素质教育的快速发展和新形势下教育减负主题的提出进一步推进了课程教学改革的步伐,构建以一种素质化教育为内核的教学模式具有重要的教育现实意义。本文尝试从教学分析、教学过程和教学评价等方面探索教学模式改革的有效性,构建以提高学生数学素养与提升能力发展为目的的基于知识图谱的混合式教学模式。本研究中的教学模式主要参考了史密斯—雷根的教学设计模式,并结合目前网络教学和学校数学教学中存在的问题,运用知识图谱技术思想,融入混合式教学、图式理论、成分显示理论、建构主义学习理论、信息加工理论等,以中学数学课堂教学应用为例进行教学模式的设计与实践。基于知识图谱的混合式教学作为传统学校教学的一种补充,强调每个教学步骤均基于知识图谱的构建开展,整个教学以知识图谱的绘制为手段,混合式教学为策略以逐步实现教学目标。本研究作为传统课堂教学的补充,通过实践教学设计与应用,在判断学生对知识的掌握程度和应用能力情况下,探究知识图谱思想引导下的教学效果。借助加涅的学习结果分类与布鲁姆的认知目标分类将初一数学知识点细分为一个个小的知识点,即知识点的提取。同时结合知识图谱构建过程与教学目标分别对每类知识点设置观测点,通过数据的比较分析,实现对学生学习评估。学生完成每个问题的过程中,对学生作分步知识检测并持续观察学生解题过程。据此展开周期性与形成性评价,并伴随及时反馈与针对性的教学调整,在评估的过程中根据学生实际薄弱环节开展阶段性知识点反复回顾与引导,以帮助学生不断提高学习积极性,养成良好的学习方法和思维习惯,并实现知识的内化、重构与迁移,形成对教学内容的掌握学习。整个教学过程不断循环,逐渐形成一个动态交互并螺线上升的封闭环,最终使学生实现知识学习与自主学习能力的共同提升。本研究主要内容包括以下几个方面:(1)教学前期分析与教学设计。本研究在理论研究和国内外研究综述基础上,根据实际教学内容与教学资源,以学习者特征分析为基础,通过内容与资源的整合编写教学方案,引导教学过程。这一过程主要包括对教学对象和教学实验点基本信息的问卷调查分析,以及实地教师走访等工作。(2)数据库管理系统Neo4j设计与应用。Neo4j数据库系统是构建知识图谱的基本工具,因此研究中对该系统作了相应的设计与应用。利用在Java环境下的语言设计进行节点创建,关系定义与知识图谱的构建。(3)基于知识图谱的混合式模式教学研究、设计与应用。经过上述对研究对象基本信息的统计分析,掌握基本信息后,本研究结合实际教学情况,依据教学内容和教学目标,在课程标准的指导和要求下进行教学过程分析与设计。(4)开展混合式教学实证研究,即教学实验的分析、设计、实施、管理与评价。实证研究是数据获取和教学评价的基础和依据,故本研究在教学理论研究和前人实验综述基础上,结合教学实践基本情况,对基于知识图谱的混合式教学模式开展教学实验设计、数据收集以及实验结果的分析与总结。