基于知识地图的《网络操作系统》教学实践研究

摘要：该文通过梳理知识地图的概念、特性、功能和应用将知识地图技术应用到《网络操作系统》课程教学中，经过实验对比发现采用知识地图能更好帮助学习者进行知识建构，同时也是真正“以人为本”教育理念的实践。

关键词：知识地图；网络操作系统；教学实践

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）29-0086-03

1 知识地图的概念

随着物联网技术和大数据、人工智能技术的发展和普及，当今社会进入了一个高速发展、精益求精的大数据时代，人们对数据到信息的转化，信息再到知识的凝练显示出了无比狂热的渴求，数据挖掘的目的也是为了寻找隐藏在数据中的知识，然而，人类总停不下探求的欲望，人们更渴望从知识中再获取有价值的东西，知识管理是一个很复杂的过程， 包括知识的创造、获得、组织、应用、共享和更新等。要进行知识管理， 需要有技术和工具的支持， 而知识地图被认为是一种有效的知识管理工具。它的概念最早是由布鲁克斯（B.C.Brooks）提出的，他认为人类的知识结构可以绘制成各个单元概念为节点的学科认识图。后来，经过众多学者的诠释，大家更认为知识地图（Knowledge Map）是一种能在语义和知识层次上描述知识的模型， 其目的是以一种通用 、直观的方式来获取知识 、组织与呈现知识 ，进行知识的快速检索，实现知识的共享和重利用的软技术。[1][5]

2 知识地图在教育教学中的研究

为了促进学生的有效学习，很多教师都在潜心研究知识地图的教育价值，它有几大特点：

第一、直观性。它去除了文字的冗余，采用图形结构提炼最核心的内容进行展示，使人一看就懂，提高了读取的效率；

第二、逻辑性。它揭示了事物的发展规律、运动轨迹和趋势，尤其善于将多个事物之间的关系和联系展现出来；

第三、创造性。它为人工智能技术做了铺垫，学习诊断和专家系统透过对知识地图中概念与权重的分析辨识、预测学习者的学习状态，进而提出修改和评价意见。

在教育中，知识地图功用主要体现在知识的管理和知识的共享。知识的管理工具有多种，如索引字典、分类表、数据库、辞典、百科全书和语义网络等。[4]知识地图的目标重点在于知识共享，使用形式化的方法将概念、概念的属性、概念之间的关系表达出来，以方便计算机直接进行操作，更智能的是对知识进行推导；对于索引典、分类表和语义网络而言，虽然它也给出了概念之间的联系，但是对于联系的类型并没有给出。[3]可见，知识地图在表述知识上是比较完整和全面的，语义信息也很丰富，而且它还提供了对知识推导的支持。

常见的对知识地图的应用主要有两种类型：基本应用和高级应用。基本应用包含知识检索应用和知识获取应用；高级应用包括学习诊断和专家系统。[5][6]知识地图的应用实现了教学资源的有效共享，对知识体系而言，每个知识节点就像大脑中的神经细胞，通过神经递质建立联结，从点到面的突破。

综上所述，知识地图的研究体系结构总结如图1所示：三大特性、两大功能和两大应用。

3 利用知识地图设计《网络操作系统》课程

（1） 《网络操作系统》课程简述

网络操作系统是企业用于构建、管理和维护计算机网络的核心技术之一，在网络组建、网络管理、网络应用等领域具有不可或缺的地位。随着计算机网络技术的快速发展和应用，行业形成了一个非常庞大的网络操作系统应用人才需求市场，培养符合行业和企业需求规格的大批网络操作系统应用专业人才成为当务之急。[2]虽然企业对网络操作系统应用人才具有很大需求，但是目前已有的课程在传统教学中存在一些问题：

第一、实际岗位对知识点和技能点的要求存在不同程度的误差；

第二、课程内容缺乏非线性结构，凌乱重复，缺乏统一的规范；学生知识体系模糊，存在学一个忘一个的现象，知识点的先后顺序与逻辑结构不能让学生清晰地掌握，学生容易产生“迷航”现象；

