基于知識點關聯性量化分析的Web 課程設計

王麗清

（云南大學 信息學院，云南 昆明 650091）

0 引 言

教育部提出的“新工科”建設是為主動應對新一輪科技革命與產業變革而制定的國家教育層面的戰略行動[1]。對于高校工科教育來說，既包括了對新興領域和專業的增設和擴充，也包括了對傳統領域和專業的升級改造和創新。最終目的都是更好地實現理論課程學習與實踐綜合應用的深度結合[2]。

對于計算機工科專業課程教育來說，一方面需要理論學習與實踐需求緊密結合；另一方面，面對信息技術日新月異的發展變化，一門信息技術領域的專業課程教學，如何快速適應技術的發展變化，并培養學習對同類技術的理解和遷移學習能力，從而滿足今后社會對人才的就業需求，是教育適應社會經濟技術發展的關鍵。

為此，學者們從不同角度進行了研究。在課程內容的實踐教學方法和評價方面，通過設立紐帶課程解決多課程融合的問題[3]，或基于特定的開發云進行更強調實踐結合的教學[4]；或者建設MOOC、實驗綜合教學平臺，在實驗中以項目驅動加強學生實踐能力培養[5]；或者采用典型素材、典型案例、典型資源從教學內容、方法、過程和評價4 個方面構建教學體系，提高教學實效[6]等。對于知識點的量化和課程內容的構成問題，李東霞等將知識點拆分成若干個小知識模塊，形成該知識點的量化[7]。文獻[8]中收集了具有代表性的美國著名高校的創業課程內容,并提取課程內容主題詞，利用詞頻統計、繪制共詞矩陣的方法，分析了其課程內容的構成熱點及趨勢。在目標與內容的結合設計以及關聯度方面，采用構建知識鏈加強理論和實踐的課程連續性的方法[9]；或通過數據挖掘技術,分析課程間知識點內在聯系和遞進關系,進行課程教學模型設計的方法[10]等。

無論是實踐應用，還是技術發展，這些特定的目標要求，都需要有相應的內容和具體措施來對應支撐。明確內容所涵蓋的知識點與各個目標之間的聯系，分析彼此之間的關聯度和權重，實現教學目標和內容之間的更好對應。同時，根據目標及時調整內容結構，適應需求的變化。這些都是信息技術工程教育實踐中亟待解決的問題。

社會和技術發展所帶來的對知識和技能的快速更新需求，對教育領域也提出了新的要求。在學習中舉一反三，在學習一項知識技能的同時，能夠理解其同類技術的原理和關鍵，才能真正地學習和掌握其核心和精髓。為此，針對在計算機工程教學中，將理論學習、實踐能力和共性同類技術遷移學習能力相結合的培養目標，面向既定目標的課程知識點關聯性量化分析和課程設計方法，在明確目標的前提下，根據各個目標與內容知識點之間的關聯度設定關聯值，進而計算出各個知識點的重要性權重、與各個目標的關系以及在總課時中應占有的相對比例。根據量化分析結果，即可輔助教師方便、快速地完成課程教學的重難點、教學內容的界定和課時規劃。

1 Web編程技術課程目標

Web 編程技術是高等院校物聯網工程、計算機科學與技術等專業高年級開設的專業選修課程。以面向對象程序設計Java 開發課程作為先修課程。

因此，高校在講授該門課程時大多以JSP Web 開發作為講授內容，是一門實踐性很強的課程。

為達到更好地適應技術發展和實踐需求的目的，可對課程的課程體目標進行預設。

（1）理論和實踐結合。注重實踐和理論的結合，采用講、練有機結合的教學手段，合理分配理論講授和上機實驗。在有限的總課程時間內，培養學生理論和實踐結合的編程動手能力。

（2）遷移學習能力。通過對本課程的學習，使學生能夠在掌握運用JSP 開發Web 應用的基本知識、技術原理和方法的基礎上，培養學生對Web 開發通用方法的理解，以及對新技術的探究學習能力。

（3）綜合解決能力。培養學生應用組件、輔助工具、第三方開發平臺的能力，提高學生綜合利用所學技術解決實際應用問題的能力。

課程計劃的主要內容包括以下幾方面。

（1）Web 應用開發基礎知識：包括Web 的基本概念、HTML 基本語法和常用標簽使用、動靜態網頁和前后端技術概念等。

（2）Jave Web 開發基本技術：包括開發環境搭建和工具應用、基本JSP 語法、JDBC 技術等。

（3）Java Web 應用開發實踐：在前期基礎講授和實驗的基礎上，結合實驗實例，講授MVC和DAO 設計模式、Servlet 技術、Javabean、三層優化技術等。

