任遠(yuǎn)紅

摘 要：目前，各微課程學(xué)習(xí)平臺存在課程知識結(jié)構(gòu)化差、學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程掌控缺乏可視化數(shù)據(jù)支撐、學(xué)習(xí)結(jié)果評價不全面等問題，而知識地圖能夠?qū)崿F(xiàn)知識點及其關(guān)系的可視化表示，促進(jìn)隱性知識顯性化表征，為在線學(xué)習(xí)活動分析及學(xué)習(xí)效果評估提供有效保證。鑒于知識地圖的上述特點，提出了基于知識地圖構(gòu)建微課程學(xué)習(xí)體系的解決思路，并詳細(xì)分析了知識地圖在可視化學(xué)習(xí)各個環(huán)節(jié)中的具體應(yīng)用，以期為微課程學(xué)習(xí)可視化設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：知識地圖；微課程；在線學(xué)習(xí)評估；可視化

中國分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）06-0023-03

一、引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展和智能移動終端的普及，微課、MOOC、SPOC等新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式極大地改變了我們傳統(tǒng)的教學(xué)模式，其中，微課以其短小精悍、適合碎片化學(xué)習(xí)等特點受到越來越多的關(guān)注。眾多不同行業(yè)的學(xué)者給出了各自關(guān)于微課的定義[1]，本文中采用蘇州市電教館原館長金陵關(guān)于微課程的定義：微課程是將原課程按照學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律，分解成為一系列具有目標(biāo)、任務(wù)、方法、資源、作業(yè)、互動與反思等在內(nèi)的微型課程體系。

對目前在線學(xué)習(xí)平臺上的微課程進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)微課程只是單個或多個零碎知識點的視頻及其組合資源的堆積，課程知識點缺乏結(jié)構(gòu)性組織，整個教學(xué)過程缺乏可視化數(shù)據(jù)來指導(dǎo)學(xué)習(xí)者的“學(xué)”和教師的“教”。在這種模式下，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為缺乏引導(dǎo)，不利于知識的重構(gòu)和應(yīng)用；教師缺乏可視化的數(shù)據(jù)為個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)和進(jìn)一步的決策提供參考，而知識地圖正好彌補了以上缺點，為可視化學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)提供了一種有效的途徑。

二、 知識地圖簡介

英國情報學(xué)家布魯克斯基于情報學(xué)理論首次提出知識地圖（Knowledge Map）的概念[2]。許多專家學(xué)者從不同的角度對知識地圖進(jìn)行了分類和定義，本文中的知識地圖參考了文獻(xiàn)[3]的描述：知識地圖是一種以可視化方式展現(xiàn)的顯性化、結(jié)構(gòu)化的知識關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，具有知識管理、學(xué)習(xí)導(dǎo)航和學(xué)習(xí)評估等功能。有研究表明，在學(xué)習(xí)文本材料時，使用知識地圖在客觀認(rèn)知和主觀情感方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式[4]；Shaw研究在e-learning的學(xué)習(xí)方式下獲取知識和技能以完成特定的ADO.NET程序，通過兩組實驗結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)：基于知識地圖的實驗組在學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)、學(xué)習(xí)滿意度和計算機自我效能方面都勝過基于瀏覽器方式學(xué)習(xí)的實驗組[5]。

目前，在在線學(xué)習(xí)領(lǐng)域，知識地圖的研究已由探討性的方法研究轉(zhuǎn)向?qū)嶋H構(gòu)建技術(shù)?？珊箤W(xué)院基于Google地圖的接口對其練習(xí)題系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，生成了二維知識地圖。學(xué)生的答題數(shù)、正確數(shù)、錯誤數(shù)、連續(xù)正確數(shù)以及答題總時長都記錄在單元格中，教師能夠直觀地了解到學(xué)生遇到的困難，從而進(jìn)行個性化的輔導(dǎo)。

