CN103793796A

CN103793796A - 一种基于认知机理的教学系统

Info

Publication number: CN103793796A
Application number: CN201410075860.1A
Authority: CN
Inventors: 杨炳儒
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明提供一种基于认知机理的教学系统，所述教学系统包括：用户支持模块，用于对用户进行认证，在用户认证后根据用户指令对教育资源进行管理。教学资源管理模块，用于搜集和存储教学资源，根据用户指令显示所述教学资源，所述教学资源包括教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图。通过设置用户支持模块，在用户认证后根据用户指令对教育资源进行管理，能够快速准确的对用户进行识别，并根据用户的指令进行相应的操作，通过教学资源管理模块，用于搜集和存储包含教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图的教学资源，能够提高学生创新能力，使学生快速并牢固的获取、记忆和运用知识，从而提高教学质量。

Description

一种基于认知机理的教学系统

技术领域

本发明涉及教学软件技术领域，特别是指一种基于认知机理的教学系统。

背景技术

近年来，随着教育事业的发展教学软件越来越普遍的被人们所使用，用户可以根据需要自由安排时间自行进行学习，学习进度自由掌控，并且可以根据需要选择喜欢的教学软件。

但是，市面上的教学软件大多只是提供文字等教学文本来为用户提供学习，这些方法较为枯燥，用户无法获得科学的良好的学习方法，从而导致用户学习效率和学习兴趣低，创新能力差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于认知机理的教学系统，能够利用教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图提高教学质量和学生创新能力

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种基于认知机理的教学系统，所述教学系统包括：

用户支持模块，用于对用户进行认证，在用户认证后根据用户指令对教育资源进行管理。

教学资源管理模块，用于搜集和存储教学资源，根据用户指令显示所述教学资源，所述教学资源包括教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图。

优选的，所述用户支持模块包括：

联想搜索单元，用于接收搜索指令，根据搜索指令的关键词对教学资源进行搜索；

教学资源下载单元，用于接收用户的下载任务信息，根据所述下载任务信息获取教学资源管理模块中的教学资源并进行下载；

教学资源创建单元，用于根据用户输入的信息创建教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图。

优选的，所述联想搜索单元包括：

联想搜索子单元，用于利用搜索指令的关键词根据搜索指令的关键词与教学资源的相关程度对教学资源进行搜索，并按照搜索指令的关键词与教学资源的相关程度显示搜索结果。

优选的，所述教学资源创建单元包括：

创建案例子单元，用于提供知识逻辑结构图和思维形式注记图案例，辅助用户创建教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图。

优选的，所述教学资源管理模块包括：

知识逻辑结构图获取单元，用于获取教学课程章和节的知识逻辑结构图；

思维形式注记图获取单元，用于获取教学课程章和节的思维形式注记图；

教学资源整合单元，用于整合同一教学课程的章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图；

教学课程生成单元，用于根据教学资源生成教学课程和教学课程列表；

教学资源存储单元，用于存储所述教学资源。

优选的，所述教学资源管理模块还包括：

教学资源分析单元，用于对教学课程的章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图进行分析，生成分析结果；

教学资源展示单元，用于根据用户指令按照树状或分布状进行教学资源展示。

优选的，所述教学系统还包括：

教学论坛模块，用于提供用户交流平台，展示用户发出的消息和对话。

信息服务模块，用于获取教育信息、博客信息和系统信息并显示。

优选的，所述教学系统还包括：

系统后台管理模块，用于在系统后台对用户信息和教学资源进行修改和管理。

优选的，所述教学资源还包括教学课程视频和教学课程文本。

优选的，所述用户包括学生用户、教师用户和管理员用户。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过设置用户支持模块，对用户进行认证，并在用户认证后根据用户指令对教育资源进行管理，能够快速准确的对用户进行识别，并根据用户的指令进行相应的操作，通过教学资源管理模块，用于搜集和存储包含教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图的教学资源，并根据用户指令显示所述教学资源，能够提高学生创新能力，使学生快速并牢固的获取、记忆和运用知识，从而提高教学质量。

附图说明

图1为本发明实施例基于认知机理的教学系统的结构图；

图2为本发明实施例基于认知机理的教学系统的结构图；

图3为本发明实施例基于认知机理的教学系统的结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例的基于认知机理的教学系统，如图1所示，包括：

