秦文釗 沈宇凱

摘要：在新時(shí)代背景下，提升本科教育質(zhì)量、推進(jìn)國(guó)際化認(rèn)證和全球一流大學(xué)建設(shè)成為了教育改革的重要方向。本文針對(duì)當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，提出了基于“知識(shí)圖譜+可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖”的《運(yùn)籌學(xué)》課程建設(shè)路徑。通過構(gòu)建“三層”循序漸進(jìn)的任務(wù)鏈并利用知識(shí)圖譜進(jìn)行可視化處理，旨在降低學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知負(fù)荷，提升自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率，使得教學(xué)更加高效、直觀。

關(guān)鍵詞：課程建設(shè)；任務(wù)鏈；可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖；知識(shí)圖譜；教學(xué)改革

引言

在新時(shí)代國(guó)家振興本科教育的背景下，提高本科教育質(zhì)量、推進(jìn)國(guó)際化認(rèn)證和全球一流大學(xué)建設(shè)成為了教育改革的重要方向?！哆\(yùn)籌學(xué)》作為我校工程造價(jià)專業(yè)的專業(yè)核心課程，其教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和未來的職業(yè)發(fā)展。然而，當(dāng)前《運(yùn)籌學(xué)》課程教學(xué)中存在諸多問題，如課程過分強(qiáng)調(diào)理論推導(dǎo)、輕視實(shí)踐應(yīng)用，人才培養(yǎng)目標(biāo)與社會(huì)實(shí)際需求脫節(jié)，師資缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力等^[1]。因此，探索新的課程建設(shè)路徑，解決這些問題，提升《運(yùn)籌學(xué)》課程的教學(xué)質(zhì)量，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

對(duì)照CEEAA制定的國(guó)家工程專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)，與《運(yùn)籌學(xué)》課程對(duì)應(yīng)的主要畢業(yè)要求包括問題分析能力、問題研究能力和團(tuán)隊(duì)合作能力^[2-3]。這些要求促使了《運(yùn)籌學(xué)》課程的重新建設(shè)與教學(xué)改革。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往難以有效滿足這些要求。因此，本研究提出基于“知識(shí)圖譜+可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖”的課程建設(shè)路徑，旨在通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)和可視化設(shè)計(jì)的方式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，促進(jìn)理論與實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和素養(yǎng)。

一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的研究起步較早，該教學(xué)法主要基于建構(gòu)主義理論，強(qiáng)調(diào)在“做中學(xué)”，即讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中進(jìn)行學(xué)習(xí)。從杜威的實(shí)用主義教育理念開始，這種教學(xué)方法逐漸在語言教學(xué)中得到應(yīng)用^[4]。然而，盡管國(guó)外對(duì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的研究較為活躍，但將其應(yīng)用于理工科課程教學(xué)的研究仍相對(duì)較少。特別是在課程建設(shè)中，從學(xué)生視角出發(fā)，將課程中的任務(wù)進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，形成一個(gè)符合學(xué)生認(rèn)知過程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究更是罕見。

知識(shí)圖譜的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀呈現(xiàn)出日益活躍和深入的趨勢(shì)。在國(guó)外，特別是在歐美地區(qū)，知識(shí)圖譜的研究已經(jīng)取得了顯著的成果^[5]，其應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了智能搜索、智能問答、推薦系統(tǒng)、自然語言處理等多個(gè)領(lǐng)域。許多知名的科技公司和研究機(jī)構(gòu)都在積極投入知識(shí)圖譜的研究和應(yīng)用。這些研究不僅推動(dòng)了知識(shí)圖譜技術(shù)的發(fā)展，也進(jìn)一步提升了人工智能的智能化水平^[6]。

國(guó)內(nèi)對(duì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的研究始于20世紀(jì)90年代，主要集中在一線教育工作者中，研究領(lǐng)域以外語教學(xué)和信息技術(shù)教學(xué)為主。不同學(xué)者在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的具體操作過程上存在差異，但都普遍認(rèn)為該教學(xué)法以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)任務(wù)情境的創(chuàng)設(shè)和小組協(xié)作，新知識(shí)隱含在具有代表性的任務(wù)中^[7]。然而，與國(guó)外研究相似，國(guó)內(nèi)研究也主要集中在單一教學(xué)環(huán)節(jié)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用^[8]，很少有教師能將整個(gè)課程的所有知識(shí)，納入一條“任務(wù)鏈”中，從易到難，從外圍到核心，形成一套系統(tǒng)的模式。并且針對(duì)課程任務(wù)，也沒有進(jìn)行“可視化”的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生了解每個(gè)階段的任務(wù)、需要解決的問題、需要學(xué)習(xí)的概念，需要達(dá)成的目標(biāo)。

