基于知识图谱融合Seminar研讨的温病学智慧教学模式应用研究

An applied study on the smart teaching model of Febrile Diseases integrating knowledge graph and seminar discussion

摘要

探索知识图谱融合Seminar研讨的温病学智慧教学模式的效果。研究以湖南中医药大学中医学专业本科学生为实施对象，设置试验班和对照班。试验班采用知识图谱融合Seminar教学模式，对照班采用传统教学模式，通过智慧评价模型分析学生的学习画像和知识点掌握情况，进而对教学效果进行评价。研究发现，知识图谱融合Seminar教学不仅可提高学生学习积极性和自主分析能力，凸显学生主体地位；同时帮助学生搭建知识体系，加深对知识的深度掌握和理解，有助于培养更多深耕经典的高素质中医人才。

Abstract

This study explores the effectiveness of a smart teaching model for Febrile Diseases by integrating knowledge graph and seminar discussion. In this study， the undergraduate students majoring in traditional Chinese medicine in Hunan University of Chinese Medicine were taken as the research objects， and the experimental class and the control class were set up. The experimental class adopted the teaching model integrating knowledge graph and the seminar， while the control class adopted the traditional teaching mode. The smart evaluation model was used to analyze students’ learning portraits and their mastery of knowledge points， so as to evaluate the teaching effectiveness. The results showed that the integration of knowledge graph with seminar could not only improve students’ learning initiative and independent analytical ability， highlight the central role of students in the learning process， but also helps students build knowledge system， deepens their in-depth understanding of knowledge， and help cultivate more high-quality Chinese medicine talents who are deeply involved in the classics.

Graphical abstract

关键词

温病学 / 知识图谱 / 研讨会 / 智慧教学

Key words

Febrile Diseases / knowledge graph / seminar / smart teaching

随着人工智能和大数据技术的发展，智慧教学的应用已经成为教育教学改革研究的前沿课题，是实现科学育人的重要助力^［1］。温病学是中医四大经典课程之一，旨在培养经典理论贯穿、临床思辨缜密的中医复合型人才，是连接中医基础与临床的重要桥梁^［2］。湖南中医药大学温病学教学团队在2014年率先建立湖南省首门校本慕课，实现线上网络知识共享，激发创新活力，其后不断优化数智化智慧教学，先后被评为湖南省线上一流、线上线下混合式一流课程。近来教学团队在线上线下混合教学过程中发现相关问题：温病学教学内容相对庞杂，知识点间内在联系薄弱，存在“知识孤岛”现象；学生自主学习能力不足，批判性思维与创新能力欠缺，对经典学习缺乏深入理解，这些问题不利于学生知识体系搭建，难以满足新医科人才培养要求。

知识图谱是一种以图形呈现结构化知识的表达方式，其核心是将知识元素进行结构化和链接，构建起一张基于知识元素的图谱，提供个性化、深度学习的学习支持^［3］。Seminar教学又称为研讨式教学，是建构主义学习理论的重要教学模式^［4］。该模式强调学生与教师深度互动和多角度交流，通过主题研讨促使学生对知识触类旁通，并进行合理的批判、拓展与延伸，达到“知识激发”的目的，以提升学生的求知欲、探索欲，培养学生批判性思维和创新能力^［5］。随着“以学生为中心”理念的教学改革发展，Seminar教学是目前高校的重要教学模式。因此，教学团队针对目前温病学教学中存在的问题，提出构建知识图谱融合Seminar研讨的温病学智慧教学模式，以期提升学生对温病学的深入学习与创新性思考，满足中医现代化创新人才的培养需求。

1 温病学教学知识图谱的建设

1.1 知识资源建设

知识资源是知识图谱绘制的基础保障，为知识图谱绘制核心环节的知识点提取提供土壤。温病学知识图谱资源建设包括软件资源和网络学习资源建设。软件资源包括学习通、智慧树、学习工具等（教学团队前期已基本建设完成）；网络学习资源建设包括教学资源、试题库、在线课程、PPT、疑难病例、思政内涵等。软件资源与网络学习资源相辅相成，实现数字技术与教育教学的深度融合。

1.2 知识体系的构建

知识点是图谱中最为核心的节点，是所有教学资源的连接器。教师从教案中对《温病学》各单元教学模块的主要内容进行知识点识别，以知识、问题及能力为基础，按照由浅入深、由易到难、螺旋递进的原则提取主要知识要点；还包括收集一些图片、PPT、讲课视频、章节测试等，对收集的各个知识要点和考题类资源进行分类汇总。在超星平台教师端对课程知识点进行管理，对各个知识点进行属性设计，标识知识点基本特性，主要包括所属教学模块、知识点类型、重点程度、思政知识点、教学目标、认知维度、知识点分类等，从而构建温病学知识点体系，具体见图1。

