知识图谱技术在数字媒体技术专业混合式教学资源库建设中的应用

关键词：数字媒体技术；教学资源库；知识图谱

0 引言

随着数字媒体技术专业教学的不断发展，传统教学模式逐渐显现出滞后性。混合式教学模式因此应运而生，旨在满足学生个性化学习的需求。在这个背景下，构建智能化的教学资源库显得尤为重要。知识图谱技术作为一种强大的知识组织和表示方法，为数字媒体技术专业的教学资源库的建设提供了新的思路。本文旨在探讨知识图谱技术在混合式教学资源库建设中的应用，包括其基本概念、特点以及在教育领域的应用现状。通过深入分析和探讨，为数字媒体技术专业的教学改革提供理论和实践参考。

1 数字媒体技术专业混合式教学资源库建设概述

数字媒体专业具有多学科交叉的特点，将计算机、传媒、文化及艺术等学科整合起来，旨在培养适应数字媒体市场需求的复合型人才[1]。该专业的学生需要具备扎实的计算机技术功底，同时还要具备创意思维和艺术设计能力。与其他传统学科相比，数字媒体技术专业的知识更新速度更快，技术更加前沿，教学内容更加丰富多样。

数字媒体技术专业的混合式教学资源库是一个集成了数字媒体技术相关教学资源的平台，旨在支持专业学生在传统课堂学习与在线学习之间无缝切换。这个资源库包括了各种数字化的学习资料，例如教学视频、交互式学习模块、虚拟实验室、在线讨论论坛以及在线测验等。学生可以通过这些资源，在课堂内外根据自己的节奏和学习风格进行学习。

目前大多数高校的数字媒体技术专业混合式教学资源库的建设已经取得了一定进展，有一些专门的在线学习平台已经供给学生和教师使用，如云班课、雨课堂、超星等。然而，在资源组织与管理、个性化学习推荐、质量控制与评估、教学内容创新方面仍然存在一些问题，如：

1） 在建设混合式教学资源库时，资源之间缺少关联关系，因此可能会遇到资源数量庞大、类型繁多的情况。课程资源较为零散，也没有提供良好的检索方式，学生较难从大量、杂乱的资源中快速并且精准地获取到自己所需要的知识点课程资源[2]。

2） 每个学生在学习过程中都有自己的学习风格、兴趣偏好，对教学资源的需求也不相同[3]。教师通常无法针对每个学生的个性化需求进行教学，而当前大多数教学资源库也缺少个性化学习推荐，无法有针对性地为学生推荐适合其水平和兴趣的教学资源。

3） 由于缺少资源的质量评价体系和监测指标，因此目前大多数混合式教学资源库都存在教学资源质量参差不齐的问题，一些资源缺少准确性、时效性和适用性。

4） 目前部分教学资源存在内容固化的问题，缺乏创新性和多样性。由于传统的教学方式往往注重教学内容的传授而忽视知识结构的构建，学生在知识结构的构建方面往往缺乏有效的指导和帮助[4]。

2 知识图谱技术在资源库建设中的应用

知识图谱是一种基于图形结构的知识表示和组织方法，它将知识以实体和关系的形式进行表示，形成了一个具有语义信息的网络结构。知识图谱本质上是一种称为语义网络的知识库，即具有有向图结构的知识库。它由实体、关系和属性组成，与思维导图有相似之处[5]。在知识图谱中，实体通常表示为节点，而实体之间的关系则表示为连接这些节点的边。知识图谱技术利用了语义信息的丰富性，可以帮助计算机系统更好地理解和推理知识，从而支持自然语言处理、信息检索、推荐系统等多种人工智能应用。知识图谱技术的核心包括知识表示、知识抽取、知识存储和知识推理等方面，是当前人工智能领域的研究热点之一。

