毒理学基础课程领域知识图谱应用现状与成效

摘要：知识图谱呈现了可视化的知识框架，不仅为教师提供了专业化的教学工具，也为学生提供了高效的课程学习方式。文章采用文献和调研的方法，分析毒理学基础课程开设情况及课程知识图谱的研究现况，并探索毒理学基础课程知识图谱应用成效。

关键词：毒理学基础；知识图谱；创建；应用

作为一种工具，知识图谱通过对知识的可视化描述，系统地、有效地呈现了知识及不同知识领域之间的相互联系。在课程建设时，教师将“知识图谱”巧妙引入课程，不仅可以归纳本专业的知识架构，梳理知识点之间的相互关系，还可以增设多元化教学资源，为后续课程应用及实践提供基础。

毒理学基础是公共卫生人才培养的基础课程，兼具理论和实践双重性质。高层次应用型公共卫生人才培养创新项目对毒理学基础课程提出了新的要求，而毒理学基础课程知识体系侧重于基础，缺少多样化、多元化教学目标。课程在教学模式上缺乏创新性，多是被动式的教育，学生的综合素质和能力没有得到充分体现，实践能力也与用人单位的要求相脱节。课程知识图谱能优化课程现有知识体系和教学内容，采用创新的课程改革方法，更好地培养具备高层次应用型人才。因此，探索毒理学基础课程知识图谱的应用十分必要。

一、毒理学基础课程的重要性和开设情况

（一）毒理学基础课程的重要性

毒理学基础课程是预防医学专业学生培养专业课程的基础，也是培养高素质公共卫生专业人才的主要途径。毒理学基础既有基础性课程的内容，又具有应用性课程的性质，还与现实生活紧密关联。当前，新污染物引起的健康问题越来越多，学生掌握卫生毒理学知识对社会的发展具有重要意义，所以卫生毒理学教学备受预防医学本科生教育的关注和重视，而优化毒理学基础课程教学方法，是基础课程教学、育人的必然选择。

（二）毒理学基础课程的开设情况

毒理学基础是预防医学的专业必修课程，经调研，全国设有预防医学专业的高等院校有128所，其中“双一流”和“211”高校37所，占28.9%，在这37所重点院校中均开设有毒理学基础课程，使用的教材以人民卫生出版社出版的《毒理学基础》为主。

毒理学教学改革研究与实践项目组（以下简称项目组）在实际课堂调研及走访学生时，发现毒理学基础课程授课过程中存在诸多问题。

第一，教学内容枯燥，学生兴趣不高。毒理学课本文字繁多，知识琐碎，涵盖大量的专业词汇，内容枯燥、深奥，不易理解，学生缺乏学习兴趣，在课堂上无法跟上教师的教学思路，容易出现玩手机、不参与课堂互动等情况，在课后复习也容易出现理解不透、记不住的现象。

第二，教学时间较短，学生实践不足。由于对毒理学基础课程缺乏重视，多数高校的毒理学基础课程只开设半个学期，课时量明显不足，理论课程课时只来得及讲授毒理学总论，各个靶器官毒理学只能讲解部分章节，导致学生无法全面学习毒理学基础的课程内容。不仅如此，实践环节压缩得更严重，实验课内容深度和广度均不足，学生缺乏实操能力，动手实践能力较弱。

第三，教学目标单一，评价体系缺乏。毒理学基础课程的教学重点仍然在知识的传授上，缺乏价值的延伸，并且课程考核形式缺乏体系式的评价。构建课程知识图谱可以很好地解决以上问题，使课程从抽象的文字变成可视化的图谱，从枯燥的知识变成有逻辑的思维，从知识延伸到价值延伸，从单一变成多元。

二、课程领域知识图谱的研究现况

截至笔者写作之时，在中国知网数据库中，通过主题检索“知识图谱”和“课程”，检索出相关文献1 186篇，从2010年的1篇到2023年253篇，近5年发文量处于持续上升趋势。现阶段知识图谱已应用于20个学科的课程研究中，如图书情报、数字图书馆、计算机、体育、外语、数学、自动化等。医学教育与医学边缘学科有37篇研究与知识图谱有关，其中“毒理学基础”并含“知识图谱”的研究未见。从趋势上看，“知识图谱”的相关研究逐年增加，研究角度和深度在逐年拓展，然而与医学相关课程的研究相对较少，特别是毒理学相关课程中未见应用。知识图谱在其他领域的成功应用给毒理学基础教学提供了宝贵的经验与提示。

三、创建毒理学基础课程领域知识图谱

毒理学基础作为预防医学专业一门主干课程，兼具基础和应用两大特性，主要内容是通过遗传学、分子生物学、生物化学等分子生物学相关技术及管理学等学科知识，使学生掌握外源化学物对机体的损害、安全性评价和危险性分析知识。“知识图谱”的构建可以对现有知识体系进行再认识、再整理，也能通过多学科交叉融合，优化现有课程知识体系，增设实践、应用、案例、思政等方面的课程内容，为更好地培养具有高层次应用型公共卫生人才服务。

