以自學為導向的設計專業基礎課程知識譜圖研究與建設實踐

摘要：知識圖譜在教學中可以起到自由組織教學資源、靈活規劃學習路徑的作用。在設計專業的基礎課教學實踐中，應當充分利用其優勢和作用，在提升教學效率的同時，引導學生學會根據自身發展需要不斷自主學習。依托學院特色教學模式，以導師工作室教學實踐為案例，研究團隊分析了設計專業基礎課教學內容的特點，提出“師生共建”的知識圖譜數字課程建設模式。通過對資源建設、系統搭建以及教學執行等環節的闡述，為相關教學改革研究提供了參考。

關鍵詞：知識圖譜；專業基礎課；混合式教學；數字課程；自學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A文章編號：1003-0069（2025）03-0088-04

Abstract：Knowledge graphs can play a role in organizing teaching resources freely and planning learning paths flexibly in teaching. In the teaching practice of basic courses in design majors，their advantages and functions should be fully utilized to enhance teaching efficiency and guide students to learn independently according to their own development needs. Relying on the characteristic teaching mode of the college and taking the teaching practice of the mentor studio as a case，the research team analyzed the characteristics of the teaching content of basic courses in design majors and proposed a knowledge graph digital course construction model of \"co-construction by teachers and students\". It specifically expounded on the links of resource construction，system building，and teaching implementation，providing a reference for related teaching reform research.

Keywords：Knowledge graph；Basic courses；Blended teaching；Digital courses；Self-study

引言

知識圖譜作為一種圖形化表達知識點關系的技術，能夠靈活組織教學資源，支持個性化的學習方式，為本科教學研究與實踐帶來了很多新的機遇。馬春東教授提出，設計專業的教學任務是引發學生的學習動力和建立思維體系[1]，可見知識圖譜數字課程支持個性化學習的特質，可以為設計專業的數字化教學建設帶來積極作用。

知識圖譜技術最早起源于人工智能的符號主義學派，在高校教學改革實踐中運用該技術和理念，首先，要將面向計算機讀取的圖數據庫，轉變為適合學生學習的內容架構方式與表現形式。周東岱分類梳理了教育領域的知識圖譜研究，包括學科知識組織、學習過程設計和學生認知發展3個研究方向，并提出了“冷啟動—熱啟動”學科教學圖譜模型[2]。謝幼如著眼教學全過程，提出了整合教、學、評3個環節為一體的D-KG-AI模型框架[3]。范佳榮、劉鳳娟、李振分別從引導學生思維發展[4]、加強個性化學習[5]、以及提升知識圖譜系統建構的自動化[6]等視角，提出了各自的教學建設理論模型。這些研究為設計專業在該方向的探索提供了參考思路，但相比其他學科依據固定教材的文本內容所建立的知識點網絡，設計專業更注重實踐與創新，而非掌握大量陳述性知識，因此不能直接套用其他領域的經驗與方法。

一、設計專業的教學特點

設計專業依照設計對象的不同，在實際教學中關聯到的前提知識和技能也有較大差異。因此，處理好共性基礎與個性化延展內容是專業基礎知識圖譜建設的關鍵。同時在教學中也要避免學生陷入單純的積累技能甚至是“學設計等于學軟件”的誤區，影響其他專業素質的發展。

付志偉和戚玥爾分別介紹了交通工具設計專業[7]和產品設計專業[8]的教學模式與課程建設情況，體現了從操作訓練到專業創作的復雜性與豐富性等特點。楊參天則從教學評價的角度出發，系統分析了設計類課程相比其他專業教學的差異[9]。馬春東在學院的教學理念中指出：應當以專業學習為載體，打破學科邊界，培養學生遇到什么學什么的自學能力與持續學習意識[1]。學生未來面對不同的設計課題和專業發展，需要具備快速自學的能力。知識圖譜數字課程的核心優勢，是可以適合學生個性化的學習需求和學習路徑，引導學生學會自學知識或技能。如何發揮好這一優勢，需要以設計專業實際的教學特點為基礎，梳理現實問題與需求，研究適合的建設方式。

二、設計專業基礎知識圖譜數字課程建設思路

以設計學院的導師工作室特色教學模式為基礎，可以從思維模式、學習路徑和實踐能力3個方面梳理專業基礎教學的特點，形成建設思路。

在思維模式方面，培養學生找到快速自學的方法，并逐步建構自己的知識體系。設計專業的實踐性與綜合性特點，使得教學中涉及到的知識與因素往往會橫跨多個學科或領域。雖然是影響設計課題的重要內容，但卻與傳統教學思路不同，學生并非要按照其他學科專業的教學要求掌握這些知識，而是要以開放的心態快速理解這些因素的基本原理和相互間的關系。在這一過程中逐步習慣，并掌握快速跨領域學習的能力，圍繞設計目標能夠建立和協調多領域、多技術因素的思維框架。

