智慧课程建设典型案例:知识图谱如何重塑学生认知体系?
创始人
2025-12-17 15:40:49
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教育数字化的浪潮不可逆转,智慧课程正从单一的资源堆砌,转向构建能够“思考”和“生长”的有机体。智慧课程的核心,在于利用知识图谱这一“智慧大脑”,将碎片化的知识整合为结构化的认知网络。它不仅是内容索引,更是对知识体系及其内在逻辑的深度建模。

传统课程体系下,学生掌握的知识点如同散落的珍珠,学习过程常陷入“学完就忘、不知何用”的困境。北京欧倍尔的实践揭示,一门《智慧水务》课程通过构建包含超过200个知识点、分层级问题图谱的智慧课程,有效解决了这一难题。

一、智慧课程新范式:从知识仓库到认知体系的跃迁

传统课程在开课时即已定型,教材与教案难以跟上产业的快速迭代,无法适应学生差异化的学习节奏。其教学逻辑本质上是线性的、静态的知识仓库模式,学生被动接收,知识间难以建立深刻联系。

真正的智慧课程,其核心在于拥有了动态演进的“生长力”。这源于对课程知识、能力目标、现实问题等多维度要素的深度解构与智能化关联,构建起多层级的图谱体系。

北京欧倍尔的实践揭示,这个体系如同课程的“神经系统”。知识图谱负责结构化组织“教什么”的内容;问题图谱搭建从知识理解到实际应用的桥梁,将知识转化为可探究、可解决的场景化任务;能力图谱则最终锚定“培养什么样的人”的目标,对接岗位需求。

二、《智慧水务》课程:问题驱动下的思维进阶训练

北京欧倍尔《智慧水务知识图谱课程》融合知识图谱与人工智能技术,构建系统化智慧水务课程体系。根据学生的知识基础和学习进度,知识图谱为每个学生生成个性化的学习路径,帮助学生高效学习。从课前准备到课后优化,AI技术全程辅助教学,包括智能预习系统、教师备课辅助、课堂行为分析、实验辅助、报告批改等,提升教学效率和质量。

软件包含:典型污水处理厂3D虚拟现实认识实习仿真软件、城市给水处理仿真软件、城市室内外给排水管网设计虚拟仿真软件、水环境监测与治理职业技能软件、海绵城市虚拟仿真软件……

《玻璃工程化技术实训》:目标明确的“学以致用”闭环

玻璃工程化技术实训课程是一门集理论与实践于一体的综合性课程,课程构建了包含50+全局层问题、70+概念层问题、60+方法层问题的问题图谱体系,以及六大教学目标、40+核心能力点、88+具体能力点的能力图谱体系。这些图谱体系不仅帮助教师精准把握教学重点与难点,也为学生提供了清晰的学习路径与目标。涵盖浮法平板玻璃生产工艺虚拟仿真、3D日用玻璃瓶加工工厂仿真软件等多个仿真软件,以在线/离线格式呈现,为学生提供了沉浸式的学习体验。

四、《3D生物学虚拟仿真综合实验》:沉浸式打通理论与实践的鸿沟

《3D生物学虚拟仿真综合实验课程》旨在融合知识图谱和人工智能技术,构建智慧化的3D生物学课程体系。通过虚拟仿真技术,将复杂的生物学概念和过程可视化,帮助学生更好地理解和掌握生物学知识。

· 课程利用知识图谱梳理生物学知识点之间的关联关系,为学生提供个性化的学习路径推荐。

· 借助AI技术,实现教学资源的智能推荐、学习过程的实时监测和教学效果的智能评估。

· 教学方法采用项目驱动、团队合作、翻转课堂等形式,评估方式包括平时作业、项目设计、期末考试和团队合作表现,致力于培养具备创新思维和实践能力的复合型教学人才。

五、《化工设计》智慧课程

《化工设计》是化工专业的必修课,课程分为多个模块,包括化工厂设计的内容与程序、化工项目的可行性研究、工艺流程设计、物料衡算及能量衡算、设备计算及选型、车间设备布置及布置图绘制等。每个模块都精心设计了教学内容和教学方法,确保学生能够全面掌握化工设计的各项技能。通过项目驱动、团队合作、翻转课堂等教学方法,结合智慧化教学手段,致力于培养具备创新思维和实践能力的复合型化工人才。多媒体教学课件,包括文字、图片、动画、视频等多种元素,使教学内容更加生动形象,易于学生理解和接受。

六、 AI赋能的个性化导航:从“千人一面”到“因材施教”

知识图谱构建了静态的“认知地图”,而AI技术则为每个学生提供了动态的“个性化导航”。北京欧倍尔的AI助教平台,已接入多个主流大模型,能够基于知识图谱实现全流程的个性化支持。

系统通过追踪学生在虚拟仿真操作、习题测试、课堂互动中产生的多源数据,实时绘制其“个人知识图谱画像”。画像中清晰标注出“未掌握”、“部分掌握”、“已掌握”的知识节点,精准定位那些隐藏在知识网络关联处的“隐性漏洞”。

定位之后是精准干预。若系统发现某化工专业学生对“精馏塔操作”的掌握薄弱,根源在于对“气液平衡理论”理解偏差,它会自动推荐相关的公式推导动画和一对一辅导视频,而非笼统地重复操作步骤。

一门优秀的智慧课程,其模块化的知识图谱可以被其他院校引用和适配,而接收方的教学数据又能反哺优化原始课程,实现跨校协同、持续迭代。在北京欧倍尔与多所高校合作建设的虚拟仿真实验教学项目中,知识图谱与AI的结合已不再是蓝图,而是正在运行的现实。这些课程如同拥有生命的有机体,在数据中持续感知、响应并进化。

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