基于學習分析的大學教育信息管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

黃浩宇

隨著當今世界各國對大學教育質量要求的提高，作為大學管理和決策的核心設施——教育信息管理系統(tǒng)，其設計和開發(fā)逐漸成為大學教務和科研管理中極為核心的環(huán)節(jié)。本文通過介紹京都大學在教育信息管理系統(tǒng)的日常業(yè)務與長期戰(zhàn)略中獲得的實踐與經驗，闡述目前日本大學在教育信息化方面的現(xiàn)狀與問題，探討了未來基于學習分析的大學教育管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

京都大學背景及現(xiàn)在形成的教育信息管理系統(tǒng)概況

2010年，由日本排名前十位中的八所國立大學——北海道大學、東北大學、東京大學、東京工業(yè)大學、名古屋大學、大阪大學、九州大學的信息基礎中心以及東京工業(yè)大學學術國際信息中心共同成立了“學際間大規(guī)模信息基礎共享、共研基地（JHPCN）”，被日本文部科學省認定為網絡型共享、共研基地，并開始開展學術活動，2015年，這一項目進行了階段性的測評及認定更新后暫告一段落。這一基地，作為日本最高學府和高等教育信息化的核心機構，對高教信息化做了大量有意義的探索，并為日本大學教育信息化建立了模板。

京都大學學術信息媒介中心作為“學際間大規(guī)模信息基礎共享、共研基地（JHPCN）”的重要參與部門，在進行超級計算機的軟件和教育、研究創(chuàng)意開發(fā)以及計劃與實施網絡構架的共同研發(fā)的同時，與以上的研究中心合作，通過與日本最主要的超級電腦研發(fā)中心合作開發(fā)“高性能計算基礎設施（HPCI：High Performance Computing Infrastructure）”，最終致力于研發(fā)出可以滿足用戶多樣化需求的網絡環(huán)境。在其探索的過程中，積累了大量有意義的經驗。

雖然各個國家以及大學之間存在著顯著的差異，信息化程度也不盡相同，但在21世紀初期，ICT的有效利用在所有高等教育機構的教育學習活動中，大致形成了以下四個組成部分：①專為教員提供，支持教學的課程管理系統(tǒng)和學習管理系統(tǒng)（Course Management System or Learning Management System，CMS/LMS）。②專為學生提供，以學習證據(jù)為基礎的電子檔案袋系統(tǒng)（e-Portfolio System）。③專為學校教務事務提供，教務系統(tǒng)（Student Information System，SIS）。④針對以上內容提供的一站式統(tǒng)一服務，包括支持計算機、智能手機和平板電腦等多樣化方式訪問的大學門戶網站（Campus Web Portal）。通過上述發(fā)展，物理世界的大學教育學習活動也在不斷向虛擬世界擴張。另外，受到麻省理工學院在2001年推出的開放式課程軟件（OpenCourseWare，OCW）以及斯坦福大學計算機科學的人工智能科目無償化、開放化的影響，2012年以MOOCs（Massive Open Online Courses）為導火索，這些先進的舉措開始不斷地給予現(xiàn)實的教育現(xiàn)場以巨大的沖擊。雖然之前的幾乎所有的教育現(xiàn)場，都是以知識傳授型教育模式為中心，處于固有教學方法和學習方法的窠臼之中，但在最近幾年，固有的教育現(xiàn)場也開始向主動學習和反轉授課的模式摸索。

本文通過介紹京都大學在日常業(yè)務與長期戰(zhàn)略中獲得的實踐與經驗，闡述目前京都大學在教育信息化方面的現(xiàn)狀與問題，其中特別探討了未來學習分析的有效利用。

軟件環(huán)境的進步：大學教育學習環(huán)境的系統(tǒng)理論框架

大學的教育學習活動，如果按照場所的觀點來區(qū)分，大致可以分為三大類別：進行授課的教室環(huán)境、自主學習（預習、復習等）的校內環(huán)境和校外環(huán)境。這些如果從PC用戶環(huán)境，信息系統(tǒng)、服務系統(tǒng)等系統(tǒng)環(huán)境來分開考慮的話，可以發(fā)現(xiàn)，以前物理世界的教育學習環(huán)境由于ICT（信息通訊技術）的有效利用，在不斷地向虛擬世界的教育學習環(huán)境擴大。

京都大學利用ICT來提高教育學習環(huán)境時（如圖1），通過硬件、服務軟件、教材和教授法/學習法四個層次的觀點進行研究，我們發(fā)現(xiàn)校內的組織性的分工變得更加明確。

