0 引言

隨著人工智能技術(shù)與高等教育的深度融合，基于知識(shí)圖譜理念的智慧教育應(yīng)運(yùn)而生。知識(shí)圖譜是一種結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表示方法，能夠清晰地展現(xiàn)知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)和邏輯關(guān)系，為教學(xué)改革提供了新的思路。施江勇等[1提出基于知識(shí)圖譜構(gòu)建的新型課程教學(xué)資源建設(shè)方法，以知識(shí)樹(shù)和知識(shí)圖譜的建設(shè)為核心，以群體智慧和機(jī)器智能為驅(qū)動(dòng)，完成教學(xué)資源的共建共享；劉鳳娟等[2]從動(dòng)機(jī)激發(fā)、知識(shí)建構(gòu)、意志提升、能力增強(qiáng)四個(gè)維度出發(fā)，構(gòu)建基于知識(shí)圖譜的個(gè)性化學(xué)習(xí)“四位一體”協(xié)同支持機(jī)制，設(shè)計(jì)了基于知識(shí)圖譜的個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)原型；史宇坤等[3分析混合式學(xué)習(xí)模式的優(yōu)缺點(diǎn)，建議引入知識(shí)圖譜作為新的教學(xué)元素以引導(dǎo)和加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，并構(gòu)建了基于知識(shí)圖譜的增強(qiáng)型混合式學(xué)習(xí)模式；尹建鑫等[4]在知識(shí)圖譜的指引下，重構(gòu)教學(xué)中存在的很多問(wèn)題，包括課程內(nèi)容、先后修順序、課程間銜接等，為其他學(xué)科更新構(gòu)建知識(shí)體系與能力體系提供了思路；楊文霞等[5通過(guò)實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)，知識(shí)圖譜賦能智慧教育可以有效幫助學(xué)生制定學(xué)習(xí)方案和提升學(xué)習(xí)心智，教師可以通過(guò)提取學(xué)生的多維度過(guò)程化學(xué)習(xí)特征進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和教學(xué)調(diào)整，最終促進(jìn)人才培養(yǎng)。綜上所述，知識(shí)圖譜應(yīng)用于教學(xué)已經(jīng)成為熱點(diǎn)。

數(shù)字電子技術(shù)課程作為高等院校電子信息工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，工程實(shí)踐性比較強(qiáng)[。信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是生成式人工智能工具ChatGPT的推出為以知識(shí)圖譜理念組織教學(xué)資源帶來(lái)了新機(jī)遇[7]，研究在應(yīng)用型高校該課程的教學(xué)中如何妥善把握人工智能技術(shù)與教育融合發(fā)展的方向和限度，基于知識(shí)圖譜理念改革教學(xué)模式和方法，促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)，是一項(xiàng)具有重要意義的工作。

1用ChatGPT等智能工具輔助構(gòu)建知識(shí)圖譜

構(gòu)建課程的知識(shí)圖譜可以知識(shí)點(diǎn)為核心組織教學(xué)資源，如圖1所示。一方面，利用ChatGPT等智能工具可以挖掘知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，在教師組織知識(shí)點(diǎn)與設(shè)計(jì)課程方面給予建議，重構(gòu)教師端各知識(shí)點(diǎn)知識(shí)圖譜，同時(shí)，教師也可以利用知識(shí)圖譜改善ChatGPT等智能工具生成內(nèi)容，提高教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量；另一方面，ChatGPT等智能工具可以為學(xué)生提供有針對(duì)性的學(xué)習(xí)服務(wù)，幫助學(xué)生構(gòu)建個(gè)性化知識(shí)圖譜，使學(xué)習(xí)過(guò)程變得更加智能化和個(gè)性化。

1.1教師基于ChatGPT構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)知識(shí)圖譜

教師基于知識(shí)圖譜開(kāi)展教學(xué)，關(guān)鍵在以知識(shí)點(diǎn)為核心，借助ChatGPT等智能工具優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教案、高效整合多樣化的教學(xué)資源等。具體包括以下內(nèi)容。

