基于知識點關(guān)聯(lián)性量化分析的Web 課程設(shè)計

王麗清

（云南大學(xué) 信息學(xué)院，云南 昆明 650091）

0 引 言

教育部提出的“新工科”建設(shè)是為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革而制定的國家教育層面的戰(zhàn)略行動[1]。對于高校工科教育來說，既包括了對新興領(lǐng)域和專業(yè)的增設(shè)和擴(kuò)充，也包括了對傳統(tǒng)領(lǐng)域和專業(yè)的升級改造和創(chuàng)新。最終目的都是更好地實現(xiàn)理論課程學(xué)習(xí)與實踐綜合應(yīng)用的深度結(jié)合[2]。

對于計算機(jī)工科專業(yè)課程教育來說，一方面需要理論學(xué)習(xí)與實踐需求緊密結(jié)合；另一方面，面對信息技術(shù)日新月異的發(fā)展變化，一門信息技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)課程教學(xué)，如何快速適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展變化，并培養(yǎng)學(xué)習(xí)對同類技術(shù)的理解和遷移學(xué)習(xí)能力，從而滿足今后社會對人才的就業(yè)需求，是教育適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

為此，學(xué)者們從不同角度進(jìn)行了研究。在課程內(nèi)容的實踐教學(xué)方法和評價方面，通過設(shè)立紐帶課程解決多課程融合的問題[3]，或基于特定的開發(fā)云進(jìn)行更強(qiáng)調(diào)實踐結(jié)合的教學(xué)[4]；或者建設(shè)MOOC、實驗綜合教學(xué)平臺，在實驗中以項目驅(qū)動加強(qiáng)學(xué)生實踐能力培養(yǎng)[5]；或者采用典型素材、典型案例、典型資源從教學(xué)內(nèi)容、方法、過程和評價4 個方面構(gòu)建教學(xué)體系，提高教學(xué)實效[6]等。對于知識點的量化和課程內(nèi)容的構(gòu)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(xiàn)[8]中收集了具有代表性的美國著名高校的創(chuàng)業(yè)課程內(nèi)容,并提取課程內(nèi)容主題詞，利用詞頻統(tǒng)計、繪制共詞矩陣的方法，分析了其課程內(nèi)容的構(gòu)成熱點及趨勢。在目標(biāo)與內(nèi)容的結(jié)合設(shè)計以及關(guān)聯(lián)度方面，采用構(gòu)建知識鏈加強(qiáng)理論和實踐的課程連續(xù)性的方法[9]；或通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),分析課程間知識點內(nèi)在聯(lián)系和遞進(jìn)關(guān)系,進(jìn)行課程教學(xué)模型設(shè)計的方法[10]等。

無論是實踐應(yīng)用，還是技術(shù)發(fā)展，這些特定的目標(biāo)要求，都需要有相應(yīng)的內(nèi)容和具體措施來對應(yīng)支撐。明確內(nèi)容所涵蓋的知識點與各個目標(biāo)之間的聯(lián)系，分析彼此之間的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容之間的更好對應(yīng)。同時，根據(jù)目標(biāo)及時調(diào)整內(nèi)容結(jié)構(gòu)，適應(yīng)需求的變化。這些都是信息技術(shù)工程教育實踐中亟待解決的問題。

社會和技術(shù)發(fā)展所帶來的對知識和技能的快速更新需求，對教育領(lǐng)域也提出了新的要求。在學(xué)習(xí)中舉一反三，在學(xué)習(xí)一項知識技能的同時，能夠理解其同類技術(shù)的原理和關(guān)鍵，才能真正地學(xué)習(xí)和掌握其核心和精髓。為此，針對在計算機(jī)工程教學(xué)中，將理論學(xué)習(xí)、實踐能力和共性同類技術(shù)遷移學(xué)習(xí)能力相結(jié)合的培養(yǎng)目標(biāo)，面向既定目標(biāo)的課程知識點關(guān)聯(lián)性量化分析和課程設(shè)計方法，在明確目標(biāo)的前提下，根據(jù)各個目標(biāo)與內(nèi)容知識點之間的關(guān)聯(lián)度設(shè)定關(guān)聯(lián)值，進(jìn)而計算出各個知識點的重要性權(quán)重、與各個目標(biāo)的關(guān)系以及在總課時中應(yīng)占有的相對比例。根據(jù)量化分析結(jié)果，即可輔助教師方便、快速地完成課程教學(xué)的重難點、教學(xué)內(nèi)容的界定和課時規(guī)劃。