三、 基于知識地圖的微課程學(xué)習(xí)體系構(gòu)建

1.學(xué)科知識地圖構(gòu)建

ODonnell（1994） 指出垂直的知識地圖能更好的提升學(xué)習(xí)成績[6]。鑒于目前國內(nèi)微課平臺開設(shè)的課程基本是針對中小學(xué)的，本文以初中物理新人教版八年級課本為例，嘗試給出構(gòu)建基于垂直方向知識地圖的微課程學(xué)習(xí)體系的思路。

知識地圖的構(gòu)建有三步構(gòu)建法、四步構(gòu)建法、五步構(gòu)建法等多種方法，其中最關(guān)鍵的幾個環(huán)節(jié)：知識點的確定、知識點之間關(guān)系的建立、知識地圖的可視化設(shè)計以及知識地圖的動態(tài)更新[7]。構(gòu)建微課程的知識地圖時應(yīng)遵循如下幾個原則：（1）充分考慮學(xué)習(xí)者的需求；（2）體現(xiàn)“微”特征：從微課程的本質(zhì)出發(fā)，以“微”角度來進(jìn)行總體分析和設(shè)計；（3）個性化：根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識背景、學(xué)習(xí)風(fēng)格及學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)，構(gòu)建基于學(xué)習(xí)者的個性化學(xué)習(xí)地圖；（4）動態(tài)性、可擴展性：能夠?qū)崟r更新學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)度、掌握情況等可視化數(shù)據(jù)，方便教師根據(jù)學(xué)習(xí)者的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行課程內(nèi)容的優(yōu)化與調(diào)整。

知識點需要該知識領(lǐng)域內(nèi)的專家團隊協(xié)助該課程的授課教師一起對本課程進(jìn)行研究后提取出來，可參考教材的章、節(jié)、知識點進(jìn)行概念抽取，同時全面把握各個知識點在整個課程體系中的定位以及各知識點之間的關(guān)系，因此，先要建立整個學(xué)科的知識地圖。如圖1為初中物理學(xué)科體系知識地圖示例，包含如下幾個基本要素：

（1）知識點的結(jié)構(gòu)化展示。根據(jù)學(xué)科、教材、章、節(jié)、聚合知識點、基本知識點的形式展現(xiàn)整個學(xué)科領(lǐng)域知識點全貌。點擊某個知識點左上角的 + 可展開該知識點。同時，通過類似Google地圖的分層展示方式，實現(xiàn)對知識點的局部放大與縮小以及知識點的拖動。

（2）知識點屬性的描述。知識地圖中應(yīng)能顯示知識點的具體信息，例如學(xué)習(xí)者鼠標(biāo)停留在某個知識點上時，顯示該知識點的相關(guān)屬性（名稱、描述、重要度、學(xué)習(xí)目標(biāo)、關(guān)鍵字、主要內(nèi)容等）?？筛鶕?jù)關(guān)鍵字進(jìn)行全局知識點的搜索和定位。知識點的重要度可通過節(jié)點的邊框顏色來區(qū)分。

（3）知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系。根據(jù)知識點之間的聯(lián)系，提取出四種關(guān)系：包含、類型、前驅(qū)、關(guān)聯(lián)。例如學(xué)習(xí)“速度”知識點時最好先了解其前驅(qū)知識點“長度和時間的測量”，“運動”和“速度”這兩個關(guān)聯(lián)的知識點最好參照學(xué)習(xí)?？缯鹿?jié)的知識點之間也可能存在一定的聯(lián)系。通過知識點之間關(guān)系的構(gòu)建和展示，指導(dǎo)學(xué)習(xí)者有選擇性地進(jìn)行知識點的學(xué)習(xí)，更好的梳理學(xué)習(xí)路徑，減少學(xué)習(xí)過程中的迷茫與焦慮。