1）利用ChatGPT等智能工具挖掘知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，將相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)整合形成完整的知識(shí)體系。例如，輸入“‘最小項(xiàng)的性質(zhì)’相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)有哪些？”，智能工具會(huì)生成最小項(xiàng)的定義、性質(zhì)、編號(hào)與表示、示例等內(nèi)容，其中示例會(huì)包含各種邏輯函數(shù)，從而將最小項(xiàng)的性質(zhì)這一知識(shí)點(diǎn)與邏輯函數(shù)等知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)。

圖1用ChatGPT等智能工具輔助構(gòu)建知識(shí)圖譜

2）利用ChatGPT等智能工具快速檢索或生成相關(guān)的教學(xué)資源，如一流課程視頻、課件、教案、試題等，提高教學(xué)資源整合效率，這些教學(xué)資源為線上課程建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3）利用ChatGPT等智能工具的創(chuàng)意創(chuàng)新能力，生成與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的各種形式的教學(xué)資源，如可視化的電路圖和工程案例等，幫助學(xué)生更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用。

4）借助ChatGPT等智能工具生成開(kāi)放性問(wèn)題、故事和游戲等，用于設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，打破沉悶的課堂氛圍。

1.2學(xué)生基于ChatGPT構(gòu)建個(gè)性化知識(shí)圖譜

學(xué)生基于知識(shí)圖譜開(kāi)展學(xué)習(xí)，可以利用ChatGPT等智能工具推薦與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的教學(xué)資源、提供交互式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)等，更好地理解和掌握知識(shí)點(diǎn)。具體包括以下內(nèi)容。

1）利用ChatGPT等智能工具推薦適合學(xué)生學(xué)情和興趣的個(gè)性化學(xué)習(xí)資源和路徑，幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí)點(diǎn)。例如，數(shù)字電子技術(shù)課程的時(shí)序邏輯電路知識(shí)點(diǎn)是難點(diǎn)，學(xué)生可以利用ChatGPT等智能工具推薦更多的相關(guān)案例，通過(guò)課外閱讀、趣味實(shí)驗(yàn)、工程案例等深入學(xué)習(xí)這一知識(shí)點(diǎn)。

2）借助ChatGPT等智能工具的思維鏈能力，深度挖掘知識(shí)點(diǎn)的脈絡(luò)，引導(dǎo)學(xué)生漸進(jìn)式地學(xué)習(xí)和思考。例如，遇到不會(huì)解決的難題，ChatGPT等智能工具會(huì)生成詳細(xì)的解題過(guò)程，幫助學(xué)生厘清知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)。

3）ChatGPT等智能工具可以為學(xué)生提供沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，如進(jìn)行角色扮演、情境對(duì)話等，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。

4）使用ChatGPT等智能工具生成各類課程設(shè)計(jì)報(bào)告或小論文等，學(xué)生可以通過(guò)提出問(wèn)題和發(fā)現(xiàn)文本中的偏差來(lái)激發(fā)批判性思維，同時(shí)探索不同的思路和角度。

綜上所述，利用ChatGPT等智能工具和知識(shí)圖譜技術(shù)，可以系統(tǒng)地整理和構(gòu)建數(shù)字電子技術(shù)課程的知識(shí)體系，包括基本概念、原理、電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)技能等。知識(shí)圖譜能夠清晰地展示各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)和層次關(guān)系，幫助學(xué)生更好地理解和記憶;同時(shí)，結(jié)合知識(shí)圖譜，ChatGPT可以更加準(zhǔn)確地理解學(xué)生的問(wèn)題，為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的難題，提高學(xué)習(xí)效果。