1 Web編程技術(shù)課程目標(biāo)

Web 編程技術(shù)是高等院校物聯(lián)網(wǎng)工程、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)高年級開設(shè)的專業(yè)選修課程。以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計Java 開發(fā)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(fā)作為講授內(nèi)容，是一門實踐性很強(qiáng)的課程。

為達(dá)到更好地適應(yīng)技術(shù)發(fā)展和實踐需求的目的，可對課程的課程體目標(biāo)進(jìn)行預(yù)設(shè)。

（1）理論和實踐結(jié)合。注重實踐和理論的結(jié)合，采用講、練有機(jī)結(jié)合的教學(xué)手段，合理分配理論講授和上機(jī)實驗。在有限的總課程時間內(nèi)，培養(yǎng)學(xué)生理論和實踐結(jié)合的編程動手能力。

（2）遷移學(xué)習(xí)能力。通過對本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠在掌握運用JSP 開發(fā)Web 應(yīng)用的基本知識、技術(shù)原理和方法的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生對Web 開發(fā)通用方法的理解，以及對新技術(shù)的探究學(xué)習(xí)能力。

（3）綜合解決能力。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用組件、輔助工具、第三方開發(fā)平臺的能力，提高學(xué)生綜合利用所學(xué)技術(shù)解決實際應(yīng)用問題的能力。

課程計劃的主要內(nèi)容包括以下幾方面。

（1）Web 應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)知識：包括Web 的基本概念、HTML 基本語法和常用標(biāo)簽使用、動靜態(tài)網(wǎng)頁和前后端技術(shù)概念等。

（2）Jave Web 開發(fā)基本技術(shù)：包括開發(fā)環(huán)境搭建和工具應(yīng)用、基本JSP 語法、JDBC 技術(shù)等。

（3）Java Web 應(yīng)用開發(fā)實踐：在前期基礎(chǔ)講授和實驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗實例，講授MVC和DAO 設(shè)計模式、Servlet 技術(shù)、Javabean、三層優(yōu)化技術(shù)等。

2 基于知識點關(guān)聯(lián)性量化分析的課程設(shè)計方法

在理論教學(xué)和實踐結(jié)合的前提下，要達(dá)到目標(biāo)2 的要求，即讓學(xué)生初步具備對相關(guān)同類技術(shù)的遷移學(xué)習(xí)和理解能力，其關(guān)鍵是課程知識點、實踐，以及相關(guān)同類技術(shù)3 者之間的知識點關(guān)聯(lián)性分析。

關(guān)聯(lián)性分析是根據(jù)所教課程，對知識點和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(fā)技術(shù)之間，以及課程知識點和實踐應(yīng)用需求之間基于底層的關(guān)聯(lián)性，并繪制知識點關(guān)聯(lián)性分析圖。

然后，根據(jù)關(guān)聯(lián)性分析從課程內(nèi)容設(shè)計（理論和實驗）、案例選取、教學(xué)過程管理3 個方面完成教學(xué)內(nèi)容的落實。

2.1 知識點關(guān)聯(lián)性量化分析

知識點關(guān)聯(lián)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(quán)值越高越重要。在這里，按重要度設(shè)置為1-3。

