李春艳 靳洪
摘 要：以经营管理综合仿真实习课程为例，详细探讨将知识图谱这一现代数字信息技术，应用到大规模跨学科多专业课程教育教学中，分析构建基于本体课程的综合学科知识图谱体系，以及在教学中如何利用它来向学生展示错综复杂的业务和专业知识点之间的逻辑关系，进而引导学生高效自主地学习课程知识。同时教师借助知识图谱启发和辅助制定多样性的教学模式，在教学工作中创新突破，提高综合教学效率，最后對知识图谱在多种教学中的应用做进一步的展望。
关键词：学科知识图谱;经营管理综合仿真实习;构建应用
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2022）18-0078-05
Abstract：
Taking the practice course of Comprehensive Simulation Practice of Business Management as an example， this paper discusses the application of knowledge graph， a modern digital information technology， to large-scale interdisciplinary and multi-professional course education and teaching， analyzes and constructs the system of comprehensive subject knowledge graph based on ontology course， and how to use it in teaching to show the logical relationship between the complex business and professional knowledge points to guide students to learn the course knowledge efficiently and autonomously. At the same time， teachers use knowledge map to inspire and assist in developing diversified teaching modes， so as to make innovative breakthroughs in teaching and improve comprehensive teaching efficiency. Finally， the application of knowledge map in various teaching is further prospected.
Keywords：
disciplinary knowledge atlas; comprehensive simulation practice of business management; construction and application
课程教学作为高校人才培养体系中的最基本单元，是高校立德树人的重要载体，是专业建设的核心要素[1]。随着人工智能已经由计算智能阶段和感知智能阶段发展到以理解、解释、推理为核心使命的认知智能阶段，如何强化现代信息技术与课程教学深度融合，逐步创新并形成具有鲜明个性特色的信息化自主培养模式，并以人才培养模式创新为核心深化教育教学改革，成为高等教育热点研究问题之一。
2018年，教育部发布了《高等学校人工智能创新行动计划》（教技〔2018〕3号）的通知，文件提出构建技术赋能的教学环境。“学科知识图谱”旨在教育语义计算、学习资料的语义关联、学习者模型建立、网络教学平台开发、智能答疑系统开发、学习资源的个性化服务等方面发挥重要的基础性作用[2]，在复杂的跨学科多专业学生仿真实习课程中，推动因材施教从而提高学生创新精神和实践能力，持续推进学校教学智能化建设和教学发展。
一、学科知识图谱的教学内涵
（一）学科知识图谱概述
学科知识图谱从学科整体的角度出发，通过可视化技术显示知识点的重要程度（以节点大小表示）、知识点之间的联系、知识点的自动聚类（以不同颜色表示）等，以“知识地图”的形式直观呈现整个学科的知识结构和分布，从而学生可以在“知识地图”上进行知识搜索、学习导航等，以辅助传统课堂教学[3]。如何将学科知识图谱这一信息技术更好地应用到教育教学中，努力为学生和教师构建一个多维度知识呈现的教与学的环境，也引起学术界和产业界的高度关注。
（二）国内外研究现状述评
综观国内外高校教学现状与发展趋势，学科知识图谱作为人工智能的关键技术之一，整合教学法、信息技术以及学科知识于一体，在一定程度上促进认知智能的发展。通过构建学科多模态知识图谱，为学生学习提供了先进手段、开放平台和优质资源，促使实验教学理念、模式、方法及手段发生深刻的变革。立足于上述现状，充分挖掘学科知识图谱在当前教育理念与教育学习方式变革中的潜在作用，深化拓展其与终生学习、自主学习和创新能力人才培养演进相结合的研究空间。对此，文章以经营管理综合仿真实习课程为例，基于知识图谱技术，构建适用于课程教学的知识图谱知识体系。