1.3 知识图谱的绘制

在上述知识资源建设和知识体系构建的基础上，运用超星软件绘制知识图谱。教师通过超星平台教师端查看知识点属性及关联的资源数量，对知识点进行关联资源操作，如前置、后置关联等；并根据前期完善的思政内容将温病知识点与思政知识点进行有机融合，形成思政-知识图谱体系。最后依托超星完成知识图谱的创建与可视化，实现基于图谱的知识可视化与知识逻辑结构构建，具体见图2。

2 知识图谱融合Seminar的课堂教学实践探索

知识图谱融合Seminar的教学模式：课前，教师在线上发布知识图谱并引入主题，学生课前学习，确定章节难点；课中，围绕主题以“问题为导向”进行Seminar研讨进行知识激发，形成思维链；课后，教师收集数据评估教学成效，绘制学生学习图谱，在此基础上进一步优化教学方法。

2.1 知识图谱引入主题

教师通过超星平台评估学生的学习情况，重构教学内容，呈现知识脉络，形成初级知识图谱。教师发布知识图谱、视频、习题等相关内容，学生线上自主学习并提出疑问，基于以“问题为导向”确定Seminar研讨主题。如秋燥章节的教学中，教师结合学生前期学习基础梳理章节重点，将秋燥“病机-病理-证型-方药”初级知识图谱发布给学生，呈现秋燥的整体知识脉络；同时结合风温的发展演变，引导学生对比分析秋燥、风温在卫气营血病机传变规律和选方用药上的不同，最终明确学生的学习疑点和难点：肺燥肠热，络伤咳血证与肺燥肠闭证的鉴别比较，并将此作为Seminar研讨主题。

2.2 Seminar研讨具体方法

以上述秋燥研讨主题为例，教师针对上述2个类似证型中出现便秘与腹泻相反症状及肺燥肠闭证出现咳嗽不爽却多痰症状，启发学生提出自己的见解或问题，并形成研讨小组；在此过程中教师引导学生运用演绎、类比、反推等方式综合分析各研讨小组陈述内容的合理性，以培养学生开放式思维、批判性思维、创新性思维能力；随着主题讨论的深度推进，促使学生深入理解2个证型症状、方药异同的内在逻辑，并在此基础上进一步拓展学生理解类似证型在临床上的辨证要点及方药的灵活运用，切实领会叶天士“治病当活泼泼地，如盘走珠耳”之内涵，同时涵养学生“学经典、用经典”的学科自信。最后，教师根据学生的讨论进行分析、点评和总结，以帮助学生形成逻辑思维链。

2.3 学科-课堂-学生知识画像绘制

教师在初级知识图谱和学生Seminar研讨的基础上，搜集学生课堂（课前、课中、课后）及线上线下的学习数据，对各类数据进行标签化，提取学习者个体和群体特征，进一步了解班级的群体学情和个体学情。同时结合超星平台的线上数据，实现学生与知识点的关联，刻画出包含较完整信息的学生学习画像，给出贴合学生实际情况的学习建议，精准推送教学资源，实现“个性化教学”。具体见图3。

3 教学效果评价

3.1 对象与方法

选择湖南中医药大学2023级2个课程标准和课时数均相同的中医班学生作为研究对象，其中1班作为试验班（45人），采用温病学知识图谱融合Seminar线上线下混合教学模式，确定Seminar研讨主题4个。2班作为对照班（46人），采用多媒体和板书结合的传统教学模式。2个班入学成绩、年龄比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

3.2 评价方法

温病学知识图谱融合Seminar线上线下混合教学模式成果评价采用智慧评价模型，主要包含学生学习动态画像评价和学生知识诊断评价2个方面。学习动态画像主要对学生日常学习动态进行监测，包括学生访问章节、浏览课程资料、下载课程资料、进行学生自测、发表回复话题、参与抢答投票、提交随堂练习、提交分组任务等，评估学生学习状态和学习积极性；知识诊断评价分为学生知识点掌握情况分析和作业成绩综合分析。

3.3 研究结果

3.3.1 学习动态监测情况

在运用知识图谱融合Seminar线上线下混合教学过程中，对学生日常学习动态监测结果显示试验班明显优于对照班。在访问人数方面试验班为2 238次，对照班为1 006次；在线人数上试验班为105人次，对照班为93人次，显示试验班学生学习积极性高于对照班，具体见图4。

3.3.2 知识点掌握情况

知识点掌握监测显示，试验班平均完成率为41%，高于对照班的31%；知识点平均掌握率试验班为40%，对照班为33%；各区段掌握情况统计显示，掌握率为80%～100%区段中，试验班人数为9人，对照班为5人，显示拔尖掌握情况试验班明显高于对照班，具体见图5。