用户支持模块101，用于对用户进行认证，在用户认证后根据用户指令对教育资源进行管理。

其中，用户支持模块101与教学资源管理模块102链接用于对用户进行认证，进行认证的用户可以包括学生用户、教师用户和管理员用户等，用户支持模块可以根据用户的用户名和密码进行认证。在用户认证后根据用户指令对教育资源进行管理，不同的用户对应不同的操作指令和权限，学生用户可以在认证后输入或选择联想搜索指令、教学资源下载指令和教学资源创建指令来进行教学资源的搜索，教学资源的下载和教学资源的创建；教师用户可以输入或选择教学资源上传，教学资源修改和学生信息调整等指令对教学资源进行上传，对教学资源进行修改和对学生信息进行调整；管理员用户可以对学生信息、教师信息和系统进行调整和修改。

教学资源的搜索采用启发式搜索，根据用户输入的知识点词汇或关键词，从知识网络或教学资源管理模块中搜索，当此知识点或关键词有若干子知识点或关键词时，系统推送相关知识节点，并根据用户的交互继续向深度和广度进行知识搜索，一直到用户得到满意结果，或者没有相关结果，提交知识需求；教学资源的创建可以利用辅助案例库进行制作，辅助案例库的形式包括：基本图元定义、文字描述和视频教程等。

教学资源管理模块102，用于搜集和存储教学资源，根据用户指令显示所述教学资源，所述教学资源包括教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图。

其中，章和节的知识逻辑结构图主要描述章和节的主要知识点，通过主要知识点构建章和节的知识逻辑结构图，章和节的思维形式注记图主要描述章和节的主要知识点的细节，通过教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图的配合使用能够提高用户的学习和记忆能力，提高学习效率，在生成教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图后可以对教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图进行分析和总结并生成教学资源。

在用户选择教学课程后，教学资源管理模块102先显示教学课程章的知识逻辑结构图，用户学习完成后，再显示教学课程节的知识逻辑结构图，用户学习后再显示节中和章中各知识点的思维形式注记图，最后再次显示章和节的知识逻辑结构图。

本实施例中，通过设置用户支持模块，对用户进行认证，并在用户认证后根据用户指令对教育资源进行管理，能够快速准确的对用户进行识别，并根据用户的指令进行相应的操作，通过教学资源管理模块，用于搜集和存储包含教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图的教学资源，并根据用户指令显示所述教学资源，能够提高学生创新能力，使学生快速并牢固的获取、记忆和运用知识，从而提高教学质量。

本发明实施例的基于认知机理的教学系统，基于上一实施例，如图2所示，所述用户支持模块101包括：

联想搜索单元201，用于接收搜索指令，根据搜索指令的关键词对教学资源进行搜索。

教学资源下载单元202，用于接收用户的下载任务信息，根据所述下载任务信息获取教学资源管理模块中的教学资源并进行下载。

教学资源创建单元203，用于根据用户输入的信息创建教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图。

所述联想搜索单元201包括：

联想搜索子单元204，用于利用搜索指令的关键词根据搜索指令的关键词与教学资源的相关程度对教学资源进行搜索，并按照搜索指令的关键词与教学资源的相关程度显示搜索结果。

所述教学资源创建单元203包括：

创建案例子单元205，用于提供知识逻辑结构图和思维形式注记图案例，辅助用户创建教学课程章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图。

所述教学资源管理模块102包括：

知识逻辑结构图获取单元206，用于获取教学课程章和节的知识逻辑结构图。

思维形式注记图获取单元207，用于获取教学课程章和节的思维形式注记图。

教学资源整合单元208，用于整合同一教学课程的章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图，还用于对同一专业的教学资源及逆行那个整合。

教学课程生成单元209，用于根据教学资源生成教学课程和教学课程列表。

教学资源存储单元210，用于存储所述教学资源。

教学资源分析单元211，用于对教学课程的章和节的知识逻辑结构图和思维形式注记图进行分析，生成分析结果。

教学资源展示单元212，用于根据用户指令按照树状或分布状进行教学资源展示。

知识逻辑结构与思维形式注记图相融合、将知识逻辑结构核心论的宏观思想落到实处的教学系统与方法。在知识逻辑结构核心论的宏观实施过程中融入微观的针对概念、分类、推导、证明、反驳、归纳的思维形式注记，其宗旨是发挥教师的主导作用，以学生学习为主体，提升学生创新能力，使学生快速并牢固获取、记忆与运用知识，从而提高教学质量。

