基于微课的开放教育资源知识管理研究

基于微课的开放教育资源知识管理研究对知识可视化进行了研究，构建了微课知识管理系统，用以帮助老师和学生更方便、更高层次效地组织Internet海量信息，也有助于学习者从诸多微课学习资源中找到合适自己学习的信息资源。该研究尝试通过知识地图实现知识的导航，在虚拟知识组织内实现学习者共同目的，从学习者需要出发，创造知识分享环境的关联，使组织成员——学习者能更有效地学习。一、概念的提出(一)微课程与知识呈现微课Microlecture，即微课程，[1]以论述某一知识点为目的，以短小精悍的在线视频为表现形式，以学习或教学应用为目的的在线教学视频。2008年秋美国新墨西哥州胡安学院在线效劳经理戴维·彭罗斯(DavidPenrose)正式提出了微课这一概念，他以为，微课是一种以建构主义为指点思想，[2]以在线学习或移动学习为目的，基于某个扼要明确的主题或关键概念为教学内容，通过声频或视频音像录制的六十秒课程。这将提供一个知识发掘平台，并告诉学习者怎样根据学习所需，搜索相应资源，允许学习者对自己的学习有更多的自动权，自立发掘知识点，有针对性地学习。他把微课程称为“知识脉冲〞。在国内提出微课概念的广东胡铁生从教育信息资源角度论述“微课〞，以为微课是根据新课程标准及教学理论要求，老师在课堂教学经过中针对某个知识点或教学环节展开的教与学活动，是各种教学资源的组合，重要载体是教学视频。[3]综合国内外的研究我们以为：微课在教与学中应是生动的、动态的交互，要提供学习路径。海量的学习资源呈如今学习者面前，要避免内容零散、学习者迷失搜索路径。呈现方式需要微课程资源网络，资源关联需要系统性。学习者能够个性化学习，老师能够专业发展。因而，知识就很主要。(二)知识管理1知识管理概念大卫·沙凯米()以为，知识管理是对知识及其创造、组织、传播、利用与宣传等经过的管理。[4]有人提出了“教育知识管理〞概念。苏新宁等提出教育知识管理是使用现代，捕捉、处理、组织教育知识及相关知识，进而转化为个体的知识和智慧;借助网络，传播和分享教育知识;并采用有效的办法提升教育工作者的创新能力，加强教育组织传播知识的功能。2知识地图(1)知识的可视化。可视化(Visuazliation)就是数据、信息和知识用可视的形式表示的经过，将可视化手段引入知识建模经过，成为知识管理的重要手段之一。[5](2)知识地图概念。“知识地图〞一词由英国有名情报学家B·C·布鲁克斯在其经典著作〔情报学基础〕中提出。[6]布氏提出的“知识地图〞相当于人类的体外大脑。基于布氏提出的“知识地图〞理念，结合远程开放教育现有学习资源，本文提出基于微课的开放教育资源知识地图构建设想。二、微教学材料体知识地图理论模型当前，我们国家网络课程建设普遍存在反复建设、缺乏统一规范、缺乏互操作性和重用性、缺乏知识关联性、资源形式单一、针对性和实用性差、无法提供个性化效劳和隐形知识等问题。这些也是微课程建设所面临的棘手问题。运用知识地图能够更好地规范微课程知识网络的建设。详细来说，微课是紧扣单一知识点来设计的，任何的学习都存在认知的顺序，我们能够让知识点具有关联性，对知识点进行排序，将知识变成有组织的构造。对知识序列的设计，能够根据课程学科分类体系来进行设计排序，可以以按知识点设计知识地图，让知识具有网状构造，通过知识可视化工具，利用知识地图能够将知识可视化，构建微课程知识管理系统，帮助老师和学生更方便、更高层次效地组织Internet微课程海量信息，也有助于学习者从诸多微课资源中，找到自己需要的信息，实现个性化学习和自立学习。但传统的知识地图，缺乏分享、缺乏统一，且操作性不强。假如引入本体思想，[7]能够让知识地图赋予语义含义，这就构成了微教学材料体知识地图(见图1)。下面我们先构建微教学材料体知识地图理论模型。以下为本体知识地图的四层理论模型，简称“四元模型〞。(一)用户交互层即知识效劳层通过知识可视化经过结合检索引擎，[9]为学习者提供资源检索的接口。对学科知识库进行语义推理和解析，利用编程接口实现知识检索的页面化。(二)知识地图层重要呈现本体关系中的知识节点、知识链接和知识关联关系，知识可视化将隐性知识显性化，它是语义表示的本体知识构造。应用知识本体使本体和数据间建立联络，构成立体知识网络，[10]并使资源根据知识网络中的不同属性，或同一属性的不同编码体系，呈现出规范有序的知识地图，供浏览和检索。