2基于ChatGPT等智能工具和知識(shí)圖譜的教學(xué)改革

利用ChatGPT等智能工具和知識(shí)圖譜技術(shù)，圍繞數(shù)字電子技術(shù)課程目標(biāo)，筆者設(shè)計(jì)了“一體三翼”的課程內(nèi)容體系：將數(shù)字電子技術(shù)基本理論和電路基本設(shè)計(jì)方法組成基礎(chǔ)知識(shí)翼，工程案例分析和設(shè)計(jì)組成應(yīng)用能力翼，新技術(shù)、新研究組成創(chuàng)新研究翼，“三翼”全程融入思政教育，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合。主要采用混合式教學(xué)模式、“三驅(qū)動(dòng)”教學(xué)方法等，同時(shí)深入挖掘教學(xué)過(guò)程中的思政元素。

2.1混合式教學(xué)模式

基于ChatGPT等智能工具和知識(shí)圖譜的混合式教學(xué)模式通過(guò)整合不同教學(xué)資源與手段實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為學(xué)生提供更加個(gè)性化、多樣化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

數(shù)字電子技術(shù)課程線上部分依托擁有海量資源的超星爾雅平臺(tái)，為了滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)、隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的需求，借助ChatGPT等智能工具完成課程線上教學(xué)平臺(tái)資源構(gòu)建，主要包括省一流MOOC視頻、實(shí)踐視頻、相關(guān)實(shí)驗(yàn)案例和PPT等，針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)有相應(yīng)的測(cè)試題和擴(kuò)充題庫(kù)，并且區(qū)分題目的難易程度，所有的教學(xué)資源形成知識(shí)圖譜。以線上教學(xué)平臺(tái)上的組合邏輯電路為例，其知識(shí)圖譜如圖2所示。學(xué)生能查看與學(xué)習(xí)教師發(fā)布的所有教學(xué)內(nèi)容，共享線上資源和教師授課資料，獲取知識(shí)圖譜，參與互動(dòng)討論投票等。

該課程線下部分由“傳統(tǒng)課堂 + 超星爾雅”的形式構(gòu)成，結(jié)合線上資源，基于知識(shí)圖譜理念，采用“三驅(qū)動(dòng)”教學(xué)方法，引入案例和工程項(xiàng)目，適時(shí)選用翻轉(zhuǎn)課堂，將實(shí)踐教學(xué)貫穿整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。為提高課堂授課效果和學(xué)習(xí)成效，線上教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)以學(xué)生預(yù)習(xí)，隨堂測(cè)試，鞏固理論，學(xué)生自主獲取實(shí)驗(yàn)技能、提高學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)習(xí)互動(dòng)為主線；學(xué)生利用MOOC進(jìn)行預(yù)習(xí)或鞏固，自主學(xué)習(xí)實(shí)踐視頻和獲取相關(guān)實(shí)驗(yàn)案例，利用口袋實(shí)驗(yàn)室和FPGA進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)課前預(yù)習(xí)、課后習(xí)題布置、主題討論等活動(dòng)增強(qiáng)學(xué)習(xí)的互動(dòng)性。圖3為線上線下混合式教學(xué)模式課堂功能模塊分配。

圖2組合邏輯電路的知識(shí)圖譜

將ChatGPT等智能工具和知識(shí)圖譜相結(jié)合應(yīng)用于混合式教學(xué)中，可以發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)以下教學(xué)目標(biāo)。

1）提高教學(xué)互動(dòng)性：ChatGPT等智能工具的實(shí)時(shí)交互功能使得教學(xué)更加生動(dòng)有趣，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度；知識(shí)圖譜的圖形化展示方式有助于學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí)點(diǎn)。

2）實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)ChatGPT等智能工具的個(gè)性化輔導(dǎo)功能使得教學(xué)更加符合學(xué)生的個(gè)性化需求；知識(shí)圖譜的智能推薦功能則可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)進(jìn)度提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑。