从宏观层面而论：知识逻辑结构的主要表达形式是知识逻辑结构图（K图），具有结构清晰、融会贯通等特点，可使我们对于知识的全貌有一个宏观的认识，并且理清在知识总体上所归纳出的几条线索；这样只要牵动一点就可带动一串，便于记忆与运用。具体而论，给出了所论知识系统的总体架构，表征了各知识子系统间（如章与章间的）的内在联系、各子系统内部（如以章为单元）的概念、分类、命题（定理）、推演、证明、问题求解等内在联系。

从微观层面而论：思维形式注记的主要表达形式是思维形式注记图（M图），它要融入到每一节的概念、推理、证明、问题求解等环节中，表征其具体、细致、动态、发展的逻辑构成与逻辑推演特征，揭示其形成概念、证明与问题求解的思路，揭示其逐步精化的过程。以知识逻辑结构图为主体贯穿、融入思维形式注记图的这种综合集成、多层递阶知识系统的构造。

设计“教学回路”的方法（即“篇粗K图→章粗K图→节与知识点的展开并加入M图→章精K图→篇精K图”的回路），去构造体现认知螺旋式上升的教学模式。

具体诠释如下：

a给出课程的总体粗架构（展现各章的分布与联系）；

b给出按章的总体粗架构（展现各节的分布与联系）；

c本着少而精的原则按节展开与填充重点、难点、关键的内容；次要的枝节性的由学生自学或粗讲，充分调动学生学习的主观能动性，并通过思维形式注记图等形式进行启发诱导；

d通过知识逻辑结构图（按章）的形式提升到全章的总体精架构（展现了丰富生动的知识点及其复杂的内在联系）；

e对于有内在逻辑联系的不同章间的对比与联系，通过扩展性的跨章的知识逻辑结构图加以实现。

教学过程的组织是一项系统工程，内容结构是教学过程（系统）中最重要组成部分。教学内容结构是指教师在教学过程中为了达到教学目的，以教材为主体，融合相关知识，搭建而成的表征教学内容内在联系的体系结构。对教学内容结构的优化，其主要目的应该是有利于教师对知识内容的梳理，有利于学生对教师传授知识过程中的认知，进而有利于知识的应用和创新。教材作为教学内容最直接的载体，其结构的组织基本上是以章节的形式呈现，教师教学时也是以其中一本教材的“自然结构”为主来展开。目前这种平面化的章节结构，虽然能够体现内容间的逻辑演绎和知识点之间的表层联系，但却无法体现知识之间的层次联系、聚类系统属性和拓扑关联属性；而任何知识体系内容之间本质上都是按“立体结构”搭建的，学习者的认知过程也习惯从平面的一点出发，首先去认知同一个类别中的知识，然后逐步向更深和更广的层次拓展。

现代研究表明：分层递阶结构是降低系统复杂度的最有效的处理手段，而有序的粒度空间理论是建立复杂系统的分层递阶结构最有效的手段之一。“塔式分层递阶”结构，与现有教学内容的“平面化”结构形成了鲜明的对照。

内容和形式作为哲学上的一对范畴，内容决定形式，而形式是内容的具体体现和展示。TSM的教学模式构建与教学内容结构优化的过程，从本质上讲是宏观上构建知识逻辑结构图，微观上用思维形式注记图演绎铺展的相互融合的过程，KM教学论的教学方法必然地与此协调一致，即形成交互式、结构化的“三段论”（薄--厚--薄）教学方法。

事实上，由上述流程可见：教学过程可分为三级，即“粗薄级”--“厚级”--“精薄级”；相应地，提出教学过程中交互式“薄—厚—薄”的结构化教学方法（这区别于学习过程中“厚—薄—厚”的学习方法）。

所谓第一段的“薄”就是将内容的主要知识点“抽”出来，经连线、成网，形成宏观上的“粗型”的知识逻辑结构图（粗K图）；给学习者从认知上搭建知识的粗略框架，可暂时忽略很多具体细节的描述。

