轨道交通专业群个性化实践教学模式设计

［摘 要］ 针对当前实践教学同质化严重的问题，以知识图谱为切入点，从轨道交通专业群角度出发，提出轨道交通专业群知识图谱构建方法；基于建构主义学习理论思想，从系统性、启发性、外延性、可度量四个方面提出面向群体的个性化实践教学模式设计原则；以设计原则为指导，提出实践教学模式在内容体系、组织流程、信息反馈机制方面的设计方案。该设计方案以实现轨道交通专业群个性化实践教学为目标，为轨道交通高水平复合型人才培养，尤其是面向群体的个性化人才培养提供新型支撑手段。

［关键词］ 知识图谱；轨道交通专业群；实践教学；个性化

［基金项目］ 2022年度山东省本科教学改革研究项目重点项目“新型工科专业敏捷教学体系构建与实践”（Z202283）；2022年度山东交通学院校级本科教学改革研究项目“布卢姆教育目标分类学视野下的课程教学目标解构与达成”（2022YB45）

［作者简介］ 冯丽萍（1989—），女，山东蒙阴人，博士，山东交通学院轨道交通学院运营管理系主任，副教授，主要从事轨道交通规划与管理研究；阮久宏（1971—），男，山东济宁人，博士，山东交通学院轨道交通学院院长，教授，主要从事轨道交通智能检测与控制研究；高 佳（1990—），女，山东菏泽人，硕士，山东交通学院轨道交通学院运营管理系讲师，主要从事轨道交通规划与管理研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）41-0074-04 ［收稿日期］ 2023-08-26

实践教学作为巩固理论知识和加深对理论知识认识的有效途径，是理论联系实际，使受教育者能够获得实际经验和基本从业技能的一系列教学活动的集合。然而，目前实践教学往往还存在重视程度不够、目标制定不清晰、内容缺乏前瞻性、教学模式同质化严重等问题，严重影响应用型人才培养质量［1］。

2018年9月，教育部印发《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》指出，扩大学生学习自主权、选择权，鼓励学生跨学科、跨专业学习，允许学生自主选择专业和课程。进一步提高实践教学的比重，大力推动与行业部门、企业共同建设实践教育基地［2］。2020年10月，中共中央、国务院印发《深化新时代教育评价改革总体方案》指出，探索建立应用型本科评价标准，突出培养相应专业能力和实践应用能力［3］。如何优化当前实践教学模式，适应受教育者个性化发展需求，培养学生树立大工程观、具备开展系统性和综合性工程分析与设计、创造性解决工程问题的能力成为高水平应用型本科建设高校面临的一项崭新的历史任务和重要课题。

轨道交通的规划、建设与运营是一项复杂的系统工程，人才培养需求以工程专业为主，且需与多个轨道交通类专业协同配合，对复合型人才需求较高。针对轨道交通人才需求特点和当前人才培养实践教学存在的普遍性问题，本文以知识图谱为切入点，从轨道交通专业群角度出发，提出轨道交通专业群知识图谱构建方法，实践教学模式在内容体系、组织流程、信息反馈机制等方面的设计优化路径，以优化轨道交通专业实践教学模式，为轨道交通高水平复合型人才的培养提供新型支撑手段。

一、轨道交通专业群知识图谱构建

知识图谱相比于传统关系型数据库中表结构和表连接的思想，知识图谱可以将信息通过语义图的形式进行表示，可用于问答、推荐和信息检索等任务的关键技术研究。李春艳等［4］探讨了将知识图谱应用于大规模跨学科多专业课程教育教学的应用；王雨扬［5］针对规模化的个性化学习需求，提出了使用知识图谱对在线教育资源进行结构化组织的方法，为自适应个性化学习系统的实现提供底层支撑；胡慧婷［6］面向教育技术学主干课程，提出了教育技术学主干课程知识图谱构建方法。综上所述，知识图谱作为信息技术发展的有力手段之一，可通过整合学科知识的内在逻辑关系，使信息能够更高效地被共享和利用，形成信息时代教育资源获取、组织与利用的有效途径，避免出现海量学习资源下“信息迷失”“认知超载”等困境。

轨道交通专业群面向轨道交通复合型高水平人才培养需求，以跨学科、跨专业方式促进专业资源整合和结构优化，形成专业群集聚效应［7］。但同时，传统学科、专业划分体系下的学生来自特定轨道交通群相关专业，具有不同的专业基础核心课程，存在较强的个性化差异。轨道交通专业群建设要求模糊专业知识边界，强化轨道交通大工程观的构建。构建轨道交通专业群知识图谱可面向轨道交通领域以图的形式构建知识点间的逻辑关系，辅以视频、图表等多模态教学资源，为信息时代专业群建设背景下学生规模化的个性化发展需求的实现提供底层技术支撑。

以轨道交通行车组织方法与信号系统为例绘制知识图谱示例如图1所示。其中，行车组织方法与信号系统为实体，两者之间的关系为“技术实现与应用”。以电话闭塞为例，该信号系统下，列车与列车之间的组织以区间为单位，区间内最多由一列列车占用。在知识点的详细展开中配以图片、视频、图文链接等多模态、立体化的教学资源，供学生从任意实体出发进行知识拓展与延伸。

二、轨道交通专业群实践教学模式设计原则

（一）系统性原则

系统性原则是指在轨道交通专业群实践教学模式设计中，需要以达成育人目标为准绳，将学生、教师、实践教学资源、理论知识四方主体的特点、需求、现状及目标统筹考量，协调学生群体个性化知识经验差异、实践教学资源短缺、理论教学与实践教学接续关系错位等矛盾，使教学模式中各方主体之间形成正向交互关系，达到整体最优。