3）提升教學(xué)效果和學(xué)習(xí)體驗(yàn)：通過(guò)整合ChatGPT等智能工具和知識(shí)圖譜的優(yōu)勢(shì)資源，混合式教學(xué)模式能夠?yàn)閷W(xué)生提供更加豐富、多元的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，也有助于提高教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

2.2 “三驅(qū)動(dòng)”教學(xué)方法

在數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)中，為了培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)，圍繞教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源，實(shí)施“三驅(qū)動(dòng)”教學(xué)方法，即問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、能力驅(qū)動(dòng)和實(shí)踐驅(qū)動(dòng)。在數(shù)字電子技術(shù)課程中，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、能力驅(qū)動(dòng)和實(shí)踐驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法可以相互結(jié)合，共同提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，這種綜合應(yīng)用的方式能夠全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和學(xué)習(xí)能力。

1）問(wèn)題驅(qū)動(dòng)：ChatGPT等智能工具可以根據(jù)課程內(nèi)容自動(dòng)生成或引導(dǎo)出與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的問(wèn)題，這些問(wèn)題既可以是對(duì)基礎(chǔ)概念的理解，也可以是對(duì)復(fù)雜電路的分析。教師可以通過(guò)設(shè)置問(wèn)題情境、提出問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也可以將工程問(wèn)題引入教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和潛能，進(jìn)而探討工程問(wèn)題的解決方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力。

2）能力驅(qū)動(dòng)：以解決工程問(wèn)題的電路設(shè)計(jì)為重點(diǎn)進(jìn)行分析和討論，通過(guò)設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練項(xiàng)目、實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。課后利用口袋實(shí)驗(yàn)室完成電路的設(shè)計(jì)調(diào)試，提升學(xué)生的實(shí)踐水平。整個(gè)過(guò)程中可以借助ChatGPT等智能工具提出創(chuàng)新性想法和解決方案的建議，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力。

3）實(shí)踐驅(qū)動(dòng)：通過(guò)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、組織實(shí)踐活動(dòng)加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和問(wèn)題解決能力；以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)開(kāi)展小組創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，ChatGPT等智能工具可以協(xié)助學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，并提供項(xiàng)目評(píng)估服務(wù)。以電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、藍(lán)橋杯大賽（電子類）、挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和教師的科研項(xiàng)目等多元驅(qū)動(dòng)開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)知識(shí)圖譜，學(xué)生可以更快地定位到問(wèn)題所在的知識(shí)點(diǎn)；厘清數(shù)字電子技術(shù)課程與其他學(xué)科的關(guān)聯(lián)關(guān)系，拓展視野，培養(yǎng)跨學(xué)科思維和解決問(wèn)題的能力；分析實(shí)踐案例中的知識(shí)點(diǎn)和邏輯關(guān)系，從而加深對(duì)實(shí)踐內(nèi)容的理解和掌握。

綜上所述，ChatGPT等智能工具和知識(shí)圖譜可為數(shù)字電子技術(shù)課程的“三驅(qū)動(dòng)”教學(xué)提供必要的資源支持，它們相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)，共同提升課程教學(xué)質(zhì)量。

2.3思政元素的挖掘和融入

在數(shù)字電子技術(shù)課程中挖掘思政元素，并借助知識(shí)圖譜和ChatGPT等智能工具，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的豐富與深化，同時(shí)促進(jìn)思政教育與專業(yè)知識(shí)教育的有機(jī)融合。