所谓第二段的“厚”是指将粗K图沿主干和各分支向宽度和深度方向延伸。即一方面通过“类别”属性进行“同类”或“不同类”内容的宽度上的扩展，另一方面对知识要点中的“概念、定理、法则、推理、证明等”进行“解释、诱导、延伸”，从深度上扩展（引入M图）。

所谓第三段“薄”是指在结构的层面上，启发引导学生从厚重的载体中领悟或构建出充满了丰富内在联系的“薄”的总体架构（KM图），真正认知知识的内在规律性，最终提高学习者“提出问题、分析问题、解决问题”的能力。

该教学系统的特征概括如下：注重沿“三段论”的层次深化与融合性，注重结构化，注重交互性，并充分注重与启发式、探索式、历史的与逻辑的统一性教学法的相互结合与综合运用。

创新是在已有知识和经验的基础上进行的，因此大量知识的学习掌握、长期记忆和灵活运用是创新的前提。并且创新能力的培养与学习能力、记忆能力和分析问题解决问题能力的培养是分不开的。事实上，第一，在组织教学过程和实施“三段论”教学方法时，在粗框架中仅填充重点、难点与关键的知识，而一些枝节与次要的知识点通过学生自学和自己讲解的形式充实，这使得学生加深对知识的理解和掌握，提高学生的学习能力和学习兴趣；第二，总括的知识逻辑结构与思维形式注记可以用“图表”（KM图）的形式给出，这样使学生对于知识的全貌有一个整体、形象的认识，且成系统、成套地学习知识，便于理解、记忆与运用；有利于提高学生的学习能力、记忆能力和分析问题解决问题能力，从而为学生的创新能力提高起到非常积极的作用；第三，教师在教学过程中，可有意识地启发诱导学生练习自己从模仿到较为独立地设计K图、M图，这无疑对培养学生的创新能力大有裨益；第四，思维形式注记图呈现的是一个逻辑思维与发散思维合成的表达过程，学生能够借助于它提高抽象思维能力与创新能力。因为在其中使用关键词、特定符号、图等标示，可以强化记忆与思考，激发视觉与右脑；另外在其中给出了推理和证明的思路图，可强化逻辑思维能力与空间想象力，激发左脑；这样就，使得负责逻辑、词汇、数字的左脑结合了负责直觉、创造力、想象力的右脑，这正是科学完备创新思维之所在。

本发明实施例的基于认知机理的教学系统，基于以上实施例，如图3所示，所述教学系统还包括：

教学论坛模块301，用于提供用户交流平台，展示用户发出的消息和对话。

其中，通过设置教学论坛模块，用户可以在这里登录、注册并发表自己的观点，评论，以帮助管理员和教师更好地修改自己的资源，从而帮助查阅者更好地学习

信息服务模块302，用于获取教育信息、博客信息和系统信息并显示。

其中，信息服务模块可以发布教材信息，教育时评，博客博文，动态新闻等，方便用户在第一时间获取公共信息和个人信息。

系统后台管理模块303，用于在系统后台对用户信息和教学资源进行修改和管理。

其中，系统后台管理模块可以对信息发布、课程授权、课程、专业和教室信息等进行管理，方便系统的运行。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于认知机理的教学系统，其特征在于，所述教学系统包括：

2.如权利要求1所述的基于认知机理的教学系统，其特征在于，所述用户支持模块包括：

3.如权利要求2所述的基于认知机理的教学系统，其特征在于，所述联想搜索单元包括：

4.如权利要求2所述的基于认知机理的教学系统，其特征在于，所述教学资源创建单元包括：

5.如权利要求1所述的基于认知机理的教学系统，其特征在于，所述教学资源管理模块包括：

教学资源存储单元，用于存储所述教学资源。

6.如权利要求1所述的基于认知机理的教学系统，其特征在于，所述教学资源管理模块还包括：

7.如权利要求1所述的基于认知机理的教学系统，其特征在于，所述教学系统还包括：

教学论坛模块，用于提供用户交流平台，展示用户发出的消息和对话；

8.如权利要求1所述的基于认知机理的教学系统，其特征在于，所述教学系统还包括：

9.如权利要求1至8任意一项所述的基于认知机理的教学系统，其特征在于，所述教学资源还包括教学课程视频和教学课程文本。

10.如权利要求1所述的基于认知机理的教学系统，其特征在于，所述用户包括学生用户、教师用户和管理员用户。