文 / 路文煥 李曉晴 張笑晗

在教育機構(gòu)或大學(xué)的教育過程中，課程是對教育目標(biāo)、教育內(nèi)容、教學(xué)活動方式的規(guī)劃和設(shè)計，是教學(xué)計劃、教學(xué)大綱等諸多方面實施過程的總和。實施課程智能化管理是加強學(xué)生理解整個課程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的關(guān)鍵問題。而課程體系是將課程的各個構(gòu)成要素加以排列組合，使各個課程要素在動態(tài)過程中同意指向課程體系目標(biāo)實現(xiàn)的系統(tǒng)。課程體系是一個多組分體系。它包含不同的利益相關(guān)者，如學(xué)生，教師和課程管理者。因此，在課程設(shè)計過程和教育過程中，利益相關(guān)者之間實際上存在許多問題，但目前這些問題還沒有很好的解決方案。許多學(xué)者利用現(xiàn)代信息技術(shù)，尤其是人工智能技術(shù)進行課程設(shè)計。

Aroyo 和Mizoguchi 闡述了如何根據(jù)課程結(jié)構(gòu)使用本體來支持課程內(nèi)容設(shè)計[1]。Stojanovi 使用本體來描述課程內(nèi)容，結(jié)構(gòu)以及前、后繼課程關(guān)系[2]并利用語義來實現(xiàn)基于Web 的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)的構(gòu)建[3]。Baldoni 使用雙層模型來描述課程，以滿足課程模型構(gòu)建中的規(guī)則和約束條件[4]。這些工作都試圖將知識形式化和系統(tǒng)化，為領(lǐng)域概念提供統(tǒng)一的認(rèn)知。然而，整個課程體系中并沒有本體模型包含我們所知的三個利益相關(guān)者。

本文描述了本體感知課程咨詢系統(tǒng)(On2C)，它是一個用于智能課程表示和管理的智能可視化工具。該系統(tǒng)為用戶提供形式化的、詳細(xì)的和值得信賴的課程信息，為用戶獲取課程內(nèi)容、選擇課程、根據(jù)研究領(lǐng)域制定學(xué)習(xí)路徑，以及課程管理者設(shè)計課程提供了依據(jù)。為了支持這個系統(tǒng)，本文還描述了一個基于課程的本體模型來表示課程的構(gòu)建和課程信息的概念化，促進課程信息、利益相關(guān)者的需求共享和重用，以及多個利益相關(guān)者之間的明確理解。

課程知識庫管理的問題

大學(xué)依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)往往將大學(xué)課程分為必修課和選修課。學(xué)校對必修課程一般有統(tǒng)一的要求和安排。選修課程則根據(jù)學(xué)生個人興趣或?qū)I(yè)需要自由選擇修習(xí)。然而，對學(xué)生來說，即使有傳統(tǒng)的指導(dǎo)材料或課程描述，仍然無法準(zhǔn)確地選擇合適的課程。由于課程名稱的模糊性，學(xué)生可能只看課程名稱而產(chǎn)生誤解。同時，課程往往缺乏對其與職業(yè)規(guī)劃或特定專業(yè)之間關(guān)系的明確描述。例如，如果只提供課程名稱“信息系統(tǒng)”，不同學(xué)生可能對此有不同的理解。有些同學(xué)可能認(rèn)為該課程是信號與信息處理系統(tǒng)的課程；而另一些同學(xué)可能認(rèn)為是關(guān)于軟件信息系統(tǒng)的課程。因此，學(xué)生因為對課程內(nèi)容的誤解和對今后發(fā)展方向規(guī)劃的缺乏，造成選課的盲目性與隨意性。此外，由于沒有學(xué)習(xí)某些選修課程的先修課程，從而缺乏該課程的基本知識，造成了學(xué)生知識結(jié)構(gòu)不合理，最終將會降低教育質(zhì)量。

對于教師來說，由于缺少共享課程的信息平臺，導(dǎo)致只掌握有關(guān)自己課程的信息，沒有其他人的課程信息，無法與其他課程之間進行協(xié)作。因此，在教學(xué)過程中，教師可能會反復(fù)教授學(xué)生已經(jīng)在其他課程中學(xué)到的知識，或者錯過了一些他們認(rèn)為學(xué)生在課程之前應(yīng)學(xué)到，而實際上并沒有學(xué)到的知識，影響教學(xué)質(zhì)量。