（三）经营管理综合仿真实习课程简介
本校实验教学中心作为经管类国家级实验教学示范中心，以培养高素质综合应用型经管类专业人才为目标，遵循实验实训教学规律和方法，组织跨学科多专业学生仿真实习课程。课程在现代教育技术基础上，按照多专业协同学习的设计理念，人为构建仿真的社会经济环境和市场环境。
主体企业的生产和管理是由在企业内通过产品生成、决策管理、岗位业务等内容组成;企业管理的商业服务机构是融入客户企业竞争、供应商企业、会计师事务所、贸易公司、第三方物流企业商品买卖，实现多部门、多形态的产业链协同与管控;社会服务和监管环境是政府、工商局、税务局、人才交流、认证中心等，实现多组织架构、多行业模拟、多部门监管、多商业形态对抗，如图1所示。
作者承担该课程的制造公司的教学工作，一共四个班级，每个班级仿真2个制造公司，每个公司机构13个人，均来自不同的专业。课程授课时间为大四上学期，课程共计140课时，6学分，持续时间为1个月;实习仿真了2个国家共计4个市场，整个仿真市场共计64个制造企业，212个各类机构，分为22条业务线;实习生来自8个学院、32个专业、参与实习人数2 055人，机构学生专业混编，同专业不安排同一班级;导师团队来自10个学院52名教师，负责30余条专业线教学和52个混合班级教学。
二、经营管理综合仿真实习课程教学图谱构建
（一）学科知识图谱应用于课程的必要性
多个企业按照课程要求，履行岗位职责，处理整个产业链不同机构和企业之间的各种业务往来和问题，同时各种社会机构和商业服务机构提供各种监管和服务任务，在这种复杂的全方位社会环境中完成6个季度的仿真经营。第一天的具体内容流程见表1，仅仅第一天的学习内容就涉及到校友邦、金蝶云、QQ群、FTP、超星、EME平臺、公司章程、管理制度、岗位职责等不同专业不同课程的理论知识和市场实践，不同专业的知识点以及企业实际经营流程贯穿其中。
在这种复杂的课程情况下，将知识图谱应用到课程的教学实践中，具体起到以下教学作用。
1. 以图的形式构建知识点与知识点之间的关系，形成系统集中、准确完整、简洁清晰的知识网络图，展示相关知识点的个体知识含义、相互的逻辑关系和多维度联系[4]。
2. 发展多种表示方式的知识图谱，将视频、图片、表格等多模态展示方式的知识图谱融入到课程，使课程内容更加丰富，更能让学生理解并接受。
3. 知识图谱为学生和教师创设教学主客体之间发生多模态互动的教学环境，对学习者之间社交关联、资源浏览、学习评价等行为进行分析，精准评估教与学的绩效[5]。
（二）学科知识图谱的关联挖掘和构建流程
将知识图谱应用到经营管理综合仿真实习课程中，从教学目标和教学大纲出发，首先进行知识点总结，预定义知识属性，结合教材、教学案例、多媒体课件、各种范本（例如合同、证件等）、企业业务工作流程、网络资源等进行梳理，对知识点的丰富度进行扩充，以网状形式进行相互关联，获得教学知识图谱的“框架”。课程有多个仿真实习岗位和服务机构，涉及到的知识点以及知识点之间的承前启后关系非常重要。
1. 多知识点关联，关系深度挖掘融合
知识图谱以仿真市场中的生产制造公司构成的仿真电子制造有限责任公司为例，把这一类知识关联起来，以结构化的网状形式集成在一起，提供多元准确的学习资料，促进知识点的传播与共享，推动个性化自主学习。图2以课程中的生产制造公司为例，构建基本规则部分的知识图谱展示。课程中，教学大纲对于这个部分只规定了2个学时的课时，对于知识的掌握和理解是远远不够的。学科知识图谱将教学内容分拆成一个个相互关联的知识点，学习者通过点击平台界面进入，根据自己的知识掌握情况决定学习内容，同时可以反复学习自己较为薄弱的知识点。图3以课程中业务规则知识部分进行属性值抽取以及多模态资源的收集细化进行展示。
2. 精选知识点，进行属性值抽取和多模态资源的收集
学科知识图谱资源的核心包括单独知识点、知识点的组合和综合的学习单元，以学科知识点图谱架构为基础，形成基于学科知识点复杂性网络逻辑结构，应用大数据分析、大数据存储、大数据处理技术，形成管理者、教师、学生等多方协同的教育环境[6]。图谱进行知识点关联关系挖掘，而关系分为很多种。如果把整个课程知识形容为一个环，每个环上的知识点可以形容为环环相扣，如图4所示。课程的教学是多种学习过程同时进行，例如生产制造公司、客户公司、原料供应公司、投资银行、物料公司、人力资源公司、会计师事务所、税务师事务所等多个机构同时进行业务合作。知识点之间需要抽取企业经营管理活动过程和主要业务流程及其相互之间的关联关系，得到概括好的各知识点，再进行属性值及多模态资源的抽取。
图4 经营管理综合仿真实习课程仿真实习环境组成关系图
三、学科知识图谱驱动在教学中的应用场景
