学术导向有着异曲同工之意，虽然不同类型的在线课程在增加研究性和学术性上有着不同的举措，但强调基本概念和原理是必不可少的部分。这些基础知识是理解更高级概念和原理的重要前提，也是开展更深入、更复杂的学术研究的“基本功”。

5.在“开放网络”方面，连接学习理论认为通过将不同领域的机构和团体联系在一起，利用开放的网络平台，知识的传播和获取变得更加便捷。这种联系使得交流速度和范围更快更广，从而使学习过程更加灵活和富有弹性。这对在线课程知识图谱的构建具有如下启示：（1）联结多个知识源。通过集成多个知识源的数据和资源，把这些信息整合到课程知识图谱中，为学生提供更加丰富、全面的案例资源。例如：可综合利用百度、谷歌、维基百科等知识源，及时捕捉新知识、新技术、新方法，并将其余既有知识体系整合起来，为学生提供实时的信息更新和全球化的视野拓展，掌握学科发展趋势，培养创新思维和判断力。（2）建立课程知识图谱间的联系。依托在线课程平台建立课程知识图谱彼此之间的高效通道，使封闭的单一课程知识图谱向课程知识图谱群汇聚，每个课程知识图谱的具体案例、知识内容等可以被其他课程知识图谱引用，使学生更加深入地理解课程内容，促成教育资源的共享和传承。（3）设计智能搜索引擎。在线课程知识图谱提供了一个完整、系统的课程知识框架，可以为学生和教师提供直观、高效的信息检索和查询方式。通过利用在线课程知识图谱，我们可以基于此设计智能搜索引擎，实现针对性更强、结果更为准确的信息查找。这种智能搜索引擎可以根据学生的需求和搜索历史，推荐适合其水平和兴趣的相关资料和课程资源，让学生更加轻松地获取必要的知识。

四、基于连接学习理论的在线课程知识图谱构建

基于连接学习理论的启示，研究者设计了如图2 所示的在线课程知识图谱。在图2 中，左半部分表示连接学习理论的特征及其对在线课程知识图谱的启示，共有6 个特征，对应12条启示；右半部分是具体的在线课程知识图谱框架，该部分的设计一方面基于连接学习理论的启示，另一方面，借鉴和参考了李振[15]、董晓晓[16]两位曾构建过教育领域知识图谱的学者的观点。研究者将在线课程知识图谱的构建分为“五层级一支持”，包括知识元图构建、学习目标设计、知识内容设计、教学资源设计、基于学习者的反馈及新需求的调整、在线课程知识图谱的支持型工具选择。

图2 “五层级一支持”在线课程知识图谱模型

（一）知识元图构建。正确理解与构建知识元图是在线课程知识图谱构建的第一步，研究者将重设教学大纲、确立知识主体、确立知识间关系以及重构问题体系统称为知识元图构建。在该过程中，新时代人才要求和学生专业培养方案回应了教育教学中“培养什么样的人”和“如何培养人”的核心问题，同时能够厘清图谱的边界和范围，而百度、谷歌、维基百科等知识源可以综合提供有价值的数据和信息。因此，教学大纲和知识主体的设计需要在其指导下完成，进而确立知识间关系及重构问题体系。

（二）学习目标设计。研究者将课程内容按照学习目标的螺旋递升层次分为识记、理解、运用、分析、评价以及创新。在对该部分学习目标划分时，本研究参考了经由Anderson 等人修订后的布鲁姆教育目标分类体系[17]。

（三）知识内容设计。通过将课程内容分解并以知识点的形式呈现，首先，可向上精准对应各等级的学习目标，为学生提供更清晰的学习方向；其次，可通过将不同部分的知识点汇聚，并以问题的形式引导学生学习；最后，可通过构建基于知识点的不同组织形式，为学习者提供个性化的学习路径。

（四）教学资源设计。不同的知识点对应着不同的支撑性教学资源，包括教材、视频、PPT等。学习者在点击某个知识点时，可发现其连接的多个教学资源，通过对教学资源的分析及理解，进而实现对知识点的学习。

（五）基于学习者的反馈及新需求的调整。为保证在线课程知识图谱的应用效果，通过分析学习者的学习反馈、学习数据以及收集学习者的共性需求，可有针对性地对具体的教学资源、知识点、甚至教学大纲和知识主体进行重新调整，以确保知识图谱能够兼顾教学的有效性和以学习者为中心。

（六）在线课程知识图谱的支持性工具选择。研究者在该部分选择了能够提供师生及生生交互功能的智慧学习空间，能够快速检索具体知识点、教学资源等的智能搜索引擎以及能够连接不同课程知识图谱的端口，均是基于连接学习理论的启示而确定。当然，支持性工具也应在教育教学实际应用中，面向师生需求进行更迭和调整，这也是研究者在开展具体实践后需要着重考虑的问题。

五、在线课程知识图谱的质量评价

在线课程知识图谱质量评价是在线课程知识图谱构建过程中不可或缺的环节。然而，作为一种新的质量评价对象，在线课程知识图谱质量评价相关研究相对匮乏。研究团队深度参与了校内在线课程知识图谱的构建工作，并进行了实践研究，对在线课程知识图谱有一定的经验和了解。基于此，参考阚云超等学者提出的示范课课程质量评价参考指标体系[18]以及陈晓彤等学者提出的中小学教师教研能力评价指标体系[19]的框架结构，基于实践分析，研究团队开发了一项在线课程知识图谱质量评价指标体系。该项指标体系旨在全面评估在线课程知识图谱的质量，为其改进和优化提供思路和建议。评价指标体系内容共包括3 个一级维度和8 个二级维度、18 个评价观测点，具体如表2 所示。

表2 在线课程知识图谱质量评价指标体系

六、结语

学习是将外部零散的知识点进行重组和整合，转化为内在有序且结构化的知识框架。如今的在线课程知识图谱可以提供可视化的知识框架以及智能化的学习支持，从外部助力学习者内在的知识建构和深度学习。在数字时代，知识图谱赋能在线课程转型升级之路已逐渐明晰。在线课程知识图谱建设一定要坚守“内容权威、关联准确、迭代优化、学生中心、实用性强”的原则，同时借助人工智能从感知智能迈向认知智能的时代浪潮，尝试将多种智能高效的AI 技术与在线课程知识图谱互融互通，开发出顺应时代和学生需要、高质高效的在线课程知识图谱。