在學習路徑方面，應當遵循先建立感受再對接理論的認知規律[1]。在知識教學方面，要避免對知識點和理論生搬硬套。學生需要先有親身感受，才能對審美體驗、空間尺度等因素形成認識，進而逐步理解知識或理論。

在技能學習方面也應當邊做邊學。以軟件或工具等技能教學為例，傳統的“一對多”課堂教學效果往往并不理想。一方面因為單純學習軟件對學生來說缺乏創作導向的內驅力，另一方面，學生只有在演示的同時自己也同步操作才能逐步學會，再經過反復對比和重復操作達到基本熟練。在認知科學關于技能學習研究中，這一過程被概括為認知、關聯與自主3個階段[10]。相比傳統課堂，數字課程在這方面教學方式更具優勢。

在實踐能力方面，要培養學生綜合協調不同技術路徑的意識與能力。從一系列草模與實驗推敲，到拿出最終方案，設計創新往往需要嘗試大量不同技術路徑之間的排列組合關系，從而優化得出當前條件下問題的最優解。這個過程同樣需要有與之相適應的學習資源配合支持，也就是在共性的專業基礎內容外層，持續拓展建立面向不同設計對象或設計領域的知識內容。以適應學生不同的專業發展需要，形成短期入門與長期發展的配合關系。最終目的是培養學生在面對新課題時，有能力自己拆解問題和目標，找到適合且高效的學習途徑。

總結上述分析，形成相應的知識圖譜數字課程建設思路（圖1）：1.以引導學生掌握自學能力為導向，鼓勵學生參與教學資源建設，提升學習動力與學習效率；2.將教學內容進行單元化拆分，使其具有豐富的重組特性和細分檢索可能，從資源建構的底層邏輯上支持學生個性化的學習需求；3.在學習路徑規劃中應當以案例為導向，讓學生先建立對設計問題的感知，再引出具體的知識點或技術操作步驟。即要以學生的認知規律為線索，而非簡單地串聯教材中的文本邏輯；4.在專業基礎課之后，將知識圖譜繼續融入專業課題環節，啟發學生探索更多的可能路徑，如不同的材料、不同的加工方法等，鼓勵學生遇到什么學什么。

三、“師生共建”的知識圖譜數字課程建設模式

多年來，研究團隊在工作室范圍內從下面5個方面分步進行了專業基礎課的知識圖譜數字課程建設。

（一）學習內容規劃環節，明確教學目標和建設標準，設置適合的學習案例。

如圖2所示，這一階段需要綜合社會需求、學院導向、工作室長期的課題研究以及學生的興趣等因素，制定工作室專業基礎數字課程的教學目標和建設標準。與低年級公共基礎課不同，工作室專業基礎教學需要將共性的基礎素養（如對色彩和形體的理解）向更聚焦的專業方向上對接和遷移。因此，要充分考察學生的學習習慣和認知規律，在具體課程設計中，為每項教學內容選取合適的案例作為學習線索的導入部分。所選案例要適合學生在基礎課后，將所學內容進一步類比遷移到其他設計任務中。

工作室經過多輪教改實踐，目前已將三維建模、包裝設計、手繪表達、快速成型設備操作、工業產品標準等內容分批建設了數字課程。以三維建模為例，根據工作室課題和研究方向的需要，選取一個玩具小屋作為最初入門的訓練案例，實際用到的操作簡單易學，但在模型尺寸、比例以及體塊間的組合關系上要求嚴格。一方面是為了減少學生學習新工具的畏難情緒，最重要的目的是讓學生養成良好的工作習慣。在后續更復雜的課題創作及實物制作過程中，通過條理的工作方式保證方案的可靠與精準。

（二）學習資源建設環節，以“師生共建”的方式將教學實施與教學建設相結合。

在內容規劃工作基礎上，教師可以將學生的學習過程與資源建設整合（圖3），鼓勵學生參與資源制作，激發學習積極性的同時也能促進學習效果。當然這種方式的前提，是教師要嚴格把關內容規劃工作，結合教學經驗為這些學生規劃合理的先行學習路徑，并在后續指導其完成教學資源的制作。根據工作室多個學期的教學實踐，具體實施可以分為以下5個步驟：

1.發布建設需求，調研學生的學習意向。教師將規劃內容中適合學生參與建設的部分發布給學生，考慮到實際教學需要，一般這部分內容多為新軟件的教程制作。教師要從宏觀視角為學生介紹這些學習內容所關聯的專業發展方向，和大致的學習路徑。如制圖軟件在包裝設計、概念設定、交互界面等不同方向的使用和規范有很大差異，要讓有意愿參與資源建設的學生明確自己的學習意向，而非單純記住軟件的操作步驟。