目前，知识图谱在高校数字媒体技术专业混合式教学资源库建设中的应用尚未广泛。虽然知识图谱技术在教育领域有着巨大的潜力，并且在一些领域已经取得了一定的应用成果，但在混合式教学资源库的建设中，尚未普遍应用。知识图谱技术的复杂性和应用门槛较高，在教育领域的实际应用仍处于起步阶段，目前应用还相对有限。

在数字媒体技术专业混合式教学资源库的建设中，更常见的做法是利用传统的教学资源管理系统（如学习管理系统）或在线学习平台来组织和管理教学资源，但这些系统通常缺乏知识图谱技术所具备的智能化、语义化的特点。尽管目前应用还不够广泛，但随着知识图谱技术的不断发展和教育领域对于混合式教学的重视，可以预见在未来，知识图谱技术将有望更广泛地应用于高校数字媒体技术专业混合式教学资源库的建设中，为教学资源的组织、个性化推荐、质量评估等方面带来更多的优势和可能性。

在数字媒体技术教学中，知识图谱技术具有重要的潜在作用：

1） 知识图谱可以帮助将各种教学资源进行有效的组织和管理。通过构建资源之间的关联关系和语义链接，可以实现资源的智能分类、标注和检索，让学生和教师能够更快地找到所需的教学资源。

2） 知识图谱技术可以帮助学生更好地理解和应用数字媒体技术领域的知识。通过构建数字媒体技术领域的知识图谱，可以将各种技术、理论和实践案例以语义化的方式进行表示和组织，使得学生能够更加直观地理解知识之间的关联性，从而提高学习效率和质量。

3） 知识图谱技术还可以支持个性化的学习资源推荐。基于学生的学习情况和兴趣特点，系统可以通过知识图谱技术推荐适合学生的学习资源和学习路径，帮助他们更好地掌握数字媒体技术领域的知识和技能。

4） 知识图谱可以帮助对教学资源的质量进行评估和监控。通过建立资源的质量评价体系和监测指标，系统可以自动化地对教学资源进行质量检测和评估，保证资源的准确性、时效性和适用性。

5） 知识图谱可以帮助挖掘和发现教学内容中的潜在关联和知识结构，为教师提供创新教学内容的灵感和方向。通过分析知识图谱中的知识网络和知识结构，教师可以设计出更加丰富、深入和具有启发性的教学内容，提升教学效果。

因此，在数字媒体技术专业混合式教学资源库的建设中，应该积极探索和应用知识图谱技术，帮助学生更好地理解和应用数字媒体技术领域的知识，提高学习效率和质量。

3 基于知识图谱的教学资源库设计步骤

在构建数字媒体技术专业混合式教学资源知识图谱时，教师需要遵循一系列步骤，以确保资源的有效组织和学习路径的清晰展示。首先，教师应该仔细审视所选课程，对其中的知识点和教学目标进行深入分析。这一步至关重要，因为它为后续的资源整理和知识图谱构建奠定了基础。教师需要将课程内容分解为具体的主题或子领域，并确定每个主题所涵盖的具体内容，以确保教学资源的准确性和完整性。

其次，教师需要收集与课程相关的各类教学资源，这包括但不限于教材、课件、视频、案例和练习题等。这些资源可以来源于网络上的开放资源、教师自己编写的教材和课件，以及学术期刊和专业网站等。收集到的资源需要进行仔细的整理和分类。教师可以根据先前确定的知识点和教学目标，将各种资源分配到相应的主题或子领域下。同时，为了提高资源的检索效率，可以为每个资源添加元数据，包括标题、作者、关键词、描述等信息，以便学生能够更快速地找到所需的资源。

最后，教师可以开始构建教学资源知识图谱。这是混合式教学资源库设计与构建的核心步骤之一，旨在将各种教学资源以图谱的形式进行表示和组织，使学生能够更轻松地找到所需的资源，并厘清资源之间的关联关系。教师可以利用知识图谱构建工具，如Neo4j、Gephi等，来开始构建教学资源知识图谱。在知识图谱中，每个节点代表一个教学资源，而节点之间的边表示资源之间的关联关系或相似性。根据资源之间的内容相关性、知识层次关系等因素来确定节点之间的连接关系，最终构建出的知识图谱能够清晰反映教学内容、知识结构与数字资源之间的对应关系[6]，有助于学生更好地理解和掌握知识。