如圖1 所示，利益相關(guān)者之間的互動模式是鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。每個角色都沒有充分發(fā)揮各自在課程設(shè)計過程中的作用。對于課程管理者，他們只能接受教師的反饋意見，并根據(jù)反饋調(diào)整課程設(shè)計。學(xué)生不能參加課程設(shè)計過程，被動地接受課程，因此，課程設(shè)計過程中缺少充足的信息來源和支撐信息。更重要的是，課程設(shè)計中還存在著不可共享的概念化問題，從而阻礙了課程設(shè)計。

基于上述描述，本文致力于解決以下問題：

圖 1 傳統(tǒng)課程管理系統(tǒng)

1.并非所有利益相關(guān)者都參與課程設(shè)計和管理。特別是，缺乏學(xué)習(xí)主動性和整體學(xué)習(xí)規(guī)劃的學(xué)生。

2.缺乏通俗易懂、可分享重用的概念化框架。由于利益相關(guān)者之間存在差異，需要建立課程設(shè)計和管理的共享系統(tǒng)，從而更好地協(xié)調(diào)各個利益相關(guān)者，滿足特定需求。

3.缺乏可信賴的且明確清晰無歧義的課程描述。利益相關(guān)者，尤其是學(xué)生，對課程沒有充分的理解，因此需要依據(jù)明確清晰的課程描述來選擇所需課程。

4.缺乏不同課程之間的聯(lián)系和映射。選修課程和必修課程之間存在一定的銜接問題。此外，學(xué)生往往需要利用課程之間的聯(lián)系和映射，為大學(xué)的整個學(xué)習(xí)過程制定各自的學(xué)習(xí)路徑。

本體感知課程咨詢系統(tǒng) (On2C)

為解決上述問題，我們針對不同的利益相關(guān)者設(shè)計了本體感知課程咨詢系統(tǒng)(On2C)，如圖2 所示。課程維護是一個隨時間變化的過程，包含課程信息的表示，課程大綱的變化等，是提高教育質(zhì)量的最有效方法之一。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，高校為了跟上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進程，不斷改變課程內(nèi)容和課程設(shè)置。因此，大學(xué)應(yīng)該向所有利益相關(guān)者提供明確且準(zhǔn)確的課程信息。

圖 2 課程體系與利益相關(guān)者

與傳統(tǒng)的課程管理系統(tǒng)（如電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的高校官方網(wǎng)站）相比，On2C 系統(tǒng)是一個可視化的智能系統(tǒng)，為利益相關(guān)者提供了課程設(shè)計和服務(wù)咨詢的功能。傳統(tǒng)的課程管理系統(tǒng)只描述基本的課程信息和重要的通知,并且始終由系統(tǒng)管理員和課程管理者控制，因此缺乏其他利益相關(guān)者的參與和反饋。而On2C 系統(tǒng)關(guān)注了利益相關(guān)者的特定需求，在課程體系展示、管理以及學(xué)生選擇課程等各個情景下體現(xiàn)出全面而高效的功能。圖3 顯示了每個用戶的典型功能：對于學(xué)生，它主要提供服務(wù)，包括年級維護，電子學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)計劃咨詢；對于教師，支持教師在一定課程范圍內(nèi)進行課程設(shè)計；同樣的，支持課程管理者的課程設(shè)計。On2C 系統(tǒng)是由兩部分組成：課程管理系統(tǒng)（CMS）和課程本體。

圖 3 On2C 系統(tǒng)

課程管理系統(tǒng)（CMS）

CMS 是一個包含三種工具的課程管理系統(tǒng)，基于各個利益相關(guān)者的需求，對課程體系中所涉及到的知識進行概念化建模、形式化表示。即學(xué)生建模工具、課程編寫工具和課程授權(quán)工具。學(xué)生建模工具能夠模擬學(xué)生狀態(tài)，如學(xué)習(xí)風(fēng)格、年級信息、知識儲備情況，以及所處學(xué)習(xí)過程中的階段。該工具能夠使教師合理安排課程內(nèi)容，分配特定任務(wù)或項目作為學(xué)生自適應(yīng)學(xué)習(xí)的參考。課程編寫工具允許課程管理者和教師通過學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)進度來控制課程和班級的進展。課程授權(quán)工具用于根據(jù)特定用戶為課程內(nèi)容和工具分配特定的訪問權(quán)限。

