借助知識圖譜建模的數(shù)字媒體課程知識教學改革探索

謝振平　劉淵

摘要：互聯(lián)網(wǎng)技術和信息技術的快速發(fā)展將人們帶入了大數(shù)據(jù)時代。在教育領域，知識大數(shù)據(jù)的不斷產生對傳統(tǒng)教學方法形成了嚴峻挑戰(zhàn)。分析了數(shù)字媒體專業(yè)課程教學在知識大數(shù)據(jù)環(huán)境下存在的問題，并介紹了一種基于知識圖譜梳理專業(yè)知識的課程教學改革方法。新方法首先考慮將教學知識以知識圖譜的形式進行表達，隨后采用近鄰優(yōu)先的選擇策略梳理生成知識序列。教學實踐結果表明，新方法能有效梳理知識關系，生成具有較強關聯(lián)性的知識序列，能較好地支撐課程教學知識的有效講解和理解，具有較高的推廣運用價值。

關鍵詞關鍵詞：大數(shù)據(jù)技術；知識圖譜；數(shù)字媒體；教學改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.171658

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）011023003

0引言

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、三網(wǎng)融合等新一代IT技術和通信技術的快速發(fā)展，網(wǎng)絡信息資源獲得了爆炸式增長，大量的數(shù)據(jù)給各行各業(yè)帶來了嚴峻挑戰(zhàn)，同時也創(chuàng)造了寶貴機遇[1]。大數(shù)據(jù)時代的到來在工業(yè)界和學術界掀起一波新的研究熱潮。

大數(shù)據(jù)通常指無法通過常規(guī)軟件工具在一定時間范圍內捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集，需要新的處理模式才能具有更強的決策力、洞察力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產[13]。在教學領域的大數(shù)據(jù)稱為知識大數(shù)據(jù)，其具有學習資源規(guī)模巨大、形式多樣、更新快速等特點。

本文以數(shù)字媒體專業(yè)為例，指出目前課程教學存在的問題，分析知識大數(shù)據(jù)對課程教學產生的影響，并提出基于知識圖譜建模手段的教學改革措施。通過引入知識圖譜技術，以數(shù)字媒體期刊文獻為數(shù)據(jù)源，梳理了領域知識的內在關系。實踐結果表明，該方法對數(shù)字媒體課程教學能起到較好的指導作用。

1知識大數(shù)據(jù)對數(shù)字媒體課程教學的影響

目前，很多高校都已開設了數(shù)字媒體專業(yè)，培養(yǎng)了大批數(shù)字媒體專業(yè)人才。然而，在知識大數(shù)據(jù)帶來前所未有機遇的同時，也給數(shù)字媒體行業(yè)帶來了一系列挑戰(zhàn)。為了適應大數(shù)據(jù)時代對人才的需求，以及知識大數(shù)據(jù)對傳統(tǒng)教學方法的沖擊，高校需要及時調整數(shù)字媒體專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和課程教學方法[45]。

影響國內高校數(shù)字媒體專業(yè)學生培養(yǎng)質量的主要因素有以下兩方面：①數(shù)字媒體專業(yè)相較而言屬于新興學科，其辦學時間較短，課程體系和培養(yǎng)模式都不夠成熟。國內許多高校數(shù)字媒體專業(yè)由原有的計算機專業(yè)和設計專業(yè)等組建而成，課程體系也是原有計算機基礎課程和數(shù)字媒體核心課程的簡單累加；②數(shù)字媒體專業(yè)涉及學科領域眾多，包括計算機類、設計類、影視類專業(yè)等，而國內高校數(shù)字媒體專業(yè)的教師通常來自不同專業(yè)，專業(yè)技能單一，缺乏系統(tǒng)學習，導致其對跨學科、多元化的數(shù)字媒體專業(yè)缺乏整體認識。