3.3.3 成绩分析情况

成绩包括平时作业成绩和章节测试成绩2部分，平时作业侧重知识点的记忆和理解，章节测试强调知识的综合分析和运用。结果分析显示，平时作业成绩完成率试验班为98%，高于对照班的93%；平时作业成绩平均分试验班为91分，对照班为89分，各区段成绩统计显示80～100分数段，试验班为42人，高于对照班的40人，说明试验班高分学生数更多，学生对知识的掌握更明晰透彻，具体见图6。

完成进度试验班完成章节测验个数为13个，高于对照班的8个。班级平均分统计试验班为95分，对照班为89分，各区段成绩统计显示80～100分数段，试验班为19人，高于对照班的16人，这些数据显示试验班成绩明显优于对照班，具体见图7。

4 讨论

4.1 有效知识激发，提升学习自主性和积极性

本研究采用知识图谱融合Seminar线上线下混合教学模式，实践证明该模式可以有效激发学习积极性，提高学习成绩。温病学传统教学模式固化，学生学习热情不足，对经典学习缺乏深入理解，如何进行知识激发，提升内在学习动力，是目前亟待解决的问题之一。知识图谱融合Seminar研讨教学模式强调具象层面上的知识激发，通过“苏格拉式”提问等知识激发途径，精心设计Seminar教学研讨，以探索思考的“源动力”，提升学生的思维技能和元认知技能。在知识图谱融合Seminar线上线下混合教学的实施中，课前通过线上发布知识图谱结合学情调查了解学生的难点、疑点，确定Seminar研讨主题；课中Seminar研讨通过提问、选人、分组讨论等多种互动环节，促进学生互动交流与思想碰撞，激发学生自主学习热情，解决教学缺乏互动性、学生学习热情不高等问题，同时在层层深入推进Seminar研讨中，融合思政教学赋予知识灵魂，为学生提供价值坐标，进一步激发学生内在学习动力，形成知识探索与思政教育的有效闭环；课后进一步通过学生课堂（课前、课中、课后）及线上线下的学习数据，精准推送教学资源巩固教学效果，营造学术交流氛围，改变传统课堂教师主导的填鸭式教学模式。研究结果显示，试验班学生较对照班学生在学习动态检测中呈现更积极的学生态度和更理想的学习成绩，说明知识图谱融合Seminar交互教学模式优于传统教学模式，能有效激发学生学习热情，是提升学生自主学习的有效途径之一。

4.2 建构知识体系，促进知识深层思考与综合运用

温病学教学内容相对庞杂，知识点间内在联系薄弱，如何构建知识体系，促进知识深层思考与综合运用是目前面临的问题之一。知识结构化是知识图谱的显著特征，可展示不同知识点、概念之间的关联，系统梳理知识、连接知识、表达知识^［6］，符合建构主义学习观“知识不单是现成的和给定的，更是生成的和建构的”认知理念^［7］，对于结构性知识的掌握不仅有利于记忆与迁移，而且有助于创新性思维的形成与发展^［8］。本研究通过大数据平台等人工智能技术构建温病学知识-思政教学知识图谱，为学生提供重点突出、逻辑清晰、层次分明的知识框架，解决知识零散、孤立，难以综合运用的问题，助力学生形成自己的知识体系，提升理论水平和知识的综合运用能力。研究结果显示，试验班学生知识点掌握情况和章节综合测试成绩明显高于对照班，且拔尖率更高，说明知识图谱融合Seminar教学模式在知识点的掌握和综合运用方面优于传统教学模式，知识图谱为学生构建新型学习体系，能够更好地理顺知识关系，凸显知识表达，提高学习效率。

5 结语

知识图谱融合Seminar的线上线下混合教学模式以数智教育为背景，遵循现实的本质特性与科学的培育方法，通过知识激发与知识建构的双向驱动，激发学生自主学习动力，建构知识形成有序而整体的结构化知识，实现知识与认知技能协同发展的创新思维培养。本研究存在一定不足，如样本量较小、研究周期相对较短，未能进一步评估该教学模式对学生长期学习效果和职业发展的影响，今后可扩大研究的实施对象，延长观察周期持续监测，不断优化改进教学模式的实施效果，以期培养更多有温度的高素质中医人才。

参考文献

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基金资助

湖南省学位与研究生教学改革研究项目(2023IGYB150)

湖南省普通高等学校教学改革研究项目(HNJG-20230554)

湖南省普通高等学校教学改革研究项目(202401000752)

湖南中医药大学教学改革研究项目(2024-11)