1）利用知識(shí)圖譜技術(shù)，將數(shù)字電子技術(shù)課程中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)與相關(guān)的思政元素（如科學(xué)精神、工匠精神、社會(huì)責(zé)任感、愛(ài)國(guó)情懷等）進(jìn)行關(guān)聯(lián)，形成一張全面的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。這有助于教師清晰地看到哪些知識(shí)點(diǎn)可以融入哪些思政元素，從而在教學(xué)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。通過(guò)知識(shí)圖譜，可以追溯數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展歷程中的重要人物、事件和成果，挖掘它們背后的思政元素，如科學(xué)家的奮斗精神、團(tuán)隊(duì)合作的重要性、科技創(chuàng)新對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)等。例如：在講解布爾代數(shù)時(shí)，可以構(gòu)建以喬治·布爾和克勞德·香農(nóng)為核心的知識(shí)圖譜，展示他們的生平事跡、科學(xué)貢獻(xiàn)和背后的科學(xué)精神，激勵(lì)學(xué)生樹(shù)立遠(yuǎn)大理想，刻苦鉆研；通過(guò)知識(shí)圖譜展示我國(guó)集成電路的發(fā)展歷程，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和愛(ài)國(guó)情懷，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考科技進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。

2）利用ChatGPT等智能工具的智能問(wèn)答和生成能力，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和需求，生成個(gè)性化的思政教學(xué)案例和習(xí)題。例如，ChatGPT等智能工具可以根據(jù)學(xué)生的專業(yè)背景和學(xué)習(xí)進(jìn)度，推薦與數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)的思政閱讀材料或討論話題。利用ChatGPT的生成能力，開(kāi)發(fā)基于情境模擬的思政教學(xué)案例。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于數(shù)字電路設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，其中融入團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)新思維、社會(huì)責(zé)任感等思政元素，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中受到思政教育。

3）在教學(xué)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)探究式學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，并結(jié)合超星爾雅平臺(tái)開(kāi)展有效的多維互動(dòng)。在學(xué)生小組展示環(huán)節(jié)，有效融入表達(dá)溝通能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神的培養(yǎng)；在課堂討論環(huán)節(jié)，適當(dāng)設(shè)置懸念和疑問(wèn)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

2.4評(píng)價(jià)體系改革

構(gòu)建基于知識(shí)圖譜的智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行全面評(píng)估。同時(shí)，利用ChatGPT等智能工具的即時(shí)反饋功能，為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)建議和改進(jìn)方向。在考核與評(píng)價(jià)方式方面，遵循“理論和實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生參與度”的學(xué)習(xí)策略。課程總評(píng)成績(jī) Σ=Σ 期末考試成績(jī) ×60%+ 線上平時(shí)成績(jī) ×30%+ 課堂表現(xiàn) ×10% 。其中，線上平時(shí)成績(jī)包括預(yù)習(xí)進(jìn)度、知識(shí)點(diǎn)完成度、課后作業(yè)（包括書(shū)面作業(yè)和實(shí)踐作業(yè)）和測(cè)驗(yàn)等；課堂表現(xiàn)主要是課堂平時(shí)成績(jī)，包括考勤、小組討論、回答問(wèn)題等。

3結(jié)論

ChatGPT背景下基于知識(shí)圖譜理念的教學(xué)改革通過(guò)豐富教學(xué)資源、重構(gòu)知識(shí)體系、優(yōu)化教學(xué)模式和方法、挖掘思政元素、改革評(píng)價(jià)體系等手段，使數(shù)字電子技術(shù)課程基本實(shí)現(xiàn)了從理論灌輸?shù)焦こ虒?shí)踐能力提升、從單一知識(shí)點(diǎn)到形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、從人工評(píng)估到智能評(píng)估的改變，有效激發(fā)了學(xué)生自主、合作、探究學(xué)習(xí)的積極性。依托豐富多樣的教學(xué)資源和教學(xué)方法，營(yíng)造了良好的課堂氛圍，學(xué)生課堂滿意度超過(guò) 90% ，專業(yè)學(xué)生近兩年在省級(jí)以上電子類學(xué)科競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)超20人次。ChatGPT背景下基于知識(shí)圖譜理念的數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革具有重要的實(shí)踐意義和應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)不斷探索和實(shí)踐，有望為理工科課程教學(xué)改革提供新的路徑和啟示。

4參考文獻(xiàn)

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