（一）创建合理清晰的专业课程体系
知识图谱对课程教学体系中的内容建立关联，形成资源库。知识图谱将该课程所有的知识点清晰地呈现在使用者面前，学生能够查找到每一个知识点的详细内容（包括预习内容、复习内容、扩展内容、相关内容）和相关知识点的内容、模板、讲解视频等。
课程涉及到从主体企业生产和管理、商业服务机构、社会服务和监管机构全景仿真三方面综合进行全阶段多角度的实验实训，虚拟多个仿真实习岗位和服务机构。作为生产公司，需要对其他公司例如原料供应公司的总则、细则、业务规则、业务流程等有了解。课程在生产经营过程中，出现原材料供应公司联合起来对生产制造公司进行原材料垄断的行为，生产制造公司利用知识图谱中学习的相关知识点提供的个性化课程服务，有理有据地对其行为进行投诉和维权，维护自己的正当权益。
（二）学习路径推荐和查询促进个性化教学模式的
深度生成
课程知识图谱主动服务教师教学需求，从而为个性化教育提供智能化支撑，实现对学生个性化学习内容、个性化学习路径、个体学习问题解决方案的系统支持，为学生开展探究性学习和创新实践提供了先进手段、开放平台和优质资源，促进实验教学理念、模式、方法及手段的发展。
课程从8月30日开始到9月29日结束，每周1、3、6（或者2、5、7，因为实验室容量，分为两个时间段不同的两批同学）集中授课，每次授课连上9节，其他时间规定为线下实习时间，学生自主完成课程内容。因为课程涉及内容众多，例如公司需要制定公司章程、公司组织结构、职位设置及其相关工作任务、所有合同模板的编制等，而这些内容在集中学习的时候按照课程大纲要求不做具体讲解，但是学生可以以图谱为主体，充分利用这些资源，进行个性化自主学习。经授课教师检查，即使这些知识点没有在课上进行详细讲解，学生也能自主完成。
（三）辅助教师检查教学效果因材施教
学生访问课程知识图谱形成访问数据量，为教师展示了学生学习情况的个性化信息，教师经过对此类知识数据的分析、表示、推理，整体了解和把握学生的学习状况，并作为教学过程中的参考，根据重难点调整授课内容，提高课堂教学效率和提升课堂教学质量，为面向过程的、动态的教育评价提供可能，進而促进学习者更加主动积极地开展知识探索与实践。
课程初期，发现生产制造公司对公司的基础数据部分的知识图谱知识点访问数据量巨大，访问持续时间长，晚上9∶30还在对数据进行查询，尤其是对财务信息中的资产负债表的各项数据的解读和如何输入到金蝶财务软件的过程操作。课程组发现此类问题后，专门增加了财务方面的专题课程进行讲解，以及答疑教师和专业技能强的学生在课程信息资源部全天进行有偿答疑（仿真企业模拟进行有偿咨询），所有公司经过了知识图谱学习、补充培训、全程答疑的过程，完成了这个方面的教学任务。
四、学科知识图谱在教学中的应用挑战
经营管理综合仿真实习课程预计明年还要在全校范围内继续扩充其他相关专业进入课程中，例如法律、新闻和信工等，通过知识图谱助力课程教学向“认知智能”发展，为教学多态资源整合、智慧教学可视化技术发展、学习推荐个性化等教育应用提供技术支持和创新动力[7]。但是整个课程的知识图谱构建在技术和内容上都处于探索阶段，后期还有非常多的工作需要继续完善，我们希望此类工作能对其他课程有所启发，在课程结束后，我们针对教学的各种情况，在今后的知识图谱类研究中应该继续思考，注意以下问题的后续研究。
（一）学科知识图谱的多态可视化
由于学习者的认知方法、学习习惯、学习硬件环境、学习内容、学习方法等方面的差异，学科知识图谱的可视化设计复杂多样，需要在增强学生学习体验和教师教学辅助方便性的基础上，构建具有良好在线学习环境和反馈机制的多态可视化界面。
（二）学科知识图谱与传统课堂教学模式的融合策略
学习资源是课堂知识的主要载体，是教育教学的基础。教学研究团队需要加强跨领域合作，深入交叉学科，从技术、专业、内容等多方面将知识图谱与教育教学融合，主要包括学科知识图谱本体、知识点、教育教学应用层面的融合，从而使得学科知识图谱能够在教育中发挥更大作用。
参考文献：
[1]涂建华，肖珺怡，姜广峰.构建微积分知识图谱助推一流课程建设[J].中国大学教学，2020（11）：33-37.
[2]李艳燕，张香玲，李新，等.面向智慧教育的学科知识图谱构建与创新应用[J].电化教育研究，2019，40（8）：60-69.
[3]张勇，杨进才.基于学科知识图谱的高校教学模式研究[J].计算机教育，2021（6）：141-144.
[4]李直旭，何芙珍，刘安.多模态教学知识图谱的构建与应用[J].福建电脑，2019，35（8）：5-8.
[5]吴彦文，孙晨辉，李斌.知识图谱助力学科教学——以大学模拟电子技术基础课程为例[J].软件导刊，2020，19（12）：195-198.
[6]朱嘉贤，宋向瑛.基于知识图谱驱动的程序类课程教育技术研究[J].现代计算机，2021（20）：108-112.
[7]曾露，李其娜.知识图谱赋能信息化教学创新[J].现代信息科技，2021，5（7）：196-198.