（4）知識點相關(guān)的資源素材。知識地圖上還應(yīng)提供學(xué)習(xí)資源的鏈接，方便學(xué)習(xí)者快速進(jìn)入知識點的學(xué)習(xí)。點擊知識點下方的 ，可以進(jìn)入視頻的學(xué)習(xí)，視頻時間按照微課設(shè)計原則控制在8-10分鐘以內(nèi)。點擊 和 ，可分別進(jìn)入知識點的討論和測驗。教師可根據(jù)實際教學(xué)需要，將其它形式的學(xué)習(xí)活動嵌入到知識點的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中。

2.學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)的挖掘

課程知識包括顯性課程資源（視頻、學(xué)習(xí)素材、題庫等）與隱性課程信息（學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動機、學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)經(jīng)驗等），知識地圖不僅可以用于顯性知識的管理，還可用于隱性知識的管理。學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)度數(shù)據(jù)，可以通過分析挖掘?qū)W習(xí)者學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，例如登錄次數(shù)、學(xué)習(xí)時間積累、作業(yè)測驗的完成情況等得出，其計算規(guī)則由教師確定，例如對于葉子節(jié)點（即基本知識點），學(xué)習(xí)進(jìn)度100% = 完成視頻的學(xué)習(xí)+參與討論的有效次數(shù)不少于3次+完成作業(yè)+完成測驗；對于聚合知識點，根據(jù)該知識點及其各子節(jié)點的學(xué)習(xí)完成情況確定。學(xué)習(xí)者可查看知識點學(xué)習(xí)詳情，根據(jù)提示繼續(xù)未完成的學(xué)習(xí)。

對于教師，需要了解每個學(xué)習(xí)者在各個知識點的學(xué)習(xí)狀態(tài)，以便對班級所有學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行整體分析與評估。教師知識地圖與學(xué)習(xí)者知識地圖類似，這里的進(jìn)度是本班所有學(xué)習(xí)者完成該知識點的學(xué)習(xí)情況。如圖2所示，教師可以查看某個知識點上的具體學(xué)習(xí)進(jìn)度數(shù)據(jù)。通過該表，教師可以發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)度較慢的學(xué)習(xí)者，有針對性的采取相應(yīng)措施如學(xué)習(xí)督促、單獨輔導(dǎo)等。

除了上述學(xué)習(xí)進(jìn)度相關(guān)數(shù)據(jù)外，通過跟蹤挖掘?qū)W習(xí)者的其它學(xué)習(xí)行為可以獲得一些潛在的信息，例如可參考陳方華等[8]在其文章中提到的Sheard等開發(fā)的ViSION可視化學(xué)習(xí)工具，對web日志中導(dǎo)航行為記錄進(jìn)行分析，生成學(xué)習(xí)者基于整個課程的知識點學(xué)習(xí)軌跡。根據(jù)學(xué)習(xí)者的個性化學(xué)習(xí)特征，結(jié)合知識點學(xué)習(xí)軌跡以及知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源、自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑的精確推送。

3.學(xué)習(xí)結(jié)果評價體系

在微課程學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)時間、知識點學(xué)習(xí)順序的選擇、學(xué)習(xí)資源的利用方式等方面存在很大的自由空間，在這種不同于傳統(tǒng)課堂的學(xué)習(xí)方式下，學(xué)習(xí)者往往不清楚自己對于知識的掌握情況。目前，大多數(shù)在線學(xué)習(xí)平臺通過測驗來了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，這種方式的缺點一是評價主體單一，往往僅限于教師；二是評價結(jié)果不能精確到知識點。在基于知識地圖的微課程學(xué)習(xí)體系中，借助已建立的知識地圖框架，可以建立基于知識點的多元化評價系統(tǒng)。