（二）启发性原则

启发性原则是指在轨道交通专业群实践教学模式设计中应注重引导学生自主思考问题、发现问题、认识问题、解决问题的能力。展开来说，教学内容设计应由浅入深、循序渐进；教学组织流程设计应涵盖基础理论知识回顾、实践实训、拓展提升三个阶段；教学模式应设计信息反馈机制，实现教学模式闭环可持续提升。

（三）外延性原则

外延性原则是指在轨道交通专业群实践教学模式设计中，需要将实践教学所需的理论知识基础及拓展提升方向进行适当泛化，并辅以文字、图片、视频、网页等多模态的资源池，用以满足学生群体的个性化知识经验基础下建构学习经验的差异化需求。

（四）可度量原则

可度量原则是指在轨道交通专业群实践教学模式设计中，知识意义的构建存在于课前、课中、课后多个阶段。区别于传统实践教学仅针对课中实践环节进行考核的要求，面向群体的个性化实践教学模式下应注重对实践教学全周期的学业评价覆盖，教学活动设计应可度量且应纳入实践教学考评。

三、轨道交通专业群实践教学模式

以知识图谱为切入点，构建轨道交通专业群个性化实践教学模式总体方案如图2所示。

（一）实践教学内容体系设计

根据现代学习理论，高效的学习需要满足学生带着既有知识经验进课堂且教师以此为基础开展教学活动、学生将教学新知识与既有知识经验整合、学生改善和理解自己的学习方式三大条件［8］。基于轨道交通专业群知识图谱的实践教学内容体系设计是围绕特定轨道交通专业，重点关注该专业核心知识图谱体系及其与其他轨道交通相关专业的知识关联，构建该专业核心实习实训项目及与相关专业多专业协同实习实训项目并重的实践教学内容体系。轨道交通相关专业间核心知识关联关系挖掘为多专业协同实训项目设计提供指导，多专业协同实训项目开展为构建轨道交通专业群大工程观提供底层技术实现支撑。

（二）实践教学组织流程设计

轨道交通专业群实践教学组织流程涉及学生和教师两大主体。其中，学生组织流程包括实训前理论知识学习、开展实习实训、拓展提升三个阶段；教师组织流程包括实训前理论知识学习任务布置、优化实训教学设计、开展实习实训与教学反思四个阶段。在两大主体实践教学组织流程的第一阶段中，教师向学生发布实训前理论知识学习任务，学生依托轨道交通专业群知识图谱提供的多模态教学资源完成理论知识学习；开展实习实训阶段前，教师根据知识图谱反馈的知识点点击数据反推学生个性化学习的堵点、难点、兴趣点，优化实践教学设计；实习实训结束后，学生可依托轨道交通专业群知识图谱对实习实训中的知识点沿知识图谱脉络进行拓展提升，教师反思实习实训开展情况，基于反馈进一步优化轨道交通专业群知识图谱与实践资源配置。

基于知识图谱的轨道交通专业群实践教学组织流程设计，关注学生既有知识经验的个体化差异，并且作为实践教学开展过程中教师与学生交互的桥梁，让教师能够观察、分析、理解学生既有知识经验并开展实践教学设计以及有效链接新知识与既有知识经验，提升实践教学效果。此外，基于知识图谱的规模化学习，为进一步基于学生点击数据开展智能化、个性化学习资源推荐提供可能。

（三）实践教学信息反馈机制设计

信息反馈机制主要体现在以下几个方面：（1）学生与知识图谱间的交互反映了使用者既有知识经验、拓展延伸兴趣、新知识学习的难点等信息，反馈回教师端，可用于教学设计和知识图谱优化完善；（2）知识图谱规模化使用数据，形成学生用户相似性群体特征，反馈回学生端，可用于知识图谱知识拓展个性化、智能化推荐；（3）通过知识图谱内海量教学资源相似性特征挖掘，可基于知识实体的相似性和关联性，有针对性地向学习者提供符合其学习需求和偏好的教学资源，反馈回知识图谱与学生端，构建自适应学习系统。

结语

随着人工智能由计算智能阶段和感知智能阶段向认知智能阶段的不断发展，如何将现代信息技术与教育教学深度融合成为实现个性化自主培养的关键问题。知识图谱图形化语义信息表达，兼顾学生既有知识经验、知识拓展兴趣的个性化差异与复合型高素质人才培养需求导向下的大工程观构建需要，为轨道交通专业群个性化实践教学模式创新与优化设计提供了一种可能。

参考文献

［1］熊建蓉.本科专业实践教学的优化路径研究［D］.贵阳：贵州师范大学，2022.

［2］教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见：教高〔2018〕2号［A/OL］.（2018-10-08）［2023-07-26］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201810/t20181017_351887.html.

［3］中共中央 国务院印发《深化新时代教育评价改革总体方案》［EB/OL］.（2020-10-13）［2023-07-26］.https：//www.gov.cn/zhengce/2020-10/13/content_5551032.htm.

［4］李春艳，靳洪.基于学科知识图谱的经营管理综合仿真实习课程教学探索与实践［J］.高教学刊，2022，8（18）：78-82.

［5］王雨扬.基于知识图谱的在线教学资源库智能化改造关键技术研究与实现［D］.西安：西北大学，2022.

［6］胡慧婷.基于本体的教育技术学主干课程知识图谱的构建与研究［D］.大庆：东北石油大学，2022.

［7］安志龙，马丽，杨云峰，等.运营视角下城市轨道交通专业群建设策略研究［J］.杨凌职业技术学院学报，2022，21（3）：41-44+65.

［8］梁军萍，武有祯.职前教师教育中理论与实践融合的新路径：以美国“有力的教师教育项目”为例［J］.教育理论与实践，2019，39（16）：36-39.

Design of Individualized Practice Teaching Mode for Rail Transit Professional Group Based on

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