基于知识地图的课程教学设计实证研究

魏忠 孟琳霖 何立友

摘要：研究基于知识管理工具——知识地图，以某高校《网络工程管理》课程的教学设计过程为研究对象，通过调研分析，教学内容设计，进而完成“网络工程”知识地图的教学方法设计和技术设计，对知识地图教学方法进行总结，为以后课程类知识地图教学设计提供参考。

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关键词 ：知识地图；网络工程；教学方法；设计

引言

近年来，知识地图作为数据管理的极其重要的工具，受到国内外专家、学者的广泛关注。本文首次尝试用知识地图这一知识管理工具，完成“网络工程”课程知识地图的教学设计。借助当前社交方式，基于移动终端，形成的碎片化、引导式的混合学习行为模式。

一、调研分析

作为高校教育的首次尝试，我们针对知识地图作为一款功能软件，与课程教学相结合时，在设计方面我们需要考虑的因素，做了相关调研。围绕知识性、易用性、安全性、效益性四个潜在变量，考虑功能的可实现性，综合各方面因素，最开始选用27个观察变量（观察变量即为知识地图要达到前面四个要求所要实现的功能），通过对收集的数据进行SPSS分析后，最终确定20个观察变量，如图1所示。

用SPSS处理后得到的4个潜在变量和20个观察变量数据构建AMOS结构方程模型，运用验证性因子分析方法分析检验构建知识地图影响因素。如图2所示，一阶验证性分析模型表明知识性、易用性和安全性三者是相互影响的，知识性和易用性的相关系数高达0.99，而效益性与其它三项的相关系数都比较低。在这基础上，为更好的观察潜在变量与知识地图的关联度，我们构建了二阶验证因子分析标准化估计值模型，如图3所示，采用加权求和的方法计算得到四个因素对高校知识地图的构建影响程度从高到底依次为知识性30%、易用性29%、安全性23%和效益性18%。

综合上述数据分析结果可知，设计“网络工程”知识地图时：首先，应该重点考虑系统的知识性、易用性、安全性，尤其是要体现知识地图作为教学工具的知识性。其次，在保证系统的基本安全性的前提下，尽量提高系统的知识性和易用性，找到三者的平衡点。最后，由于知识地图作为教学工具是首次尝试，对效益性指标的评价不好把握，可以将其作为后期完善系统的侧重点。

二、基于知识地图的教学内容设计

我们所要构建的知识地图，是指广义的知识地图，是实体资源、网络资源、教师资源、资源知识导航系统，结合当前在社交、教学和技术方面最前沿和流行的二维码技术、MOOCs平台、数据可视化，为师生提供一个随机进入学习的教学模式。由前期调研结果可知构建该系统的关键因素是知识性，为此我们将“网络工程”这门课程的知识性分知识点、技能点、体验点三部分展开，以知识地图为基础引导学生寻找资源，以任务教学为核心提高学生动手实践操作能力，以现场体验投标的方式展示学生的技能成果。

以知识地图为基础，将网络工程教材每个章节划分为5到10个知识点，找到经济管理学院楼现实教学知识点，选取其中20个试验知识点，贴上二维码标签，可以扫描随机进入学习。根据知识点录制微课视频、实验操作支架，整理1000个考核点，按章节和实验内容分成十次测试，让同学自我检测。课内资源分章节整理上传到自主学习平台，课外资源上传至课外延伸模块。各个知识点以知识地图的形式分布于各个自主学习平台上，充分体现系统的知识性。

以任务教学为核心，充分发挥知识点的能动性。通过前几次的微课知识点体验学习后，课堂学习重点主要是答疑和到实验室真实操作，作业以作品的形式提交，让学生熟练掌握Visio、Project、Axure、Autocad、Autodesk软件技能和网络交换机配置、端口聚合和不同间VLAN通信的操作过程和步骤。为后续模拟投标体验做技能积累准备。

体验点作为技能的展示环节，因为有知识点的理论基础和技能点的实践经验的支撑，锻炼学生的整合技能、运用技能、展示技能的能力。模拟投标分为个人部分和小组部分，让同学们在准备标书和现场投标的过程中真实体验网络工程这门课程。

知识点、技能点、体验点三者层层递进，共同体现网络工程这门课程的知识性，完成构建“网络工程”知识地图的关键影响因素。同时也为后面知识地图的易用性、安全性提出要求和指导。

三、“网络工程”知识地图教学方法设计

知识地图只是一个教学辅助工具，根据网络课程教学内容，结合合适的教学方法才能真正体现其价值。根据对“网络工程管理”这门课八年的教学经验和探索，总结出教育改革理论：知识、技能、体验，而这与前期的调研结论不谋而合。知识是知识地图需要体现的知识性，技能和体验则是需要通过知识地图的易用性来实现。针对某高校电子商务专业的知识、能力和体验的定义，在整个学期的网络工程管理的课程，打散原先以授课、实验、考试为中心的传统模式，变成了以知识、技能和体验的以学生为中心的教育模式。

知识：将书的十二章全部内容125个知识点做成微课、1000个考核点做成题库，使用开源的Sakai平台、自开发的微课平台、并录音授课，上课的时候只针对重点的事项进行讲解，部分实现翻转课堂，课后学生登录到系统做题，巩固知识。

