曹 知

(文山學(xué)院信息科學(xué)學(xué)院，云南文山663099)

0 引言

在課程體系中，根據(jù)培養(yǎng)目標進行課程設(shè)置和安排是一個重要的環(huán)節(jié)。除了課時、學(xué)分等因素外，還需要分析課程之間的關(guān)系。教育技術(shù)學(xué)作為一門交叉學(xué)科，課程體系有一定的復(fù)雜性，涉及到教育學(xué)、心理學(xué)、計算機科學(xué)、傳播學(xué)等學(xué)科。各院校辦學(xué)定位及專業(yè)師資環(huán)境不同，開設(shè)專業(yè)時有不同的側(cè)重，課程設(shè)置也有所差異。課程體系的復(fù)雜性、差異性等因素，在實際的課程設(shè)置中依靠主觀判斷難以準確系統(tǒng)確定課程之間的層次關(guān)系。

解釋結(jié)構(gòu)模型法(Interpretive Structural Modeling Method)，簡稱ISM分析法，是Warfield在1973年提出的基于圖論研究社會系統(tǒng)中復(fù)雜要素間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的方法[1]。本文正是利用ISM分析法對文山學(xué)院教育技術(shù)學(xué)本科專業(yè)的課程設(shè)置進行分析和探討，對主要課程的設(shè)置提供一個較為客觀的參考。使用ISM法進行分析時，要經(jīng)過抽出要素、決定要素形成關(guān)系、制作形成關(guān)系圖的基本過程，其主要原理是根據(jù)元素已知的直接關(guān)系挖掘出背后的間接關(guān)系。在實際操作中，核心是將要素及其形成關(guān)系以矩陣形式表示，建立鄰接矩陣，計算出可達矩陣，最后生成層級關(guān)系圖。

1 課程要素抽出及形成關(guān)系確立

1.1 抽取課程要素

文山學(xué)院教育技術(shù)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案，自專業(yè)開設(shè)以來有多次不同程度的調(diào)整。從2011-2017級不斷進行微調(diào)，主要集中在開課學(xué)期和學(xué)時安排方面。同時，由于學(xué)校辦學(xué)定位向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)變，2016級、2017級的培養(yǎng)方案相較之前版本有較大調(diào)整，減少了理論性較強課程的課時和比例，增加了一些實踐性、實用性較強的課程。例如，《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程從必修課程中刪除，《常用軟件使用》等課程列入必修范圍等，這些改變是應(yīng)用型轉(zhuǎn)型中的嘗試，從教師、學(xué)生的反饋來看，還需要不斷的完善。整體來看，歷次調(diào)整原因涉及就業(yè)導(dǎo)向的變化、辦學(xué)定位的轉(zhuǎn)變、本科教學(xué)評估的促進等方面。通過對近七屆的課程計劃進行分析，與專業(yè)教師及學(xué)生探討，最終確定了其中較為穩(wěn)定的專業(yè)必修課程，作為進行ISM分析的基本課程元素。

這些課程分別是：①C程序設(shè)計；②數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；③數(shù)據(jù)庫SQL；④大學(xué)物理及實驗；⑤模擬與數(shù)字電子技術(shù)及實驗；⑥概率與數(shù)理統(tǒng)計；⑦高等數(shù)學(xué)；⑧教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計；⑨教育傳播學(xué)；⑩教育技術(shù)學(xué)導(dǎo)論；教育信息處理；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與教育應(yīng)用；動畫處理技術(shù)；多媒體教學(xué)軟件設(shè)計；信息技術(shù)教學(xué)論；計算機應(yīng)用基礎(chǔ)；計算機組裝與維護；攝像與視頻處理技術(shù)；攝影與圖像處理技術(shù)。為方便分析，后文用課程編號代表相應(yīng)課程。

1.2 確立課程要素之間的形成關(guān)系

解析結(jié)構(gòu)模型法的分析過程是由具體到抽象又回歸具體的過程。將具體的課程抽象化是進行數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，這一步需要分析各課程要素之間的零散形成關(guān)系，將這些關(guān)系通過矩陣表現(xiàn)出來。確定形成關(guān)系時，要考慮不同課程之間的邏輯層次、上下關(guān)系。由零散關(guān)系分析到形成矩陣的過程中，可以使用關(guān)系圖進行過渡，圖與矩陣是互相對應(yīng)的。

由于課程要素較多，互相之間的形成關(guān)系這里不做一一分析，但有一些形成關(guān)系需要根據(jù)實際情況和培養(yǎng)目標充分考慮。在這19門課程中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫的關(guān)系方面，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)對于深層次學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫有一定幫助；教育信息處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與教育應(yīng)用、多媒體教學(xué)軟件設(shè)計、計算機組裝與維護等課程并不是其他課程的直接低級目標。諸如此類的著重分析對于后期生成有效的課程層次結(jié)構(gòu)十分必要，在生成層次結(jié)構(gòu)之后，還可以根據(jù)情況返回這一步重新修正一些關(guān)系。本文在確定形成關(guān)系的過程中，進行過多次往復(fù)修正，最終課程要素之間的形成關(guān)系綜合反映在鄰接矩陣A(表1)中。這一鄰接矩陣反映的是課程之間的直接形成關(guān)系，表示兩門課程之間存在長度為1的通路。

表1 課程元素的直接形成關(guān)系矩陣

2 解析生成層級結(jié)構(gòu)

鄰接矩陣的確立是之后一系列分析的基礎(chǔ)，從課程元素之間的鄰接關(guān)系中挖掘更深層次的關(guān)系是另一項關(guān)鍵內(nèi)容。從圖論角度來看，這一層操作的本質(zhì)是尋找元素之間的其他通路，反映在矩陣上是由鄰接矩陣求解可達矩陣的過程。