課程體系的本體模型

課程體系是一個復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)的知識庫，關(guān)系到每一位教師、學(xué)生和課程管理者的工作和學(xué)習(xí)，然而目前還沒有一個形式化的、集成的本體模型來表示課程體系。以下分兩個階段介紹課程體系的本體模型，包括課程模型和利益相關(guān)者模型。

課程模型

課程是課程體系中最重要、最復(fù)雜的構(gòu)成。在課程本體構(gòu)建之前，對課程進行編排，選取課程的決定屬性，并根據(jù)利益相關(guān)者的焦點和軟件工程的特點，列舉這些屬性。

在課程模型中，有一些與其他模型不同的基本屬性。下面對課程屬性（Property of Course）、課程類別（Category of Course）、教學(xué)模塊（Teaching Module）、研究領(lǐng)域（Research Filed）和評估方法(Evaluation Criteria)這五個基本屬性展開闡述：

1. 課 程 屬 性（Property of Course）

表示學(xué)生是否必須選修此課程才能達(dá)到畢業(yè)要求。其子概念為“必修課”和“選修課”。

2.課程類別（Category of Course）

基于課程內(nèi)容，該課程在整個課程體系中所扮演的角色。它的八個子概念是：

課程項目：該課程在培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Ψ矫姘l(fā)揮作用，如“專業(yè)核心”、“研究與創(chuàng)新”等課程。

實習(xí)課程： 該課程要求學(xué)生根據(jù)在本課程中已學(xué)到的知識去公司或者相關(guān)機構(gòu)進行實習(xí)，從而加深知識認(rèn)知，提高知識運用能力。

畢業(yè)論文：說明本課程是一個完結(jié)項目，也是教學(xué)的一個總結(jié)。通過畢業(yè)論文，學(xué)生可以利用所學(xué)的知識和技能進行全面、系統(tǒng)的實踐。

公共課程：學(xué)校依據(jù)學(xué)校性質(zhì)、類別以及辦學(xué)理念對某些學(xué)科設(shè)置基礎(chǔ)和共同要求，所有選此類課程的學(xué)生需要達(dá)到這基礎(chǔ)要求。

研究與創(chuàng)新：該課程主要為學(xué)生提供本專業(yè)的新興知識和前沿技術(shù)信息，這些信息無法從其他課程中獲取。

學(xué)科基礎(chǔ)：該課程提供了學(xué)生學(xué)習(xí)“專業(yè)核心”和“專業(yè)選修”課程所需的基礎(chǔ)知識。

專業(yè)核心：該課程是課程體系中居于核心位置的具有生成力的課程，即主干科目。它與其他課程形成有機的、內(nèi)在的聯(lián)系，是進一步專業(yè)學(xué)習(xí)所必需的。

專業(yè)選修：該課程是專為本專業(yè)學(xué)生開設(shè)的，是高度專業(yè)化的課程。

圖 4 課程系統(tǒng)的利益相關(guān)者模型

3.教學(xué)模塊（Teaching Module）

課程內(nèi)容的微觀層面，是教師和學(xué)生最感興趣的屬性。因為在整個教學(xué)過程中，課程內(nèi)容始終是重點。每個“教學(xué)模塊”都有“要求等級”：包含“理解”、“掌握”和“熟練應(yīng)用理論”。教師和學(xué)生可以根據(jù)“教學(xué)模塊”的“要求等級”來開展教學(xué)活動和行為。本模塊還提供了與“教學(xué)模塊”相關(guān)的課程教材，方便學(xué)生做好課前準(zhǔn)備。

4.研究領(lǐng)域（Research Filed）

表明該課程知識所涉及的行業(yè)或者研究方向。這個屬性僅用于選修課程。依據(jù)課程的“研究領(lǐng)域”以及學(xué)生各自未來想要從事的研究領(lǐng)域，可以更有方向性地制定各自的學(xué)習(xí)計劃，尤其是“專業(yè)選修”類別課程的選擇。

