面向复杂工程问题的知识图谱与4C/ID的课程教学设计——以《公共交通大数据分析》为例

摘要

针对《公共交通大数据分析》课程中模块化知识呈现与系统性工程思维培养的结构性矛盾，提出融合4C/ID模型与领域知识图谱的课程重构方案。基于4C/ID模型，以复杂工程问题为主线设计四级任务阶梯：单一数据源运营诊断、两源数据融合的运力匹配评价、多源数据融合的系统效率综合评价、非完备数据条件下的优化方案生成。构建课程知识图谱，沿“交通现象—数据特征—分析方法—优化策略”四层模式刻画领域语义关联，为任务推进提供可动态撤除的认知导航。教学实践以某高校交通工程专业两届本科生为对象，实验组采用该模式，对照组采用传统模块化教学。结果表明，实验组在终期作业总分及各分项维度上均显著优于对照组，数据论证充分性提升最为明显，迁移测试得分及跨模块知识调用能力显著增强，概念图结构化程度增量及跨层关联边占比均优于对照组。研究证明，4C/ID模型与知识图谱的课程级耦合有效弥合了模块化教学与系统思维培养之间的裂隙，为交通工程类专业核心课程的复杂工程问题教学提供了可迁移的方法论参照。