(三)知识本体构建本体的定义由格鲁伯(Gruber)给出，[11]是“概念模型的明确的规范说明〞，包含本体重要功能、信息交换和互操作性等内容，使用某个领域内公认的词汇，实现语义级上的信息集成。本体的思想原属哲学范畴，在数字信息环境下，被赋予全新的含义，它所关注的是概念以及概念之间的内在语义联络，它具有良好的概念条理构造和逻辑推理的支持，[12]本体的实质是领域知识的分享以及复用，通过对某领域的知识进行组织，构成基于本体领域的知识组织系统。[13]对于开放教育资源来说，[14]知识其实是由诸多知识因子所构成的，用它们的节点联络起来的语义网络，能够充足表达知识元素的内容以及他们间的关系。微课学习应用知识地图，[15]从本体概念出发，围绕中心主题列出相关概念，由概念引出子概念，在用线把这些概念连接起来，线上加连接字，以表达互属关系。本研究使用文献分类法，利用本体构建工具，建立领域本体。(四)信息层微课程的内容，[16]微课程的知识单元来源于网络和教学资料等，如开放教育资源，它的形式为web页面、论坛、博客、微博、微信等。这些能够看作“资源库〞是一个信息蕴藏地。包含微课PPT(讲课提要、微课课程设计)、微课视频(微课分镜头画面设计、微课脚本设计、配音、配乐)、微课作业设计、学习者笔记内容作业内容共享，学习者反应、教学反思等(见图2)。三、“余姚地域文化〞领域本体知识分析根据以上分析，可看出本体层是核心，下面我们以“余姚地域文化〞为例，对该领域知识本体进行构建。(见图3)领域本体知识(Ontologyofdomain)架构分为下面部分：Ontologyofdomain={domain，category，class，title，attribute，relation}领域domain：所代表的是特定的领域，本文以余姚地域文化为主体。知识分支category：为domain下面的分支，由数个concepts构成。Category用c1、c2、……表示。知识单元Class：为Ontology中最重要的单元，能够用来描绘叙述说明领域中的概念。title：由一系列微课标题构成，可详细到的知识点，可以以是数据字典表示，在本研究中指知识认知导向、学生学习导向、需求导向。title后面加标号来表示序列，即微课知识点系列t1、t2、……等。Instance：用来描绘叙述class或concept的特性或属性及关系。Attribute：用来描绘叙述属性。这部分重要考虑条理体系、需要定义的概念属性以及属性分面。一个属性由多个分面构成，分面描绘叙述类型、容许的取值、有关属性取值的其他特征。(一)领域本体概念模型本体领域主题面的提炼，由当地文化专家抽出领域概念词，[17]进行概念语义检索，详细主题概念提炼，挑选。[18]数据来源应最大限度地保证资源的权威性，需查相关文献、权威流通量大的著作、词典。我们重点参照了美国KBSI公司(KnowledgeBasedSystemsInc)“IDEF〞“IDEF5〞图表语言开发的用于描绘叙述和获取企业本体的方法，“IDEF〞“IDEF5〞是英文“IntegrationDefinitionforFunctionModelling〞缩写，是指KBSI开发的一系列“面向功能建模的集成定义〞项目和斯坦福大学“七步法〞，[19]重要用于领域本体的构建。采取自顶向下，自底向上法，兼顾与国外顶层本体复用、嫁接。自顶借助领域专家知识，从通用概念出发再将概念进一步细化;自底从资源出发，最小级其余类开始，向上合并更大的类。知识本体构建法，假如把每一个知识领域抽象成一套概念体系，那么，就构成了概念化条理构造，构成了领域本体概念模型。根据文献以及对知识可视化的知识聚类，“地域文化〞领域本体包含了时间、、事件、地区、物产、文化等要素。领域本体专注于领域知识的抽象，较为详细，容易进行形式化和分享，通过构建领域本体，实现知识框架描绘叙述模型的统一，知识的互操作，利于知识点拆分、合并、推理。为了便于计算机理解和处理，能够使用计算机编码语言(RDF/OWL)法，作为资源描绘叙述框架，为知识扩展打下了基础。在(RDF/OWL)中，能够明确表述词表、词表关系、关系约束、公理、推理规则等。地域文化知识本体展示扑朔迷离的人物、物产、地区的扑朔迷离个体的关系，能够用条目化词表知识表示，构成地域文化本体知识体系。