构建数字媒体技术专业混合式教学资源知识图谱是一个持续优化和更新的过程。教师可以根据学生的反馈和学习情况，调整资源的分类和关联关系，以使知识图谱更贴近学生的学习需求。同时，还可以不断地添加新的教学资源，保持知识图谱的更新和完整性，从而为学生提供更加丰富和有效的学习体验。

4 数字媒体技术专业混合式教学资源知识图谱构建案例

艺术设计基础课程是数字媒体技术专业学生的必修课，旨在与立德树人根本任务有机结合，全面培养学生的思想品德、创新能力和社会责任感。通过学习平面构成、色彩构成和立体构成等设计技巧，培养学生创造性思维及构成表现能力，为专业设计训练奠定基础。通过课程学习，学生不仅将掌握设计理论和技能，更将树立正确的设计思想，培养良好的职业道德和社会责任感。同时，学生也将展现个人创新精神和审美情趣，实现理论与实践的有机结合，为未来的设计工作做好准备。

笔者以所授的艺术设计基础课程为例，以超星泛雅为平台，构建了该课程的知识图谱，如图1所示。具体步骤如下：

1） 确定知识点和教学目标。艺术设计基础课程主要知识点包括平面构成、色彩构成、立体构成等方面的基础知识。本课程的教学目标为：掌握艺术设计的基本理论，建立对艺术设计基础的扎实理解，掌握设计技巧，以提高作品的视觉吸引力和表现力。通过实践项目和案例分析，培养创意思维和设计解决问题的能力，使学生能够灵活运用艺术设计原理进行创作。

2） 收集资源，整理分类。收集与该课程相关的各类教学资源，包括教材、课件、视频、案例、练习题等，并将资源按照主题进行分类。同时，为每个资源添加元数据，方便后续检索和管理。

3） 构建教学资源知识图谱。知识图谱的主题结构按照课程大纲的分类进行组织，分为平面构成、色彩构成和立体构成三大主题。在每个主题下，设立对应的子主题，如平面构成主题下包括点、线、面、形式美法则等；色彩构成主题下包括色彩基础、色彩混合等；立体构成主题下包括基本概述、基本原理等。

在知识图谱中呈现各个主题和子主题之间的关联关系。例如，在平面构成中，需要清晰的关联点、线、面、形式美法则等子主题之间的逻辑关系和相互影响，以及它们与其他主题的联系。每个主题下的子主题也可以相互连接。

在每个子主题下，展开详细的内容，包括相关的概念、原理、案例分析等，以帮助学生深入理解和应用所学知识。同时，在知识图谱中引入案例分析和练习题，帮助学生将理论知识应用到实践中，加深对知识的理解和掌握。此外，在知识图谱中加入交互式元素，如测验、问答等，以及反馈机制，帮助学生自我评估和改进学习效果。

通过以上设计，知识图谱可以成为学生学习的导航工具，帮助他们系统地理解课程内容。同时，它也为教师提供了一个更有效的工具，用于组织教学内容和指导学生学习。

5 结论与展望

知识图谱技术为数字媒体技术专业混合式教学资源库的建设提供了新的思路和方法。通过图谱化管理教学资源，能够实现资源的智能分类、个性化推荐和质量评估，从而提高学生的学习效率和质量。基于系统化的设计步骤，教师可以有序地进行教学资源的整理和管理，为学生提供更好的学习支持和服务。

随着技术的不断发展和教育领域对混合式教学的重视，未来有望看到知识图谱技术在教学资源库建设中得到更广泛的应用，为教学带来更多优势和可能性。期待未来能够看到更多基于知识图谱技术的混合式教学资源库应用案例，并不断探索和完善教学模式，为数字媒体技术专业学生提供更加优质的教育资源和学习体验。