技能：包括“网络售前能力、画图能力、方案整合和协调能力”，因此，一个学期将学生的技能落实到网站建设、公网域名访问、甘特图的制作、Visio图的制作、AutoCAD图的制作、综合组网方案、小组投标。最终的考试采用作品考试，是以投标书及其网站实现。事实上，采用这种技能考核，技能不是教出来的，是练出来的，教师主要的任务是方向性指导，学生的具体细节能力往往比教师和研究生更强。

体验：大胆采用新技术体验教学：微课、社交网络、作品、物联网、3D打印、O2O等新技术，并邀请学生体验这些新技术。最终的考试是以投标书及其网站实现，以小组为单位进行模拟投标，邀请社会上专业人士当评委，最大胆地设想“未来经管，被技术改变的校园空间设计”。

知识、技能和体验的以学生为中心的教育方法，老师可以不具备学生的能力，但是需要老师具有专业判断力，将自己的研究历史上收集的资料全部交给学生，放到在线的课程平台里面，为学生们创造一个经过筛选的专业库，以提供帮助。充分运用在线教育工具，自带社交网络授课，邀请产业界人士和社会资源，为学生提供比老师更高的视野。

四、“网络工程”知识地图的技术设计

根据知识地图前期调研结果，结合知识、技能、体验的教学理论，“网络工程”知识地图技术设计逻辑图如图5所示。

安全层：通过身份认证、数据备份、数据更新、系统日志保证系统的安全性，为师生提供一个稳定的学习平台。资源层：知识性是系统的第一要素，资源层充分体现了系统的知识性。囊括125个知识点和20个随机进入学习知识点及其微课视频，1000个考核点及其题库、大量的课内外资源、学生学习过程和成果资源。

技术层：利用知识地图、二维码、微课、SAKAI等各类社会网络信息技术整合资源，实现数据共享，为学生技能的磨练提供支撑平台。技术层中各学习工具关系如图6所示：

知识地图是知识点可视化展示工具；CMS是课程网站展示工具；微课、SAKAI、MOODLE是拥有丰富资源的自主学习平台；实验支架上放置与实验相关的各类资料（视频、指导书等）自主学习课件为针对某个知识点或者实验过程的flash课件，可以放置SAKAI/MOODLE平台，各模块间通过接口对接，读取数据。通过知识地图指引，找到知识点所在，扫描二维码，我们可以进入到相关知识点微课、SAIKAI平台以及实验支架，观看视频、查找资料、测试答题、模拟实验，测试成绩最终汇聚到成绩册上，根据不同权重计分，我们在所有学习工具上的行为都会形成日志，这给我们最后研究学生学习效果、教学效果评估提供了数据支持。

应用层：技术层为易用性打下了基础，而应用层则是易用性的真正体现。包括二维码扫描随机进行微课视频学习、微信点名和互动、微课和SAKAI平台登录后资源的上传下载、O2O等新教学体验。

如图7所示，知识地图以Map地图形式展现学校中隐藏的知识点3“门禁”的随机进入学习入口的所在位置，指引学生寻找二维码，扫描后进入微课学习平台，看完知识点微课视频后，可以通过答题检验学习效果。

五、知识地图课程教学总结

这学期共计128名学生参与“网络工程”知识地图教学活动，学期结束后教学效果如下：

1、课程资源积累。题库增加到4000道、布置作业8次、在线测验成绩15000次、微课23次，课程文件数15000、课程资源数量达到10G；

2、学生能力质变。通过作业实战演练，熟练掌握了网站建设、公网域名访问、各类软件制图、综合组网方案、投标书制作和项目投标流程等，这些能力在最后“未来校园，被技术解放的教育”模拟投标会上得到了完美体现；

3、教学效果显著。建了两个大微信群和13个小组的微信群，累计学生答疑信息达到4000多条、感谢信5封、由于采用了微信点名，缺课率低于5%、作业量达到美国学生的2/3，已经达到平均作业量的7倍。

“网络工程”知识地图教学效果斐然，但是改革处于“摸着石头过河”的阶段，在实施过程中也遇到了一些问题：由于学校网络不支持大量学生同时上网，制约了线上教学和实验教学的效果；对于学生能力和作业难度的评估不确定，需要随时调整教学进度和计划；面对高强度高难度的作业量，学生容易产生厌倦情绪。不过只有改革才能发现问题，在改革的过程中如何克服困难，也是改革的一部分，老师和学生的共同努力和配合，使之成为一次成功的教学改革探索，也为以后基于知识地图的教学设计方法提供参考和指导。

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[4] M. J. Eppler, Making Knowledge Visible through IntranetKnowledge Maps: Concepts, Elements, Cases. Proceedingsof the 34th Hawaii International Conference on SystemSciences, 2001

作者简介：

魏忠，博士后，上海海事大学经济管理学院副教授，硕士生导师，研究方向：电子商务、实验教学；

孟琳霖，上海海事大学经济管理学院，2013级硕士在读，研究方向:信息管理；

何立友，上海海事大学经济管理学院，2013级硕士在读，研究方向:信息管理。