2.1 求可達矩陣

可達矩陣的求解，有不同的方法，都具有一定的計算量。本文在由鄰接矩陣A到可達矩陣M的計算中，引入除對角線外其他元素均為0的單位矩陣I，當(dāng)滿足(A+I)≠(A+I)2≠...≠(A+I)k-1=(A+I)k時[1]，可達矩陣M=(A+I)k。具體計算中可以使用Warshell算法來求解[2]，在計算時使用C語言實現(xiàn)，其核心語句如圖1所示。

圖1 求解可達矩陣的算法

最終計算出可達矩陣M(表2)?？蛇_矩陣表示要素之間是否存在通路，這里并不考慮路徑長度。由鄰接矩陣到可達矩陣的轉(zhuǎn)變，挖掘出了課程元素之間的間接形成關(guān)系[3]。

2.2 解析層級關(guān)系

為了生成層級結(jié)構(gòu)，需要先對可達矩陣的數(shù)據(jù)進行分析?？梢杂眉系姆绞教幚?，定義兩個集合R(si)和A(si)，si代表課程元素。R(si)表示從si出發(fā)可能達到的全部要素集合，稱為可達集合。A(si)表示所有可能達到si的要素集合，稱為先行集合[3]。求出層級關(guān)系的過程可以轉(zhuǎn)換成一層層抽出頂級元素的過程，頂級元素的一個最大特征是不能到達自身之外的其他任何元素。表現(xiàn)在集合關(guān)系上，滿足R(si)∩A(si)=R(si)。

根據(jù)可達矩陣M可以得到相應(yīng)的R(si)、A(si)、R(si)∩A(si)三個集合(表3)，下一步是逐層抽出最高層級元素的過程。

表2 可達矩陣M

表3 可達矩陣的R(si)、A(si)與R(si)∩A(si)集合

2.3 生成層級結(jié)構(gòu)

從表3中逐輪尋找滿足R(si)∩A(si)=R(si)的元素，每輪篩選得到的元素均從三個集合中剔除。如第一輪，滿足條件的元素有11、12、14、15，這四個元素是系統(tǒng)中的最頂級元素，將這四個元素記下并從R(si)、A(si)、R(si)∩A(si)這三個集合中刪除。所有元素均被抽出之后，19個元素分成一個五層的結(jié)構(gòu)(表4)，也就形成了19門教育技術(shù)專業(yè)課程的層級結(jié)構(gòu)。

表4 課程元素層級結(jié)構(gòu)

從層級結(jié)構(gòu)可以看出，19門課程中，高等數(shù)學(xué)是最基礎(chǔ)的，教育信息處理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與教育應(yīng)用、多媒體教學(xué)軟件設(shè)計、信息技術(shù)教學(xué)論課程的前驅(qū)課程較多或難度較大。在層級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鄰接矩陣中的直接形成關(guān)系(表1)，可以繪制層級有向圖。在繪制過程中，可以根據(jù)課程要素的實際內(nèi)容，進行必要的分析和研討，確立要素在有向圖中的呈現(xiàn)位置。但是本文中課程要素較多，層級有向圖的直觀性減弱，實用性降低。鑒于課程總體層級已明確，相鄰層之間的關(guān)系更具有參考價值，據(jù)此可以得出相鄰層次之間的關(guān)系圖譜(圖2)，圖中省去了非相鄰層元素之間的關(guān)系。

圖2 課程元素層級結(jié)構(gòu)關(guān)系

由于抽取元素時采取了由頂層到底層的原則，課程元素整體層級優(yōu)先向上層浮動，從而使課程安排更為謹慎。例如，不考慮跨層元素之間關(guān)系的前提下，元素1、10、16其實可以和7一同安排在最底層。如果在最初抽取元素時按照從底層到頂層的順序，1、7、10、16最終會在同一層。綜合考慮嚴謹性和實際操作性，安排課程時，位于低層級的課程開設(shè)時間不能早于高層級的課程。

在安排教學(xué)序列時，處于層級結(jié)構(gòu)低層的課程優(yōu)先，同一層次內(nèi)的課程，直接低級子目標較多的優(yōu)先[4]。比如，最低層的高等數(shù)學(xué)(元素7)應(yīng)是所有課程中最先安排的，最高層的四門課程中，多媒體教學(xué)軟件設(shè)計(元素14)的相鄰層直接子目標有3個，可以先安排。

3 結(jié)語

經(jīng)過ISM法分析，文山學(xué)院教育技術(shù)學(xué)專業(yè)19門必修課程分為五個層級。課程元素層級直接關(guān)系圖中的幾個教學(xué)序列較為清晰反映了基本的學(xué)科體系。其中有一定縱深的教學(xué)序列分別為：7-6-2-3-12(程序設(shè)計)，4-5-17(物理)，10-9-8-14(教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計)，16-19-18-14(媒體技術(shù))。如果更進一步，從元素之間的路徑長度和路徑數(shù)量方面入手，可以更為細致地分析層級之間元素的關(guān)系強弱。當(dāng)然，實際課程安排還要考慮課時量、學(xué)期等因素。

ISM法分析課程體系時，主要涉及課程要素之間的學(xué)習(xí)層級關(guān)系(上下級關(guān)系)，并未將與課程設(shè)置相關(guān)的影響因素都納入考慮范疇，課程設(shè)置問題沒有完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€系統(tǒng)化模型，該方法具有一定的局限性，但對于優(yōu)化課程體系安排依然有其參考價值。這種方法的主要優(yōu)點是，既考慮了課程之間的客觀關(guān)系，又納入了教師和課程規(guī)劃人員的教材觀、課程觀等主觀經(jīng)驗和認識，并實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化、形象化的呈現(xiàn)。