2 基于知識點關聯性量化分析的課程設計方法

在理論教學和實踐結合的前提下，要達到目標2 的要求，即讓學生初步具備對相關同類技術的遷移學習和理解能力，其關鍵是課程知識點、實踐，以及相關同類技術3 者之間的知識點關聯性分析。

關聯性分析是根據所教課程，對知識點和關鍵技術進行需求匹配歸納和梳理，凝煉出該課程各項知識點和其他相似開發技術之間，以及課程知識點和實踐應用需求之間基于底層的關聯性，并繪制知識點關聯性分析圖。

然后，根據關聯性分析從課程內容設計（理論和實驗）、案例選取、教學過程管理3 個方面完成教學內容的落實。

2.1 知識點關聯性量化分析

知識點關聯性量化分析圖繪制步驟如下。

1）定義兩兩相交的分類知識點集合。

重要性權值越高越重要。在這里，按重要度設置為1-3。

5）繪制關聯圖。

以JSP Web 編程技術課程為例，按照以上步驟，進行如下知識點關聯性量化分析。

首先，根據相關教學和實踐開發經驗，將JSP Web 開發課程各個知識點分別與工程實踐需求，以及其他Web 研發技術（如ASP、PHP 等）進行關聯性分析，繪制它們的知識點集合的交集，用列表方式給出各個知識點。并用帶1～3 的箭頭分別表示其關聯度的量化值，1 表示弱關聯，3 表示強關聯。

其次，在知識點列表中，按照各個知識點的重要性用1～3 進行量化表示，從1～3 重要性依次遞增。同時，用深色底色的列表表示本課程講授需要涵蓋的內容，淺色表示不需要涉及的部分。得到分析結果如圖1 所示。

圖1 課程知識點關聯性分析

最后，按公式（1）計算每個點的綜合權重，得到表1。

表1 部分知識點綜合權重計算值

2.2 課程內容重構和設計

根據公式（1）計算出的知識點綜合權重就可以按以下公式進行課程的內容、實驗部分和重難點的確定和設計。

表2 課程知識點設計分析參照表

3 課程實踐

完成教學內容和重難點的分析和設計后，就可以把內容和重點具體落實到教學中，并且采用現代化教學方法，根據所確定的課時分配和對應實驗內容，結合教學效果、進度和學生反饋等完成課程的教學。

例如，根據表2，對于教學內容“2.Web 技術基礎”，重難點在于知識點“前端/后端”的概念區分和原理理解（重難點為1）。因此分配3個理論課時進行重點講解，而對于其中的知識點“HTML/CSS/Js 基本語法”則分配2 個實驗課時+1 個理論課時，加強學生的動手實踐能力。

而對于“6.MVC 與DAO”來說，重難點是對知識點“MVC 模式”的理解，安排3 個理論課時。“JSP 中實現MVC 模式”和“JSP DAO 模式及實現”2 個知識點的學習則側重實踐，分別安排了4 個和2 個實驗課時，該部分教學內容的總課時為10。

當教學內容和知識點需要調整時，只需要調整各個知識點的關聯度和重要性指標，即可重新計算出各個部分的重難點和課時分配建議。

該方法在Web 編程技術中進行了實際應用。在教學覆蓋各個知識點的前提下，有側重地根據重難點加強學生分析問題、解決問題能力的培養，引導學生深入思考，將理論應用于實踐，提升學生的學習興趣。課程結束后，通過課堂問卷調查、提交學習感受和體會等方式征集了學生的學習反饋。對反饋結果按關鍵詞統計的結果如圖2 所示。

圖2 反饋情況關鍵詞占比統計

根據結果統計數據分析，有59.09%的學生對課程內容產生興趣，63.64%的學生認為自己獨立解決問題的能力提高了，分別有40.91%和31.82%的學生意識到了在學習中歸納思考和分析設計的重要性。

4 結 語

信息技術研發中技術更新日新月異，為了讓教學適應技術變化，達到各項教學目標的要求，提出了一種基于知識點關聯分析法進行教學內容設計的方法。采用該方法不僅可實現知識點和目標的精準對應和完整覆蓋，使內容快速適應目標的變化，而且可以輔助教師，方便、快速地完成課程教學內容、重難點和課時的調整和設計，提高工作效率。