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基于知识图谱中新形态《机械制图》课程改革与探索
四川省剑阁职业高级中学校 罗春清 2024/11/30 19:15:31
【摘要】随着我国职业教育信息化的深入发展，知识图谱作为“人工智能的基石”，在教育领域的应用逐渐广泛。为积极响应国家教育数字化战略行动，提升教学质量，结合《机械制图》课程的特点，我们提出了基于知识图谱的新形态课
程建设方案。
【关键词】知识图谱；机械制图；课程建设
知识图谱的概念是2012年由Google公司首先提出，作为增强其搜索功能的知识库，在近几年得到了迅速发展。随着知识图谱价值不断地被发掘，各类领域知识图谱特别是教育知识图谱也迅速建设起来。2020年9月超星泛雅集团在泛雅平台推出符合高等教育知识图谱构建的知识图谱模块。与概念图和知识地图不同，知识图谱是一种大规模的语义网络，用节点和边来描述物理世界中的实体（概念）及其相互关系，具有语义搜索、智能问答、个性化推荐等功能。知识图谱作为人工智能发展的基石，可以可视化地呈现学科知识关联性，并动态可视化地诊断学生知识的掌握程度，为学习者提供个性化学习路径、丰富学习资源和深度学习体验，从而为规模化的因材施教提供了一种新的解决方案。
一、《机械制图》课程建设及存在问题
（一）《机械制图》课程发展及建设
混合式教学的开展与实施依托于线上课程教学资源。全面提高课程质量、优化课程知识体系的设计、构建优质的线上课程教学资源是有效提升混合式教学实施效果的关键。在混合式教学中，建设线上课程资源是非常重要的一个环节，使用优质的线上课程资源及良好的课程资源组织方式能较好地提升教学效果。
《机械制图》课程资源包括微课视频、课件、习题及相关的文档等，课程资源的组织模式通常是按照教材章节进行划分和组织，再在对应的章节下面进行课程资源的建设，但这是一种扁平化的资源组织模式。
（二）《机械制图》课程建设研究意义
《机械制图》课程在混合式教学中存在以下问题：
1. 课程教学内容颗粒化，学习者难以构建完整的知识体系
线上颗粒化教学内容，割裂课程内容间的有机联系，导致学习浅层化，降低学习者的学习耐性和深度思考能力。
在传统的线上资源的建设和组织模式中，由于知识点按树形结构或线性结构进行组织，所有的知识点都从属于某一章节，知识点之间的联系呈现出一种平面化的结构。而实际上，有些知识点不仅和本章节的知识点之间存在联系，也可能与其他章节的知识点存在联系，而传统的这种扁平化的知识点的组织方式，无法将知识点之间的错综复杂的联系呈现出来。
知识点的扁平化，导致了与知识点相对应的课程教学资源的扁平化，使得课程教学资源无法建立彼此间的联系，从而不利于学生构建完整的课程知识体系。
2. 课程教学资源零散化，学习者难以精准搜索所需资源
传统线上课程资源的粒度较粗，没有细化到每一个知识点进行课程资源的建设；而且课程资源较为零散，也没有提供良好的检索方式，学生较难从大量、杂乱的资源中去快速并且精准地获取到自己所需要的知识点课程资源。
3. 课程教学资源扁平化，难以满足学习者个性化学习需求
学生某个知识点没掌握好，可能是因为其前置知识点没掌握好而导致的，但在传统的课程资源组织方式中，学生无从得知某个知识点的前置知识点是什么，从而无法自行进行知识点的查缺补漏，从而就谈不上自主学习、个性化学习和因材施教。
基于以上提出的问题，知识图谱在《机械制图》课程中顺利实施，则能较好地解决上述课程教学痛点。
二、《机械制图》课程建设目标
（1）加强课程内容间的联系，构建完整的知识体系
基于隐性知识与显性知识相结合、知识图谱与教学资源相结合、知识图谱与教学活动相结合以及静态图谱和动态图谱相结合的原则构建以任务驱动为导向的知识图谱。
通过构建以任务驱动为导向的知识图谱，加强课程间的联系，提高课程的广度和深度，帮助学生更好地理解知识，将不同学科的知识联系起来，促进跨学科的学习和思维。
（2）搭建完整的知识图谱资源平台，满足学生个性化学习需求
实施基于知识图谱的机械制图课程线上线下混合式教学，通过知识图谱资源平台，为学生提供丰富的学习资源、个性化的学习推荐和互动协作的学习环境，帮助学生更好地进行个性化学习，解决因新高考改革学生知识结构差异大、课堂教学进度慢、学习效果差的问题。
（3）构建多元化、多维度评价体系，提升教学效果，激发学习兴趣
知识图谱可以帮助教师对学生的学习进展进行更准确地跟踪和评估。通过分析学生在知识图谱上的学习路径和知识点掌握情况，教师了解学生的学习进度和学习困难，及时进行个性化的指导和支持。
通过知（未完，下一页）
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