在國(guó)內(nèi)，知識(shí)圖譜的研究也得到了廣泛的關(guān)注和支持。許多高校和研究機(jī)構(gòu)都在積極開展知識(shí)圖譜的相關(guān)研究，涵蓋了知識(shí)表示、知識(shí)推理、知識(shí)獲取等多個(gè)方面^[9]。同時(shí)，一些國(guó)內(nèi)的大型科技公司也在積極探索知識(shí)圖譜在商業(yè)化應(yīng)用中的可能性^[10]。

對(duì)于可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖的《運(yùn)籌學(xué)》課程建設(shè)路徑探索來說，知識(shí)圖譜的研究現(xiàn)狀提供了有力的支持和啟示。首先，知識(shí)圖譜的可視化技術(shù)可以為《運(yùn)籌學(xué)》課程中的任務(wù)鏈提供直觀、清晰的展示方式，幫助學(xué)生更好地理解和把握課程的結(jié)構(gòu)和脈絡(luò)。其次，知識(shí)圖譜的推理和關(guān)聯(lián)分析技術(shù)也可以為《運(yùn)籌學(xué)》課程中的任務(wù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供幫助。此外，隨著知識(shí)圖譜技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其在《運(yùn)籌學(xué)》課程中的應(yīng)用也將更加廣泛和深入。未來，我們可以期待看到更多基于知識(shí)圖譜的智能化教學(xué)工具和方法出現(xiàn)，為《運(yùn)籌學(xué)》課程的教學(xué)提供更加高效、便捷和個(gè)性化的支持。

二、知識(shí)圖譜+可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖在《運(yùn)籌學(xué)》課程建設(shè)中的應(yīng)用

針對(duì)《運(yùn)籌學(xué)》課程教學(xué)中存在的問題和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，本研究提出基于“知識(shí)圖譜+可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖”的課程建設(shè)路徑。

“可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖”的設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段：第一階段，將任務(wù)分解為三層漸進(jìn)的“任務(wù)鏈”。第一層為“單元驅(qū)動(dòng)”，包含運(yùn)籌學(xué)的理論知識(shí)，為模塊任務(wù)鋪平道路；第二層為“模塊驅(qū)動(dòng)”，它是對(duì)上一層理論知識(shí)的整合與簡(jiǎn)單應(yīng)用；第三層為“課程驅(qū)動(dòng)”，解決工程行業(yè)中的實(shí)際問題，為未來崗位做好準(zhǔn)備。第二階段，遵循布魯姆提出的六個(gè)認(rèn)知層次，設(shè)計(jì)“可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖”使每個(gè)模塊任務(wù)的結(jié)果“透明化”，即以圖表和地圖的形式記錄每個(gè)階段工作的結(jié)果，幫助學(xué)生了解每個(gè)階段的任務(wù)、需要解決的問題、需要學(xué)習(xí)的概念，從而有效提高學(xué)習(xí)效率，同時(shí)對(duì)行業(yè)流程有一個(gè)透徹的了解。同時(shí)驅(qū)動(dòng)地圖符合工科生的學(xué)習(xí)和思考習(xí)慣。

（一）構(gòu)建“三層”循序漸進(jìn)的任務(wù)鏈

根據(jù)《運(yùn)籌學(xué)》課程的知識(shí)體系和教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)“三層”循序漸進(jìn)的任務(wù)鏈，見圖1。第一層為基礎(chǔ)任務(wù)層，旨在幫助學(xué)生掌握基本概念和原理；第二層為“模塊驅(qū)動(dòng)”任務(wù)層，通過實(shí)際案例分析，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力；第三層為“課程驅(qū)動(dòng)”創(chuàng)新任務(wù)層，引導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)新性研究和探索。每個(gè)層次的任務(wù)都緊密圍繞課程目標(biāo)，形成一個(gè)有機(jī)整體。

（二）任務(wù)的可視化設(shè)計(jì)

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，知識(shí)圖譜作為一種有效的知識(shí)表示和可視化工具，逐漸在教育領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在理工科課程教學(xué)中，任務(wù)鏈作為一種重要的教學(xué)組織方式，對(duì)于引導(dǎo)學(xué)生逐步深入學(xué)習(xí)和理解課程內(nèi)容具有重要意義。然而，傳統(tǒng)的任務(wù)鏈展示方式往往較為抽象和復(fù)雜，不利于學(xué)生的理解和應(yīng)用。因此，我們提出利用知識(shí)圖譜實(shí)現(xiàn)任務(wù)鏈的可視化過程，以期提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