（2） 《网络操作系统》课程目标

根据人才培养方案和行业的应用要求，我们梳理出了本门课的课程目标，如表1所示：

（3） 构建知识地图模型

根据课程目标，我们先规划出3大知识模块：网络操作系统的配置与管理、网络与应用服务器的配置与管理、网络安全的配置与管理。具体将知识点归类如下，详见表2：

4 实施和评价

（1） 课程实施

围绕表2的知识层次结构和逻辑关系，我们以二级知识点为粒度，展开课前、课中和课后的教学实施，本课程力求依托知识地图在教育教学中的应用，提倡以学生为主体、以教师为主导的教学理念，采用自主学习法，使学生在教师的引导下，识别或总结操作系统各章节知识内在关系，自主扩充各章节知识地图（教学流程图如图4所示），实现对知识点的总体把握、关联记忆和有序排列，从而实现从领域知识到学生个体知识的迁移，形成学生知识体系的建构。具体实施流程如图2 所示。

首先在课程开始前先为学生呈现课程的知识地图，使得其对整个课程的知识体系有大致了解，然后根据兴趣和能力选择不同的知识点，老师为学生下发、讲解该知识点配套的演示文稿、习题作业、例题，学生完成配套的实验、实训项目，当有问题时可以寻求老师的帮助和答疑，学生学习完该知识点后会有相应的测验，通过测验，表示该知识点的知识已掌握，未通过的将会再次学习知识点，直到测验通过，当学生把知识地图整个的节点都遍历过后，代表这门课可以顺利毕业了。整个流程有两大特点：以知识地图为出发点和落脚点；充分发挥学生的主观能动性，变被动听课为主动探知的过程。

（2） 实施效果评价

为了验证本课程的改进和实施效果，我们特采用了两个平行班学生进行测试，一个班采用常规教学形式，一个班采用基于知识地图理念的授课资源和形式，最后，对学习过程和学习结果进行了对比。其中，学习过程考核的内容有：出勤、课堂作业和课堂练习，出勤主要考察学生的上课到岗情况，是学习态度的判断的一个方面；课堂作业是老师布置的基本学习内容，也是基本知识的学习的掌握；实训是拓展知识的学习，在整个知识地图中起到承上启下的作用。各部分所占比例如表3所示：

学习结果考核主要是对学习效果的反映，主要包含期末考试、期中考试和小组大项目执行情况。其中，期中和期末考试根据老师的以往经验进行出题，为了明显测试出学习效果的不同，我们的考核大都遵循常规考核方式，摒弃了学习关注度、学习时长、学习方式等的建构主义的学习考核内容，为了更公平的平衡两种教学模式，以期获得最真实的评估，有效的改进教学。

经过试验结果对比我们发现，采用了常规教学的班和采用了知识地图技术的实验班的期末总评有较为明显的差距，如图3所示常规班的平均成绩是82分，而实验班的平均成绩是88分，实验班整体效果更好。这说明我们的改进是有成效的，并且可以被广泛应用和实践。

5 结束语

當今社会已经进入了第四次工业革命时代，知识建构和泛在学习创造了更主观的、以人为本的学习环境，学生可以根据自己兴趣和需要选择知识点在多样的空间、以多样的方式进行学习。未来的教育应该思考如何利用教育技术帮助学生更好的建构自己的知识地图，帮助每个学生发现自己的天赋和特长，把他们的热情和兴趣转变为对社会有价值的东西和事业。

参考文献：

[1] 陈强，周如旗，李晓霞.基于知识地图的知识管理应用研究[J].广东教育学院学报，2006（26）：54.

[2] 黄国伟.浅谈高职Windows网络操作系统课程教学改革实践[J].科技信息， 2013（25）：75.

[3] 陈强，廖开际，奚建清.知识地图及其应用研究现状[J].长春工业大学学报：自然科学版，2006（30）：52.

[4] 张盈谦.本体知识库在软件测试脚本自动生成中的应用[D].大连：大连理工大学，2005：67.

[5] 张兴.知识管理系统的客户化定制与交互技术研究[D].上海：上海交通大学，2006：102.

[6] 慕亚平.语义web在采购系统设计中的应用与实现[D].大连：大连理工大学，2008：13.

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