重要包含：(1)确定地域文化本体专业领域和范畴这一领域的问题;(2)考察“地域文化〞相关学科顶层，如其他学科的复用和嫁接问题，根据与之类似的问题对接入口判定分析;(3)结合领域专家意见，根据核心概念进行概念延伸，如舜文化、儒家文化、传统文化、江南文化、越文化、河姆渡文化、历山文化、稻作文化等;(4)对概念词表的填充、关系迭代，对概念属性添加说明;(5)底层概念参加类的实例，并进行实例属性值的填充;(6)进行一致性检查等。(二)微课知识单元知识单元是微课知识点详细内容的设计。这里我们使用模版词条词表，进行模版化开发。输入开发微课的相关信息，微课构成要素词表。可参照胡铁生的模版来设置属性：系列名词、本微课名词、知识点描绘叙述、知识点来源、听本微课需要了解的知识、教学类型、适应对象、老师、画面设计等，除此之外，在属性设置里也有图3领域本体层内容。在这里微课设计能够片段化、条目化，相当于卡片。微课词条能够列出所有主要主题或概念术语清单。比方舜文化的条目，能够用三个条目来概括，即齐家、治国和平天下。这三个条目暗合儒家思想，又解读了舜的一生。可以以用百孝之首、道德之祖、文明之元这三个词条概括。微课知识单元是根据某个知识点或教学主题建立起来的，[20]各知识模块间松懈独立，呈现出课程学习的构造特点，知识单元需按路径进行编码。(三)知识关系知识关系即知识点的关系：一是知识点认知的顺序关系。我们把知识点的关系根据认知顺序关系能够分为前导、后继和相关三种类型，每个知识点都有相应的前导知识点集合、后继知识点集合和相关知识点集合。二是知识点之间包括或引用关系，而知识点之间包括和引用与知识粒度有关，例如，一个抽象概念可能包括或应用了多个相关的名词或术语，反过来，一些简单的名词、术语和概念经常被相对复杂的概念所引用，同时，与认知构造有关。我们选择微课第一个主题是舜文化研究和他衍生的关联知识。例如：从舜t1、t2、t3和t4衍生到江南文化c6，从舜衍生到儒家c5为主体的传统文化c7，从舜衍生到王阳明c11。在舜故事三阶段中，即齐家、治国、平天下这三阶段里，第一阶段包括两个知识因子t1和t2，第二和第三阶段分别对应了t3和t4知识因子。我们根据读者水平不同，按知识点难易水平扩大读者的知识面，这样，(见图4)我们设计了四个主题和四个知识因子相对应，即“齐家〞是舜的开始，反映他的童年少年的一些故事，从童年少年的“孝文化〞开始，在读本设计上用了舜故事1.0版本，接着舜的成长里又有许多敬业故事，即为舜故事2.0版本，后面舜故事展开为舜故事3.0版本，即是尧舜时代，为舜治国的故事，最后为舜故事4.0版本是舜平天下舜禅位的故事。这里每一部分故事版本都是独立的，读者可根据需要选读。在舜故事三阶段齐家t1和t2、治国和平天下t3和t4的知识因子里，加上江南文化c6，再参加越文化c8与舜知识因子契合，提升了余姚地域特色。这个知识因子还可由氏族社会向父系社会扩展，还能够扩展到余姚的河姆渡文化c9，再扩展到江南的稻作文化c10。使用叙词法表示简单语义关系，如“用、代、属、分、参、族〞。这样就天然构成了知识的前后关系(见图3和图4)。通过这样的微课知识组织构造的开发，凸显了地域文化的知识脉络，又根据学习者需务实现一些模块化功能，在微课设计上，参加一个模版，反映开发者信息等本体要素。通过知识本体关系联络，构成知识链。从这张图我们能够看出知识的关系：一个是知识分条理。不同水平的人，需要不同知识内容，本文根据需求或难度来设计，用模块来规划，比方舜1.0到4.0版本，就是如前所述，依知识点的深浅水平进行设计。另一个是知识分顺序。领域知识需要背景，他是研究领域起点。比方儒家文化的背景之一就是借舜故事来论述它的思想观点，到达教化目的。领域知识还需要了解前沿即将来发展，需要知识的延伸。(四)知识地图知识地图是知识粒度的抽象层。本文通过微课资源的微信微博平台建设，积累相关语料，先采用人工方式建立“地域文化〞的领域本体，以建立微课“知识库〞和微课“信息资源库〞的关联机制。固然，我们建立的仅仅仅是该领域“知识库〞和“信息资源库〞的关联机制，但对领域和主题资源数字化建设仍有指点意义和参考价值。建立微课知识点的关系：两微课主题之间的关联，即知识关联;还有资源的指引关系，即知识点和资源的URL地址，即知识链接;微课主题和信息资源的联络通常是URL。信息资源能够是文本、图片、声音、动画、视频(见图5)。根据四元知识模型，[21]我们设计的平台上面是地域文化知识地图，即可视化知识库，便于学习者选择路径，下面则是微课程或微课程元素。知识地图构成能够有两种方式。