基于AI知识图谱的林业技术专业群模块化教学模式探索与研究①

［摘           要］  以国家级职业教育教师教学创新团队建设立项子课题“基于团队协作的林业技术专业群模块化教学模式和方法研究”为载体，以林业技术专业群为研究对象，开展以AI知识图谱为工具的模块化教学模式改革与探索，分析了开展模块化教学改革的背景，列举了研究对象、研究目标、研究内容框架和研究方法，分析了研究成果与创新点。通过探索实践，基于AI知识图谱的模块化教学改革，实现了以学生为中心，知识、能力、素质三维一体的高效课堂，极大地提升了学生的学习兴趣。

［关    键   词］  模块化教学模式；林业技术；AI知识图谱；校企合作；教师教学创新团队

［中图分类号］  G712                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2024）35-0001-04

一、引言

国务院印发《国家职业教育改革实施方案》（职教20条）中明确提出要探索组建高水平、结构化教师教学创新团队，教师分工协作进行模块化教学。同时要完善教育教学相关标准，发挥标准在职业教育质量提升中的基础性作用。按照专业设置与产业需求对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接的要求，完善中等、高等职业学校设置标准，规范职业院校设置。

课程改革是教育改革的核心，也是深化教育改革、全面推进素质教育的重要内容。在新时代经济高质量发展推动产业转型升级的背景下，职业教育深化复合型技术技能人才的培养，有效回应了产业转型升级对高素质劳动者和技术技能人才的需求，推动教师、教材、教法的“三教”改革，也成为新时代职业教育深化产教融合的必然路径。在“三教”改革中，坚持以课程建设和改革为抓手，推进教师、教材、教法改革创新，重构有利于人才培养的课程系统，对职业教育人才培养具有重要而积极的意义。因此持续推进课程体系改革，遵循系统理论指导，重视教学过程中的体系化建设，是职业教育高质量发展的必然要求。

模块化教学模式是现阶段职业教育普遍认可的教育教学理念，这种培养模式以培养学生全方位能力和综合素质为最终目标，以专业为导向，以职业或行业所需的知识、技术技能为中心，注重将理论知识和实践相结合。开展模块化教学模式和方法研究是落实建设高质量教育体系，践行为党育人、为国育才使命，确保教育正确发展方向，驱动教育向高质量发展迈进的重要途径和支撑。

笔者在开展研究前，基于团队协作的林业专业群模块化教学模式与方法研究正处于探索研究阶段，尚未成熟，在前期研究的基础上采用模块化教学模式和方法主要基于两大类：一类是基于某一门课程知识体系建构下的模块化教学模式，另一类是基于群平台课程基础上，选取几门课程作为林业类专业群基础课程进行模块化建构教学，尚未基于整个林业技术专业群基础开展模块化教学模式和方法探究。基于现有文献研究基础，本课题具有重要研究价值，将为林业类专业的教学模式创新提供借鉴。

二、研究内容与方法

（一）研究对象

2022级、2023级林业技术、野生动植物资源保护与利用、园林技术等林业类专业在校生。

（二）研究目标

采用校企行合作的方式进行课程体系设计，围绕德智体美劳的人才培养目标设计知识、能力和素质结构，通过对现实的工作岗位的工作任务和职业能力分析，构建学习领域课程，以专业能力为模块，开设相关课程。根据专业技术领域和相关职业岗位群的职业能力要求，参照职业资格标准，以实际生产过程为导向，以岗位工作能力培养为目标，贯通“思政元素”构建覆盖专业核心岗位群的“职业能力模块”课程内容。与之对应地采用团队协作的方式实施多元教学模式，推动课堂革命，形成能力模块教学质量和学习质量评估手册。

（三）研究内容框架

专业层面按照核心能力划分模块，能力模块下按照支撑能力的课程划分为子模块，课程（子模块）中按照典型工作任务划分任务模块，一个典型工作任务包括任务、计划、决策、实施、控制和评价六个环节。按工作任务配置“双师型”教师实施教学。如图1所示。

核心能力模块：森林资源培育、森林资源调查与规划、森林资源经营管理。

森林资源培育：植物识别与鉴定、植物生长环境分析、林木种苗培育、森林营造。

森林资源调查与规划：植物调查、植物生长环境调查、野外调查工具使用、林业区划、林业3S应用、森林资源类型调查。

森林资源经营管理：森林经营、森林防火、森林资源管理、林下经济、森林病虫害防治、生物多样性保护。

（四）研究方法

1.文献研究法

查阅国内外职业院校关于模块化教学模式和方法的相关案例，存在问题及解决的对策，在文献研究的基础上，课题组成员讨论研究科学制定适合林业类专业群模块化教学的模式和方法。笔者研究查阅文献504条，翻阅相关书籍50余部，查找案例40余个，通过文献资料的收集整理，为模块化教学模式探索和研究开展工作奠定了坚实基础。

2.问卷调查法

基于文献研究基础上，课题组成员在已有的调查基础上，结合学校林业类课程体系及课程结构结合行业特点、产业现状，与合作企业探究制定调查问卷，通过问卷的形式调研行业企业、毕业学生、在校师生关于林业类专业群模块化教学模式构建的意见及建议，通过问卷调查结果分析模块化教学构建的科学合理性，确保课题研究的严谨性与实用性，发放问卷2368份，收回问卷2271份，有效问卷2256份，样本数据齐全，真实可靠。

3.课堂观察法

模块化教学模式建构后，通过课堂实践观察学生在此过程中的课堂表现，根据学生的学、教师的教，学校督导部门成立相关的课堂督导机制，通过课堂评价指标包括学生评教、教师评学等对于模块化教学实施结果进行反馈。笔者在实施模块化课程改革后，组织开展学生座谈会、督导座谈会，在会上听取学生和督导专家对课程改革的建议和评价。