1.知識(shí)圖譜與任務(wù)鏈的結(jié)合

知識(shí)圖譜是一種基于圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于表示實(shí)體、概念及其之間的關(guān)系。我們需要確定任務(wù)鏈中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和關(guān)系。這包括識(shí)別出每個(gè)任務(wù)的主要概念、知識(shí)點(diǎn)以及它們之間的邏輯關(guān)系，如因果關(guān)系、包含關(guān)系、并列關(guān)系等。這些節(jié)點(diǎn)和關(guān)系將構(gòu)成知識(shí)圖譜的基礎(chǔ)。通過將任務(wù)鏈中的任務(wù)、概念等實(shí)體以及它們之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行圖形化表示，可以形成任務(wù)鏈的知識(shí)圖譜，有助于學(xué)生更好地理解任務(wù)鏈的構(gòu)成和邏輯關(guān)系。

2.任務(wù)鏈知識(shí)圖譜的構(gòu)建

構(gòu)建任務(wù)鏈知識(shí)圖譜是一個(gè)系統(tǒng)且精細(xì)的過程，它要求深入研究任務(wù)鏈的結(jié)構(gòu)與內(nèi)涵，并準(zhǔn)確地將其轉(zhuǎn)化為可視化的圖形表示。以下是構(gòu)建任務(wù)鏈知識(shí)圖譜的主要步驟：

首先，進(jìn)行任務(wù)鏈分析。這一步驟至關(guān)重要，需要對(duì)任務(wù)鏈進(jìn)行全面而深入的分析，明確任務(wù)鏈的總體目標(biāo)、各個(gè)任務(wù)之間的邏輯關(guān)系以及每個(gè)任務(wù)的具體要求和特點(diǎn)，為后續(xù)的知識(shí)圖譜構(gòu)建提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

接下來，進(jìn)行實(shí)體與關(guān)系的抽取。從任務(wù)鏈中識(shí)別并提取出關(guān)鍵的實(shí)體和關(guān)系，這些實(shí)體包括具體的任務(wù)、涉及的概念、知識(shí)點(diǎn)等，而關(guān)系則反映了這些實(shí)體之間的依賴、關(guān)聯(lián)、先后順序等邏輯聯(lián)系。這一過程需要運(yùn)用領(lǐng)域知識(shí)和文本處理技術(shù)，確保提取的實(shí)體和關(guān)系準(zhǔn)確、全面。

隨后，進(jìn)入圖譜繪制階段。利用專業(yè)的知識(shí)圖譜繪制工具，將提取出的實(shí)體和關(guān)系進(jìn)行圖形化表示，形成直觀、清晰的任務(wù)鏈知識(shí)圖譜。在繪制過程中，需要注重圖譜的布局、節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)以及關(guān)系的可視化表達(dá)，使圖譜既能夠準(zhǔn)確反映任務(wù)鏈的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，又具有良好的可讀性和美觀性。

最后，進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整。根據(jù)實(shí)際需求和學(xué)習(xí)者的反饋，對(duì)構(gòu)建好的任務(wù)鏈知識(shí)圖譜進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。這包括對(duì)圖譜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整、對(duì)節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行補(bǔ)充或修正、對(duì)關(guān)系的表達(dá)進(jìn)行完善等。通過不斷地優(yōu)化和調(diào)整，可以使任務(wù)鏈知識(shí)圖譜更加符合學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)習(xí)需求，提高其實(shí)用性和有效性。

通過以上步驟，可以構(gòu)建出一個(gè)完整、準(zhǔn)確、實(shí)用的任務(wù)鏈知識(shí)圖譜，為《運(yùn)籌學(xué)》等理工科課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)提供有力的支持。這一知識(shí)圖譜不僅有助于學(xué)生準(zhǔn)確地理解和把握任務(wù)鏈的整體結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系，還能夠?yàn)榻處煹慕虒W(xué)設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)評(píng)估提供有益的參考。

3.知識(shí)圖譜的交互功能的實(shí)現(xiàn)以及學(xué)習(xí)平臺(tái)的嵌入

為了進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果，可以利用知識(shí)圖譜的交互功能，并將其嵌入到在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中。

首先，為知識(shí)圖譜中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)添加豐富的交互元素。點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)時(shí)，學(xué)生可以查看詳細(xì)的任務(wù)描述、學(xué)習(xí)資料或相關(guān)案例，幫助他們深入理解任務(wù)要求和背景知識(shí)。此外，還提供了縮放、拖拽、搜索等交互操作，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的需求靈活瀏覽和探索圖譜，快速定位感興趣的知識(shí)點(diǎn)或任務(wù)。