在知識大數(shù)據(jù)環(huán)境下，數(shù)字媒體的專業(yè)現(xiàn)狀直接導致了兩個問題：①教師不知道該教什么。傳統(tǒng)的教學模式局限于課堂和課本知識的傳授，這種教學模式通常只能傳授給學生部分理論基礎知識，并且由于書本知識量有限，知識更新滯后，必然導致學生知識面狹窄，認識問題角度不夠全面。而隨著計算機、手機、平板電腦等電子設備越來越普及，在線學習平臺的功能越來越全面，各種精品課程、共享學習資源、在線課堂等大量涌現(xiàn)[6]。海量的學習資源在為教學提供便利的同時，也造成資源選擇的困惑；②學生不知道該學什么。數(shù)字媒體專業(yè)是一個新興學科，專業(yè)課程體系不成熟，涉及課程眾多、內容廣泛、理論復雜，而大部分學生的專業(yè)基礎知識都比較薄弱，如果缺乏正確的學習引導，當學生面臨一些復雜的、學習難度大的學科時，勢必導致學習積極性不高，缺乏學習興趣，學習過程中容易陷入知識迷航，面臨學習困惑。

2知識大數(shù)據(jù)下數(shù)字媒體課程教學改革

2.1提高教師綜合能力

數(shù)字媒體是一個跨學科、多元化的專業(yè)，教師單一的專業(yè)背景，導致教學經驗不足，缺乏成熟的教學理念和教學方法，這就要求教師努力提高自身職業(yè)素養(yǎng)。一方面，教師要積極主動學習，提高專業(yè)知識水平，系統(tǒng)掌握相關學科的理論知識和專業(yè)實踐技能；另一方面，教師要樹立知識大數(shù)據(jù)意識，豐富課堂教學內容，創(chuàng)新教學方法，不再局限于傳統(tǒng)的課本教材。充分發(fā)揮形式多樣的教學資源的功能，調動學生的學習積極性，激發(fā)學生學習興趣。尤其當學生在學習過程中感到迷茫時，應及時引導學生，為學生講解相關知識，指明學習方向，避免學生在學習過程中走彎路。

2.2強化學生理論知識和專業(yè)技能

數(shù)字媒體是一個交叉性很強的專業(yè)，其中技術專業(yè)包括計算機技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)挖掘、圖像處理等領域，藝術專業(yè)包括設計、影視、動畫等領域。在有限的課時教育中難以對所有課程進行系統(tǒng)全面的學習，因此在課程設置上，應在低年級就協(xié)調好公共基礎課和專業(yè)理論課的課時安排，培養(yǎng)過程具有側重性和針對性，讓學生盡早掌握專業(yè)相關的基礎知識，提高學習能力和專業(yè)理解能力，明確自己的學習興趣和學習目標。同時，數(shù)字媒體專業(yè)是一個理論與實踐緊密結合的專業(yè)，僅靠抽象的理論知識很難讓學生全面、有效地掌握實踐操作技能。因此，在教學過程中，需要開設上機操作課程，鼓勵學生用理論知識解決實踐問題，培養(yǎng)學生的動手能力和獨立解決問題的能力。

2.3采用數(shù)據(jù)挖掘技術輔助教學

充分發(fā)揮網(wǎng)絡教學資源的作用能有效激發(fā)學生的學習興趣，但網(wǎng)絡資源規(guī)模巨大，僅憑人為的檢索和篩選很難發(fā)現(xiàn)有價值的教學資源。因此，需要在教學過程中采用自動化的數(shù)據(jù)挖掘技術，幫助教師梳理課程相關素材，發(fā)現(xiàn)新穎的教學資源。該方式一方面能夠提高教師的教學效率，另一方面能夠使教師針對不同課程與不同學生因材施教，對課程教學起到極大的輔助作用。

3基于知識圖譜的專業(yè)知識梳理及運用

結合知識圖譜大數(shù)據(jù)新技術，筆者在教學實踐中，探索了一種基于知識圖譜的教學知識梳理方法。該方法首先將教學知識以知識圖譜的形式進行表達，隨后采用近鄰優(yōu)先的選擇策略梳理知識序列。以數(shù)字媒體領域知識為例，實踐運用結果表明，該方法能有效梳理知識關系，自動提取具有較強知識關聯(lián)的知識序列，對于學習領域知識、輔助課程教學具有較高的指導價值。endprint

3.1知識圖譜

知識圖譜是數(shù)據(jù)挖掘領域的重要工具[7]。知識圖譜是一種結構化的知識庫，采用“實體-關系-實體”的三元組形式將領域知識構建成一個網(wǎng)狀的知識結構。“實體”表示不同形式的知識單元，可以是論文、專利、書籍、專業(yè)術語等；“關系”表示知識單元之間的知識關聯(lián)，可以是引證關系、共現(xiàn)關系，合作關系等。通過分析知識圖譜，能有效地梳理知識關系和知識結構。