四、知识图谱应用

（一）知识图谱应用成效

2024年1月，项目组收集了74名预防医学本科五年级学生的调查问卷，44.59%的学生听说过知识图谱但没有使用过，32.43%的学生听说并使用过知识图谱的方法。94.59%的学生反馈以知识图谱的方法在学习中具有帮助，77.03%的学生反馈知识图谱能够帮助组织碎片化的知识点，71.62%的学生反馈知识图谱能够帮助记忆知识点，40.54%学生反馈知识图谱能够调动学习兴趣，71.63%的学生反馈会在课后复习和考前使用知识图谱，86.49%的学生希望教师能够在课程中增加知识图谱。

对于五年制的预防医学学生而言，毒理学基础课程是他们接触的第一门预防医学专业课程，该课程往往开设在大学四年级下学期，而此时学生面临毕业、考研、找工作的压力，更希望能够通过高效的学习方法掌握更多的专业知识，这对教师提出了更高的要求和挑战。知识图谱的学习方法在医学生的知晓度还有待提高，学生对方法的需求集中在提高兴趣和知识点的可记忆上。因此，知识图谱的构建应满足学生对可视化的需求，避免枯燥乏味的内容，同时提炼知识点，以点带面，以面带全，将知识点更有逻辑地串联起来，提高知识点的可记忆性，帮助学生更快、更好地掌握知识点。

（二）可视化课程结构

知识图谱能够辅助教师全方位进行课程建设，将知识点条理化、纲领化、结构化，从而帮助学生积累知识，使得学生更有逻辑、有条理地学习，合理安排学习进度和制订学习方案。

现阶段，大多数高校课程上课模式为一门课由多个教师分章节授课，相比于一门课从头到尾都由一名教师讲授，多个教师分章节授课会存在内容割裂，前后没有关联的情况，学生对课程缺乏整体观，不利于学科交叉、学科融合及应用型人才的培养。知识图谱能帮助教师一目了然地找到关联点，很好地解决这种问题。在课程讲授的过程中，教师借助知识图谱，能引导学生更好、更快地理解和吸收新的知识。

例如，在第一部分毒理学总论中讲授“毒作用机制及毒作用影响因素”这一课时，教师能够在知识图谱中梳理出毒物在机体产生毒作用的过程，即“毒物转运/转化终毒物靶分子结合生物学作用毒作用”，形成可视化的过程图，而在第二部分靶器官毒理学的分章节讲授“损伤机制”这一课时，教师能及时对应第一部分的整体规律，帮助学生更好地理解毒理学总论的内容，同时使学生更有逻辑地记住分章节的知识点。

（三）网络化知识内容

为了应对新课程改革的要求，在知识图谱的构建过程中，教师应体现出立体的知识体系。教师可以通过对知识、资料的归纳、整理或加工，将碎片化的知识转化为全面的知识网络，通过思政、实验、实践、政策、案例的融入，使知识图谱网络化、立体化。例如，教师在理论知识中牵引实践案例和思政元素，让案例和思政元素伴随着知识点展开，这样的知识图谱就能将分散在不同章节的理论知识通过实践案例有机串联起来。

（四）多模态、多学科知识库

现有医学知识图谱大多还是以文本形式呈现，形式单一，未来可以联合声音、图片、视频影像、网页、文献等大规模、多模态的资源，构建立体化的知识图谱。知识图谱也能呈现多学科交叉融合点，利用人工智能技术构建大规模多学科交叉的知识库。特别是在实践课程中，教师为学生提供扫码可观看的操作技术视频，能够让学生更加直观地理解方法，也能更快速地记住知识点。提供可读可听的知识图谱，让学生不仅能够看，还能听，边看边听边学，多方面拓展知识点。

毒理学基础是卫生毒理学的基础学科，更是公共卫生相关专业的基础学科，可以延伸支持营养毒理学、环境毒理学、职业毒理学、流行病学毒理学等公共卫生相关领域。因此，毒理学基础要求教师在知识图谱的构建过程中将多学科交叉点进行融合和展示。这就需要教师有更高的站位、更广泛的知识储备，绘制出高水平的知识图谱。知识图谱的绘制不仅体现了毒理学基础这门课程的重要性，还为学生在今后学习预防医学相关课程打下良好的基础。

五、结语

综上所述，知识图谱在毒理学基础课程教学上的应用是必要的，只有如此，才能保证卫生毒理学基础课程的教学符合行业要求，也才能为社会培养出高质量的公共卫生人才，对于知识图谱在毒理学基础课程中应用的探索和研究具有重要意义。如何做好知识图谱的设计、筛选、构建和使用，需要卫生毒理学专业教师共同的努力，从而保障知识图谱能够更好地为教学服务，取得更好的成果，为教育行业的长远发展作出贡献。

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基金项目：郑州大学教育教学改革研究与实践项目“‘新医科’目标下卫生毒理学课程知识图谱研究与建设”，项目编号：2023ZZUJGXM223。

（作者单位：郑州大学公共卫生学院）