其次，注重知識(shí)圖譜的動(dòng)態(tài)更新和個(gè)性化推薦功能。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和反饋，知識(shí)圖譜能夠?qū)崟r(shí)更新任務(wù)狀態(tài)，顯示已完成、進(jìn)行中或待完成的任務(wù)。同時(shí)，基于學(xué)生的學(xué)習(xí)歷史和興趣偏好，知識(shí)圖譜還能推薦相關(guān)的學(xué)習(xí)資源和拓展任務(wù)，幫助他們拓寬知識(shí)視野，提升學(xué)習(xí)效果。

最后，將繪制好的知識(shí)圖譜無縫嵌入到在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中，如“學(xué)習(xí)通”等，為學(xué)生提供便捷的學(xué)習(xí)途徑。學(xué)生只需登錄學(xué)習(xí)平臺(tái)，即可隨時(shí)訪問知識(shí)圖譜，查看任務(wù)鏈的整體結(jié)構(gòu)和每個(gè)任務(wù)的具體內(nèi)容，見圖2。

（三）實(shí)施與評(píng)估

將可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖應(yīng)用于《運(yùn)籌學(xué)》課程教學(xué)中，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的學(xué)習(xí)效果，評(píng)估該方法的有效性。同時(shí)，收集學(xué)生的反饋意見，不斷優(yōu)化和完善可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖的設(shè)計(jì)和實(shí)施。在實(shí)施過程中，注重學(xué)生的參與和互動(dòng)，鼓勵(lì)他們積極參與任務(wù)完成和討論，提高自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

三、課程建設(shè)路徑探索的意義

首先，有助于推動(dòng)課程改革與創(chuàng)新。傳統(tǒng)的《運(yùn)籌學(xué)》教學(xué)往往側(cè)重于理論知識(shí)的灌輸，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)際能力的培養(yǎng)。本文提出的基于可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖的《運(yùn)籌學(xué)》課程建設(shè)路徑，將任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)和可視化教學(xué)手段引入課程教學(xué)中，使課程內(nèi)容更加貼近實(shí)際，教學(xué)方法更加靈活多樣。這不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的學(xué)習(xí)效果，還能夠推動(dòng)課程內(nèi)容的更新和教學(xué)方法的創(chuàng)新，為理工科課程改革提供新的思路和方法。

其次，有助于培養(yǎng)符合社會(huì)需求的人才。通過本文的探索與實(shí)踐，學(xué)生能夠在完成任務(wù)的過程中，主動(dòng)探索、積極思考、解決問題，從而培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神。同時(shí)，通過可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖的引導(dǎo)，學(xué)生能夠更加清晰地了解課程結(jié)構(gòu)和任務(wù)要求，更加有效地進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐，從而提高他們的問題解決能力。

最后，有助于促進(jìn)教育信息化發(fā)展。教育信息化是當(dāng)前教育發(fā)展的重要趨勢(shì)，也是提高教育教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。課程建設(shè)中充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，通過知識(shí)圖譜的交互功能并將其嵌入到在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中，為學(xué)生提供了一個(gè)更加生動(dòng)、有趣且高效的學(xué)習(xí)環(huán)境。這不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，還能幫助他們更好地理解和掌握《運(yùn)籌學(xué)》等理工科課程的知識(shí)體系，提升學(xué)習(xí)效果和成績(jī)。同時(shí)也推動(dòng)了教育信息化的發(fā)展，為教育教學(xué)改革提供有力支持。

結(jié)語

基于知識(shí)圖譜與可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖的《運(yùn)籌學(xué)》課程建設(shè)路徑探索，具有深遠(yuǎn)的意義和價(jià)值。它不僅有助于推動(dòng)課程改革與創(chuàng)新，培養(yǎng)符合社會(huì)需求的人才，還有助于促進(jìn)教育信息化發(fā)展，為教育教學(xué)的深層次變革提供有力支持。

本文系1.山東省高等教育學(xué)會(huì)高等教育研究專項(xiàng)課題《基于“可視化任務(wù)驅(qū)動(dòng)地圖”的運(yùn)籌學(xué)課程建設(shè)與改革研究》（課題編號(hào)：SDGJ212027）的研究成果；2.2023年山東省本科教學(xué)改革項(xiàng)目《“思政引領(lǐng)、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、教賽聯(lián)合、混合教學(xué)”：基于一流課程的數(shù)學(xué)公共課“金課群”建設(shè)》（項(xiàng)目編號(hào)：M2023043）的階段性成果。

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（作者單位：1.聊城大學(xué)東昌學(xué)院數(shù)學(xué)與信息工程系 2.山東省聊城市第一中學(xué)數(shù)學(xué)組）

（責(zé)任編輯：豆瑞超）