3.2知識圖譜構建

以數(shù)字媒體概論知識教學為實踐對象，選擇CNKI中國知網(wǎng)中的專業(yè)文獻作為數(shù)據(jù)來源，分別以“媒體”和“數(shù)字媒體”作為檢索輸入，以“關鍵詞”和“摘要”作為檢索項，獲取1990～2015年數(shù)字媒體領域發(fā)表的部分具有代表性的學術文章，共計5 016篇。

構建知識圖譜的過程主要包含3個步驟：①獲取網(wǎng)絡節(jié)點。提取數(shù)字媒體文獻關鍵詞，進行關鍵詞去重和篩選，獲取具有代表性的領域知識術語作為網(wǎng)絡節(jié)點；②提取節(jié)點關系。采用詞向量工具Word2Vec為每個知識術語訓練生成1個實數(shù)向量；③通過獲取的實數(shù)向量，采用余弦相似度方法計算知識術語間的語義關系，從而建立知識之間的結構關聯(lián)。

如圖1所示為數(shù)字媒體領域知識圖譜示例圖，圓點表示知識概念，圓點半徑越大，表明該知識在圖譜中的重要性越強；節(jié)點間的連線表示知識關系，權重越小則節(jié)點距離越近，表明兩個知識之間關系越緊密。

圖1數(shù)字媒體知識圖譜示例

表1展示了部分數(shù)字媒體知識術語間的語義距離，直觀分析可以發(fā)現(xiàn)，“寬帶網(wǎng)絡”與“移動網(wǎng)絡”、“有線電視網(wǎng)絡”的語義距離明顯小于與“電子商務”、“虛擬現(xiàn)實”的語義距離，這一結果與知識術語的實際語義保持一致，很好地表明了知識之間的邏輯性和關聯(lián)性。

3.3知識關系梳理及運用

采用基于知識圖譜的近鄰優(yōu)先選擇策略生成知識序列。該方法主要包括4個步驟：①選取一個或若干個初始知識；②基于初始知識尋找語義距離最近的知識集作為候選知識；③根據(jù)語義距離值對候選知識進行排序，選擇語義距離最近的候選項作為輸出項；④將輸出項作為新的初始知識，重復步驟②、③。

表2給出了以“廣播”、“報紙”和“光盤”這一類傳統(tǒng)的傳播和存儲手段作為初始知識，進行知識梳理的結果。

表2中，序列1以廣播為初始知識，展示了從“廣播”到“電視”，再到“大數(shù)據(jù)”的轉變過程；序列2以“報紙”為初始知識，展示了從“報紙”到“電視”，再到“網(wǎng)絡”的轉變過程；序列3以“光盤”為初始知識，展示了從“光盤”到“數(shù)碼相機”，再到“移動終端”的轉變過程。3條知識序列均較好地體現(xiàn)了知識發(fā)展脈絡關系，同時相鄰知識之間也具有較緊密的知識聯(lián)系，可有效實現(xiàn)對課程教學知識的梳理。

在課程教學實踐過程中，綜合運用上述方法對數(shù)字媒體基本概念詞項進行分析，并實際應用于《數(shù)字媒體技術概論》、面向數(shù)字媒體專業(yè)的《計算機網(wǎng)絡》等課程教學中。實踐結果表明，學生對于這種知識序列的講解能較好地接受和理解。新方法可有效提高學生掌握專業(yè)體系知識的效率，綜合實踐效果良好。

4結語

知識大數(shù)據(jù)給專業(yè)課程教學帶來了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。本文分析了知識大數(shù)據(jù)對數(shù)字媒體課程教學的影響，并提出了相應改革建議。同時，提出一種基于知識圖譜建模的教學知識梳理方法。以數(shù)字媒體概論知識為例進行了教學實踐，結果表明，新技術手段能夠有效梳理知識間的關系，系統(tǒng)地獲得領域專業(yè)知識之間的邏輯體系，能在一定程度上滿足教師課程教學和學生自主學習對專業(yè)知識系統(tǒng)內在關聯(lián)性理解的現(xiàn)實需求。因此，上述方法是現(xiàn)實有效的。

參考文獻參考文獻：

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責任編輯（責任編輯：黃健）endprint