首先，評價主體應(yīng)當(dāng)包括學(xué)習(xí)者自身、同伴、授課教師團隊；其次，評價內(nèi)容也應(yīng)是多元化的，除了傳統(tǒng)的包括作業(yè)、測驗得分等在內(nèi)的學(xué)習(xí)成績評價模塊外，還應(yīng)包括其它維度的評價模塊，例如學(xué)習(xí)態(tài)度評價模塊：包括學(xué)習(xí)者登錄系統(tǒng)次數(shù)、知識點累計學(xué)習(xí)時間等評價項；學(xué)習(xí)活動評價模塊：包括學(xué)習(xí)內(nèi)容完成情況、參與討論交流的情況、提問以及主動答疑情況等評價項；學(xué)習(xí)貢獻(xiàn)評價模塊：學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容的反饋建議、學(xué)習(xí)資源的分享與傳播等評價項。評價項數(shù)據(jù)的來源是多層次的，包括來自學(xué)習(xí)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)以及同伴、學(xué)習(xí)者自身、教師等多角度的主動或被動反饋的信息。

教師選定評價模塊，制定各模塊的評價規(guī)則，構(gòu)成知識點及整個課程的評價體系?？梢越梃b萬海鵬等[9]提出的知識點掌握狀態(tài)計算公式來構(gòu)建學(xué)習(xí)評價體系。學(xué)習(xí)者在知識地圖上的每個知識點的學(xué)習(xí)得分為與該知識點關(guān)聯(lián)的各個評價模塊的得分總和，而每個評價模塊的得分為該模塊各評價項的得分之和。具體的計算公式如下：

Score（Ki）=（Score（Mj）*Mwj）（1）

Score（Mi）=（Score（Ik）*Mwk）（2）

其中，Score（Mj）為學(xué)習(xí)者在基本知識點Ki上的評價模塊Mj上的得分，Mωj為該評價模塊的權(quán)重；Score（Ik）為學(xué)習(xí)者在評價模塊Mj上的評價項目Ik上的得分，Iωk為該評價項目的權(quán)重。用上述公式計算出各單個知識點的得分后，對于學(xué)習(xí)者在聚合知識點上的學(xué)習(xí)得分，用其本身及其子節(jié)點的加權(quán)得分之和來計算，其計算公式類似公式（1）。

學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)評價結(jié)果需要直觀地展示在知識地圖上，將學(xué)習(xí)者對于知識點的掌握水平根據(jù)上述計算的分?jǐn)?shù)進(jìn)行分類，比如分成三類：較好（分?jǐn)?shù)大于80分）、一般（成績介于60-80分之間）、較差（成績低于60分），然后以三種不同的顏色來填充學(xué)習(xí)者知識地圖上對應(yīng)的節(jié)點，以便學(xué)習(xí)者及時了解學(xué)習(xí)過程中的薄弱環(huán)節(jié)。同時，將學(xué)習(xí)者在某個知識點上的掌握情況數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總后以餅圖或柱形圖等方式展現(xiàn)在教師知識地圖上，方便教師反思教學(xué)設(shè)計。

四、結(jié)語

知識地圖能夠?qū)崿F(xiàn)隱性認(rèn)知結(jié)構(gòu)的顯性化表征、顯性知識的結(jié)構(gòu)化及可視化表示，基于知識地圖將微課程學(xué)習(xí)中的用戶模型、學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)及學(xué)習(xí)結(jié)果可視化，可以幫助學(xué)習(xí)者梳理知識點之間的關(guān)系，有效實現(xiàn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重構(gòu)。同時，教師對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況把握有了具體、細(xì)節(jié)的可視化數(shù)據(jù)支撐，有利于其做出客觀、全面的評價。如何基于知識地圖構(gòu)建協(xié)作性可視化學(xué)習(xí)環(huán)境，促使學(xué)習(xí)者、教師共同參與知識的構(gòu)建，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中的主體地位，挖掘?qū)W習(xí)過程中產(chǎn)生的隱性數(shù)據(jù)并結(jié)合可視化工具進(jìn)行展示，以更加有效的方式促進(jìn)知識的記憶、理解、重組、建構(gòu)、應(yīng)用和創(chuàng)新，仍是值得研究的課題。

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（編輯：郭桂真）