用本体和模块结合方式建立知识地图，就某一功能模块或知识单元，以本体思维法，根据语义关系按知识点先后顺序排序，构建概念间互相联络的本体知识网络。再将这些模块串联起来，构成更大的本体知识网络，实现知识扩展，完成本体知识建构经过。这部分可由领域专家、知识工程师和计算机老师来制造完成。另一方面可以从学习者认知角度出发，按知识的难易水平排序，让学生选择学习路径。通过知识地图学习者很容易把领域知识构造参加到个体知识体系中。根据以上分析，我们能够在地域文化微课的节点中，每节参加知识管理元素。由此构成地域文化知识管理的微课体系。这样碎片化的微课就成为一个新的知识组织体系。四、基于微课的知识管理系统的构成我们选择主题是余姚地域文化某节点“舜传说〞开始为线索，衍生知识关联，建立“资源库〞和“信息库〞的关联。我们在设计模块时，从CSILE/KF(计算机规划的学习环境)有关文献中得到启发，[22]本系统重要规划下面几个模块：领域专家模块、知识可视化(知识地图)模块、学生条目化知识奉献(指学生的条目化知识的提供与制造)创作推送模块和教学反应模块(见图6)。可视化的web浏览方式见图7。(一)领域专家模块和知识可视化模块知识网络化(见图7)，由微课知识管理系统中的领域专家模块实现此功能，它由领域专家完成。系统登录我们先设置的两个角色，学生和老师。然后，老师或领域专家角色先进行初步的本体知识地图构建，完成知识脉络的设计。老师完成知识点排序，展现一些微课资源，学习任务布置，对概念设置难度色彩标签，并对核心概念或某主题进行深切进入发掘展开，构成本体知识网络。[23]这里的可视化开发工具能够是springgraph，Flex组件，对知识点信息封装，对知识点前后连接。(二)知识地图学习者开展有助于自己的知识建构的学习。学生根据知识的前驱或后驱搜索，进入某一节点微课程，看教学视频，还可看老师分配任务，完成学习任务并开始奉献条目知识。(三)学生条目化知识奉献的创作模块在这里老师能够以“地域文化〞的某个知识点为模块对学习者进行分组，通过任务布置，让学习者集体对某些感兴趣的知识进行条目化制造，这里创作形式选择仿照维基百科的款式，或以微信平台工具、或微博方式，发送给老师。这里的工具可以用JSPwiki引擎，但是需要定制好wiki引擎文本编纂器与MYSQL数据库环境。这里的文件编纂系统应具有多媒体文件功能，支持文本、图片、视频创作。比方可以以是微信，具有超链接功能。同时学习者能够设置知识点难度。(四)教学反应模块有领域专家和老师构成。老师根据任务看学习者奉献条目。使用工具是柱状图，根据学习者对条目奉献数、质量、深度、难度打分，完成对学习者该知识点测评。看学习者学习兴趣集中点、学习难点，使用柱状图看学习者难度序列，最后进行问卷调查看该设计能否合理。这里的评价是对本体的正确性、完好性、一致性可扩展性的检验。本体库的完善以手工构建为主，这里也用专门的工具进行检验。通过评价的，进入本体库中存储下来。这里知识地图的知识节点由web页面呈现它们的关系，提升了用户对知识获取的直观体验。这样，我们按知识本体思想设计了微课知识管理系统(见图6)，[24]进行了概念的规范化描绘叙述，具有本体明确化、形式化、可分享的特征。尤其有利于地域文化陈述性知识的学习。系统设计我们使用了CSILE/KF的思想，让系统更趋合理。在知识建构上，我们采取了知识地图的方式来进行。而学生能够在老师设计的框架指点下自建知识构造，能够以维基网为参考，使知识条目化，可以自行发布知识，完成知识点的师生共建，[25]实现个人知识管理经过。这样，知识地图具有语义网络检索特征。完成了本体知识构建，具有概念体系设计，概念级的修改、编纂、发布以及评价体系。可以让概念到概念具有推理经过。知识地图解决了开放资源里微课存在的知识管理的一些问题：(1)学科学习知识点固定，无法更新问题。通过本系统能够实现当学习知识点更新或创造知识点时，可自动地更新。(2)资源分享共建问题。由于不同的人员开发课程，分享较难。学习者提供知识上传时，由于没有很好的知识管理系统对其知识点进行更新，就很难看到他发的作业帖子。对知识点及时进行更新管理，如前所述，设计细节，奉献的知识条目和笔记就能够看到了。知识点很难看见，能够设计细节，完成知识扩展，到达知识分享的目的。(3)学习者寻找相关知识困难，尤其跨学科知识覆盖问题。通过本系统知识点导航，能够实现知识点链接，也就是学生学习知识的先后顺序的链接。通过引