5）繪制關(guān)聯(lián)圖。

以JSP Web 編程技術(shù)課程為例，按照以上步驟，進(jìn)行如下知識點關(guān)聯(lián)性量化分析。

首先，根據(jù)相關(guān)教學(xué)和實踐開發(fā)經(jīng)驗，將JSP Web 開發(fā)課程各個知識點分別與工程實踐需求，以及其他Web 研發(fā)技術(shù)（如ASP、PHP 等）進(jìn)行關(guān)聯(lián)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(guān)聯(lián)度的量化值，1 表示弱關(guān)聯(lián)，3 表示強(qiáng)關(guān)聯(lián)。

其次，在知識點列表中，按照各個知識點的重要性用1～3 進(jìn)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(nèi)容，淺色表示不需要涉及的部分。得到分析結(jié)果如圖1 所示。

圖1 課程知識點關(guān)聯(lián)性分析

最后，按公式（1）計算每個點的綜合權(quán)重，得到表1。

表1 部分知識點綜合權(quán)重計算值

2.2 課程內(nèi)容重構(gòu)和設(shè)計

根據(jù)公式（1）計算出的知識點綜合權(quán)重就可以按以下公式進(jìn)行課程的內(nèi)容、實驗部分和重難點的確定和設(shè)計。

表2 課程知識點設(shè)計分析參照表

3 課程實踐

完成教學(xué)內(nèi)容和重難點的分析和設(shè)計后，就可以把內(nèi)容和重點具體落實到教學(xué)中，并且采用現(xiàn)代化教學(xué)方法，根據(jù)所確定的課時分配和對應(yīng)實驗內(nèi)容，結(jié)合教學(xué)效果、進(jìn)度和學(xué)生反饋等完成課程的教學(xué)。

例如，根據(jù)表2，對于教學(xué)內(nèi)容“2.Web 技術(shù)基礎(chǔ)”，重難點在于知識點“前端/后端”的概念區(qū)分和原理理解（重難點為1）。因此分配3個理論課時進(jìn)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(qiáng)學(xué)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?！癑SP 中實現(xiàn)MVC 模式”和“JSP DAO 模式及實現(xiàn)”2 個知識點的學(xué)習(xí)則側(cè)重實踐，分別安排了4 個和2 個實驗課時，該部分教學(xué)內(nèi)容的總課時為10。

當(dāng)教學(xué)內(nèi)容和知識點需要調(diào)整時，只需要調(diào)整各個知識點的關(guān)聯(lián)度和重要性指標(biāo)，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(shù)中進(jìn)行了實際應(yīng)用。在教學(xué)覆蓋各個知識點的前提下，有側(cè)重地根據(jù)重難點加強(qiáng)學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，將理論應(yīng)用于實踐，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課程結(jié)束后，通過課堂問卷調(diào)查、提交學(xué)習(xí)感受和體會等方式征集了學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋。對反饋結(jié)果按關(guān)鍵詞統(tǒng)計的結(jié)果如圖2 所示。

圖2 反饋情況關(guān)鍵詞占比統(tǒng)計

根據(jù)結(jié)果統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，有59.09%的學(xué)生對課程內(nèi)容產(chǎn)生興趣，63.64%的學(xué)生認(rèn)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(xué)生意識到了在學(xué)習(xí)中歸納思考和分析設(shè)計的重要性。

4 結(jié) 語

信息技術(shù)研發(fā)中技術(shù)更新日新月異，為了讓教學(xué)適應(yīng)技術(shù)變化，達(dá)到各項教學(xué)目標(biāo)的要求，提出了一種基于知識點關(guān)聯(lián)分析法進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的方法。采用該方法不僅可實現(xiàn)知識點和目標(biāo)的精準(zhǔn)對應(yīng)和完整覆蓋，使內(nèi)容快速適應(yīng)目標(biāo)的變化，而且可以輔助教師，方便、快速地完成課程教學(xué)內(nèi)容、重難點和課時的調(diào)整和設(shè)計，提高工作效率。