4.行动研究法

根据实际情境的教学过程开展，由教师和企业共同合作，针对模块化教学实施情况存在的实际问题提出改进计划，通过在实践中实施、验证、修正，最终探索出更加科学有效的模块化教学模式和方法。

三、结果与创新

（一）研究成果

以森林植物识别、林木种苗生产、森林资源调查、森林资源经营、森林资源管理为重点模块课程进行建设，实现专业资源建设的集中化、结构化、数字化，同时通过AI智能推荐，结合算法从相关行业领域推荐与本专业知识点或技能点相关的资源，实现林业技术专业群各专业的资源以知识点为基础进行共建、共享、共用。林业技术专业图谱共计梳理建设380余个知识点，建设成1500多个知识点学习资源、100余个课程思政点、60余个技能点，题库包含1300余道试题。5门课程图谱以可视化的方式展现出整门课程的知识关系网络，以结构化的形式描述课程内所包含的知识点、教学资源、教学活动、测评方式之间的关系。“多模态”的资源学习有助于学生将知识点整合为系统性的知识结构，同时激发学生自主思考和深度学习。

林业技术专业图谱可基于AI的智能分析，如图2所示。进行专业交叉分析、课程关联度分析、知识点相似度分析、课程重合度等多维度的有效分析。帮助学院更好地基于数据不断优化调整课程内容。围绕国家重大战略，紧密对接行业升级和技术变革趋势，通过能力图谱梳理新职业、新岗位下学生应掌握的技能点及知识点。为专业带头人提供丰富的专业建设支撑数据，帮助专业建设改革，细化人才培养方案与课程的匹配度。

（二）多维度学生测评结果

经过一学年的模块化教学课程改革的探索，笔者结合学校学生评教、教师评学等教学质量监控系统，从课程教学满意度、课程教学收获度、学期综合评教，学生、督导教师、同行教师等多维度进行测评，相较传统的授课模式，模块化教学模式更为教师和学生所喜爱，学生课程教学收获度从原来的90.23%提升到92.3%，学生课程教学满意度由91.32%提升到93.82%，提升学生学习兴趣，关注学生成长，突出实践能力，培养良好人格，教学准备，学习环境等各方面的指标都较传统授课模式有不同程度的提升，取得了较好的教学效果。如图3所示。

（三）创新

1.校企双方合作，实现团队协作运行机制

成立校、院两级校企合作委员会，学院委员会由业务领导、专业带头人、骨干教师、行业企业主要技术骨干组成，建立双方人员参与的定期沟通交流制度，对专业设置、人才培养方案、课程标准、教学组织、教学评价、学生就业等进行针对性研讨，落实校企双方的共同开发培养方案、共同开发课程、共同组织教学、共同评价培养质量、共同组织就业的“五共育人”职责。学校与企业教师按课程模块化内容分工协作，逐步建立相互承接、相互支撑的可持续团队协作运行机制。

2.拓展实训基地，推动模块化教学改革

针对林业技术专业“森林培育、森林资源调查与规划设计、森林资源管理”三项能力设计和建设了校内外实践教学环境及专业群共有校内外实训基地总数44个，其中建有植物识别与标本制作实训室、植物生长环境监测实训室、植物引种繁育实验中心（含植物育种实验室）、林业技术生产性实训基地等13个校内实验实训室及基地，林业技术专业群生物应用技术生产性实训基地、野生植物引种繁育实验中心是省级高职示范实训基地。以学校科技园为依托，在专业建设中积极探索“项目化”“工作室”等校企合作的实现方式，推进产教融合、校企合作向纵深发展并取得实效。同省调查规划设计院、林业局联合设立“林业调查规划工作室”，以生产项目为载体开展模块化教学探索。

3.构建“思政＋能力模块”的课程体系

按“知识＋能力＋素质”一体化的培养规格要求，遵循“职业岗位（群）→职业能力构成→目标规格→课程体系”的课程开发思路，构建以“思政+能力”为主线将高职教育教学改革与林业产业发展相结合，形成“思政+能力模块”课程标准为特征的高质量课程体系。

4.开发学习质量评价手册

开发从教师和学生两个维度考虑的与之相匹配体现学生为主体的《教师教学质量评估手册》和《学生学习质量评估手册》，对课堂效果进行有效评价，不断改进教师教学策略和学生学习策略，达到学生学习目标和能力要求。

5.AI知识图谱助力模块化教学改革

首次采用AI知识图谱，有效提高了教师数字化教学能力，推动了新形态教育教学方式，助力教学改革模式创新。知识图谱作为职业教育的创新引擎，推动新形态教学资源的智能化转型。通过在现有专业建设基础上，聚焦林业技术专业人才培养目标，按照课程设置与岗位、赛项及职业资格证对接，课程内容与职业标准对接，教学过程与生产过程对接的要求，引进智慧树网人工智能、云计算等技术将五门专业核心课程进行了AI的分析和融合，通过问题、能力、知识、教学资源四个维度，梳理课程的知识体系，建立了六维专业人才培养课程新体系。

四、讨论

本文探讨了以林业技术专业课程为基础，将AI知识图谱投入学校信息化教学改革中的探索，通过本次探索和实践，在学生和教师中产生了良好的影响，学生理解知识点更通透，上课感觉更轻松，教师改变了传统授课模式，与现代职业教育数字化紧密结合，课堂效果好，教师评学、学生评教都较传统模式有了较大提升。知识图谱构建是实现教育数字化的关键，将其运用到课程改革和专业建设中，促进课程之间有机融合，实现专业知识体系的融会贯通，有助于全面提升人才培养质量。