2.教師幫助學生規劃學習路徑。學生要先完成自學，才能制作教學資源。教師要根據學生的學習意向，給出建議的自學路徑。包括參考案例、重點難點、技術標準等，以保證學生盡快完成自學。這些學習路徑指導，其實也是為學生示范了如何快速自學一項專業內容。以使用Rhino軟件設計木板拼插玩具為例，要為學生提供有代表性的產品實例，分析主要聯結方式的尺寸和組合關系，介紹加工原理和影響實物效果的因素。然后要求學生測量并復刻一款產品，在此基礎上適當改動后實際制作打樣，完成初級學習的閉環。

要向學生說明的是，這種以技術操作為主的內容并非設計專業的重點，但卻是實際教學中影響學生學習效率的具體因素。因此，將這部分內容設置在工作室基礎課中，與公共基礎課和專業課題相區分，并且目的是引導學生掌握自學的能力。

3.學生完成自學，討論形成教學資源建設方案。完成前面規劃的自學任務后，學生要根據實際學習情況，與教師復盤學習過程中遇到的重點和難點。經過多輪匯報與反饋，確定相關內容的教學資源建設方案。例如，木板拼插玩具設計中，傳動部件的設計需要在草模推敲的基礎上，通過繪制運動軌跡參考線來完成精確制圖。教師應提示學生考慮不同學生對傳動結構的理解能力差異，設置實物操作的環節，并補充齒輪公式等必要的知識內容，不能僅在視頻中口頭說明。

4.學生根據建設方案制作教學資源。一般來說，學生缺乏實際教學經驗，表達能力有待提升，且缺乏對他人理解能力的正確認識。因此，教師應在制作過程中提示學生將內容分為多段制作，隨時將完成的段落分享給其他學生觀看并詢問反饋意見。實時改進內容質量的同時，逐步提升教學資源制作能力。以下是不同類型教學資源制作的規范：

案例式視頻資源，適合完整演示使用軟件完成案例的過程。視頻資源制作完成后，要按照操作階段或知識點將視頻切分為若干段落。方便學生在后續學習中查找定位到具體的步驟，也可根據不同的學習路徑重新組織教學資源；短視頻資源，主要為簡短的技法、操作或知識講解。適用于學生在完成案例式視頻資源學習后，進一步通過自學來補充了解更多內容。需要提示學生要有突破這些技巧的意識，避免陷入以軟件特效代替設計審美的誤區；網絡公共資源，可以由學生平時積累和提供，教師應指導學生做好分類、注釋以及內容質量審核，必要的話可以根據需要重新自制；富文本資源，即文本、圖表、示意圖、邏輯圖、流程圖、時間軸、結構圖等形式的資源，如某個領域的發展脈絡、工業標準件的分類與規格體系等。其中涉及到實物的內容，如材料或零件的分類等，應當結合線上資源的內容框架，同步建立線下的實物庫，讓學生有真實的嘗試與感受機會。

工作室近年來逐步從教師規劃和制作教學內容，轉向組織部分學生參與制作教學資源。如AR程序搭建教程、RP設備操作教程等內容，均由有意愿的同學制作而成，邊自學邊為其他同學錄制教程。在這一過程中，教師要將自己的教學經驗轉化為可以推廣執行的標準規范，并且要充分協調好學生自身的學習能力和表達能力。切實提高學生學習積極性的同時，產出質量可靠的教學資源。

（三）學習路徑索引環節，以學生需求為導向，靈活組織學習內容。

教學資源制作完成后，將資源節點串聯為學習路徑，形成知識圖譜（圖4）。一般來說，知識圖譜的網絡關系來自教材中的文本邏輯。除此之外，學生還可以根據專業實踐中的經驗，提供補充擴展的學習鏈條，由教師審核后發布到知識圖譜中。例如學生在專業實踐中，自學了開源硬件的相關內容，并完成了一架無人機的組裝和改良設計。可以根據此次經歷，讓學生梳理與無人機組裝和調試為目標的知識和操作鏈條，形成一個局部的知識網絡。既復盤了實踐經驗，又為其他有需要的學生提供了參考路徑。

具體操作方面，在小范圍的教學中，可以使用演示文稿將學習路徑涉及到的資源都組織到一個文件中。這種方式應在頁面中設置導航欄或其他索引工具，時刻給學生呈現完整的學習圖景。當資源數量或面向學生人數較多時，可以在開設了知識圖譜功能的線上課程平臺，上傳資源并編輯學習路徑，形成更專業的在線知識圖譜數字課程。