5.評估方法(Evaluation Criteria)

這是用于評估學(xué)生本課程的參考點或規(guī)則。它包含兩個屬性：“評估方法”和“比例”?！霸u估方法”有五種?！氨壤北硎疚宸N“評估方法”各自所占的比例。不同的課程所對應(yīng)的比重是不同的。例如：評估標(biāo)準(zhǔn)= 課后作業(yè)×10% +實驗×20%+期中考試×35% +期末考試×35%。

課程模式側(cè)重于利益相關(guān)者的關(guān)注點，在教學(xué)活動過程中提供一些參考。對于教師，可以準(zhǔn)確地獲取課程內(nèi)容，制定和調(diào)整教學(xué)計劃與教學(xué)進度；對于學(xué)生，可以有效地制定整個學(xué)習(xí)計劃和準(zhǔn)備課程的先修知識背景，對于課程管理者，在課程大綱和培養(yǎng)方案的制定及版本更迭過程中，使用形式化的、完整的課程模型有助于在不同成員間進行課程知識的共享和重用，從而使課程體系結(jié)構(gòu)更加合理、高效。此外，在此課程模式的基礎(chǔ)上，對課程進行統(tǒng)一、規(guī)范的表述，消除理解差異，建立具有一定標(biāo)準(zhǔn)的共享體系。

利益相關(guān)者模型

利益相關(guān)者是教育過程的參與者，也是On2C 系統(tǒng)的服務(wù)對象。根據(jù)課程，不同的利益相關(guān)者可以在教育過程中相互聯(lián)系，就像教師和學(xué)生根據(jù)課程有教與學(xué)的關(guān)系。 因此，需要使用本體模型分析課程與三個不同利益相關(guān)者之間的關(guān)系，以構(gòu)建On2C 系統(tǒng)，促進課程管理，尤其是課程描述和課程演化處理。以下描述了利益相關(guān)者的屬性，與課程的關(guān)系以及他們在課程維護系統(tǒng)中的互動。

課程設(shè)計、開發(fā)和管理涉及不同的利益相關(guān)者，其中包括“學(xué)生”、“教師”和“課程管理者”。如圖4 所示。他們通過“課程”存在很多聯(lián)系?！皩W(xué)生”和“教師”存在教與學(xué)的關(guān)系。 “學(xué)生”和“課程”還有一些其他聯(lián)系，如“年級”和“成績單”?！俺煽儐巍笔菍W(xué)生向課程管理者反饋的一部分。在整個教學(xué)活動過程中，“學(xué)生”、“教師”和“課程管理者”彼此建立聯(lián)系。他們可以向“課程管理者”反饋教學(xué)成果，如課程成績和課程建議。隨后“課程管理者”可以根據(jù)他們的反饋設(shè)計或管理課程。根據(jù)這種利益相關(guān)者的模型，可以在利益相關(guān)者之間建立更加清晰的關(guān)系，更好地設(shè)計On2C 系統(tǒng)中課程和用戶交互的描述方法。

圖5 改進的課程體系維護系統(tǒng)中個角色間的協(xié)作

在課程維護系統(tǒng)中，三個不同的利益相關(guān)者是主要的參與者。 圖5 顯示了On2C系統(tǒng)中利益相關(guān)者之間的相互作用。與圖1 所示的傳統(tǒng)課程維護系統(tǒng)相比，在改進的課程維護系統(tǒng)中，學(xué)生和教師作為一個整體角色與課程管理者互動，支持課程管理者進行課程設(shè)計。 學(xué)生和教師之間開展相互的教學(xué)活動，其中包括課業(yè)成績和作業(yè)情況的教學(xué)反饋，同時，這恰恰又支持了課程管理者的工作開展，使課程體系的設(shè)置和更新有據(jù)可依。 通過這種方式，所有的利益相關(guān)者都可以參與On2C系統(tǒng)的課程設(shè)計和維護過程，這種方式可以為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)主動性，甚至還為課程體系的設(shè)置和完善提供了良好的支撐。