工作室在教學改革初期使用自建的演示文稿來組織內容。經過兩輪教學周期后，逐步轉為使用超星泛雅平臺來建設線上知識圖譜數字課程（圖5）。借助平臺內置的學情數據系統，可以更有效地掌握教學資源的使用效果。

（四）學習任務執行環節，增強學生間互動，專業基礎持續支撐專業課題。

以專業課題的需求為導向，建設專業基礎中的共性教學內容。再通過持續建設的擴展內容，對接學生在專業課題中遇到的更加個性化的學習需求。形成專業基礎課與專業課題之間相互支撐的關系（圖6），具體實施方式可以從兩個方面展開：

在專業基礎課教學中，軟件工具等內容可以通過高年級學生帶領低年級學生的方式來完成。搭配相應的作業安排與線上講評，學生可以自行利用假期時間，跟隨視頻課程完成學習與訓練。這樣在開學的工作室課上時間，可以充分地利用面對面教學指導的優勢，開展更多專業素養相關的教學內容。

在工作室專業課題教學中，由于每屆學生面對的設計問題都會有所差異，每一組學生的設計方案與思路也相互不同，教師不可能將所有涉及到的知識都以正式課堂的方式向學生講授。通過在知識圖譜資源中持續增加擴展內容，學生可以在課題設計過程中自行安排時間查找和學習。從而讓出更多集中教學的時間，投入到課題方案的深入指導與匯報中，充分發揮工作室教學的優勢條件。

（五）學習效果反饋環節，承接“師生共建”方式，學生互評與教師評價相結合。

作為評價教學質量和教學改革成效的閉環機制，學院在多年來的實踐中建立了一套適合設計類專業的質量評價辦法。包括每學期舉辦的一系列課程課題展覽，以及每年舉辦的“設計節”教育教學過程展。在此基礎上，工作室對專業基礎課的知識圖譜教學改革設置了兩個層面的效果反饋機制（圖7）：

一是通過學生間互評，增進學生間圍繞學習的交流，相互促進學習效果。制作教學資源的學生需要根據其他學生的學習效果與交流反饋，改進教學資源的質量。相當于以制作教案為課題，讓學生對其方案進行可用性調查，進而提升學生的理解和表達能力。二是教師根據整體學習效果與專業素養的發展情況，評價教學資源設計的合理性與有效性。每個教學周期后應根據評價反饋調整教學內容，持續改進教學方法。

四、建設成效

圍繞該教學研究于實踐，工作室多年來在3個方面取得了顯著的教學改革成效：

1.提升了專業基礎課的教學效率。依托導師工作室特色教學模式，通過數字化課程讓學生充分利用假期時間完成了部分適合線上學習的內容。為后續在校期間的專業素養與專業課題學習讓出了更多教學時間，同時促進了不同年級間的學習交流。既鞏固了高年級學生的專業基礎，又讓新生快速融入工作室環境。

2.提升了基礎課對專業課的支撐作用。以工作室長期研究課題為導向，將涉及到的基礎知識點、基本技能以及專業要求整合到數字課程中。對于普遍性的內容，學生可以根據需要反復觀看學習，在假期提前完成準備和訓練。對于在不同設計方向上可能會用到的學習內容，學生可以在后續專業課題中，隨時查閱和快速自學。有效提升了學生在專業課題中的學習能力與學習效果。

3.提升了學生在完成畢業設計和參與實際項目過程中的專業能力。近年來，工作室學生在畢業設計中的作品質量逐年提升，優秀作品屢獲校級和院級優秀畢業設計獎勵，學生在相關專業方向上的就業質量持續向好。同時，課程擴展資源也能有效對接學生在實際項目中的學習需求。工作室學生近年來在導師帶領下完成了多項服務地方、服務國家戰略的設計項目，包括“鑄牢中華民族共同體意識文物古籍展”相關設計工作等，充分鍛煉了學生的專業實踐能力。

結語

基于設計專業基礎教學內容的特點與學生實際情況，發揮“師生共建”的機制優勢，通過知識圖譜數字課程的建設與實施，有效提升了學生自學的意愿和學習能力。依托學院的導師工作室特色教學模式，大幅優化了工作室教學時間分配方式，進一步提升了面對面教學的指導效果。

根據已有的教學改革工作基礎，研究團隊未來將持續改進，并探索經驗推廣方式。以產品設計與工業設計專業的教改經驗為藍本，聯合更多工作室與教師，共同研究適合其他設計專業的知識圖譜數字課程建設路徑。

基金項目：遼寧省教育科學“十四五”規劃2024年度課題一般項目“新文科復合型設計人才的專業與實踐教育融合”（項目編號：JG24DB086）；大連民族大學2023年本科教育教學改革研究與實踐重點項目“面向新文科人才培養的工作室專業教育與實踐教育融合研究與實踐”（項目編號：ZD202350）

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