首先，硬件大致可以分為用戶終端和教室儀器用戶環(huán)境相關的客戶端基本設施，以及通過校園網和互聯(lián)網來使用的服務器方的系統(tǒng)基本環(huán)境。在京都大學，教育所用的計算機系統(tǒng)主要由教學終端系統(tǒng)、遠程教學系統(tǒng)、高度信息教育（日本把互聯(lián)網出現(xiàn)前的社會稱為信息社會，出現(xiàn)后的稱為高度信息社會）用計算機系統(tǒng)構成。相對這些硬件基礎，在軟件方面，作為CMS/LMS的PandA，包含全體學生的共同門戶、全校學生通用的郵件KUMOI、語言學習支持系統(tǒng)、遠程授課服務等教育信息服務，而且共同提供了遠程桌面服務等軟件服務環(huán)境，一般來說這兩個方面的職能由信息環(huán)境機構來掌管。

另外，由于全校共通教育是由國際高等教育院提供的，各專業(yè)的教育又是由各部門提供的，所以教材和教授法、學習法的相關事項，需要通過信息環(huán)境教育系統(tǒng)運用委員會等機構與國際高等教育院和各部門共同協(xié)作商討，并向前推進。在京都大學配備了以教育學角度對教育現(xiàn)場提供支持的“高等教育研究開發(fā)推進中心”和以信息教育角度對教育現(xiàn)場進行支持的“學際融合教育研究中心”等高度信息基礎設施組合，在與信息環(huán)境機構的分工不斷明確的同時保持著密切的合作，支持京都大學的教育信息化。

硬件環(huán)境的進步：BYOD（自帶設備）化和教育學習環(huán)境的云化

使這種教育學習環(huán)境的整合方式發(fā)生重大改變的原因是PC的必備化，也稱其為自帶設備（BYOD：Bring Your Own Device）化和云化。

BYOD，正如其名，也就是讓學生攜帶自己的PC等終端的舉措，為了讓學生自己攜帶的終端可以在教室環(huán)境、校內環(huán)境中正常使用，學校內的無線LAN以及學習共享設施的配備也是非常必要的。鑒于京都大學年度入學本科生的筆記本電腦擁有率超過八成的情況，未來教育用計算機系統(tǒng)的運行將以預定的2018年為目標，并根據(jù)BYOD對信息終端利用環(huán)境的強化進行討論。但是，由于為了進一步加強BYOD化，出現(xiàn)了學生攜帶終端多樣化現(xiàn)象，所以如何提供授課環(huán)境所需要的統(tǒng)一終端環(huán)境成為非常棘手的問題。而且，由于軟件的不同，在云環(huán)境中，經常會出現(xiàn)需要綜合合同，但學校所擁有的軟件許可不承認在個人PC中的使用，這就必須考慮與個別軟件商達成新的契約與協(xié)議的狀況。

在這個流程中，校外環(huán)境中的教育學習支持相關系統(tǒng)，通過BYOD化以及VDI基礎設施這樣的云環(huán)境的配備，與教室環(huán)境和校內環(huán)境整合的可能性變高。一般來說，日本大學生課外的學習時間與美國學生相比有很大的差距，因此對教室環(huán)境、校內環(huán)境、校外環(huán)境進行整合，形成統(tǒng)一綜合性的教育學習活動，也能對增加上課以外的學習時間做出貢獻。

新一代基于學習分析的教育學習管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢

通過BYOD化和云化，大學的教育學習活動比以往更向著信息化發(fā)展，其結果使與教育學習活動相關聯(lián)的各種數(shù)據(jù)都被服務器儲存。特別要提到的是，由于教育學習環(huán)境中信息技術的有效利用以及CMS/LMS和桌面云的使用，大大提高了在物理世界中難以被觀測的教師與學生的對話（互動）的可能性（如圖2）。學校如何將各種數(shù)據(jù)儲存并活用是教育學習活動改善和評價的關鍵，所以在談論“學習分析”一詞的同時全球各大學也開始著手研究具體的措施。

同時，為了使數(shù)據(jù)能夠獲得更有效的利用，依托教育學習活動互動的廣大數(shù)據(jù)空間，大學數(shù)據(jù)庫可以跨越學校之間的界限共享，將一所大學之前無法解決的各種各樣的問題數(shù)據(jù)統(tǒng)計解析為基礎知識庫，從而產生智慧型的學習支援。而各大學在明確了自己的課題以及問題點的同時，還能產生凝練出自身特色的學術研究知識庫。

另外，基于這一經驗，這種信息基礎建設除了作為各大學的改革舉措之外，在國家教育相關的基礎建設中，不會僅停留在高等教育，還有可能擴大到中等教育甚至終身教育。特別是鑒于現(xiàn)在大學入學考試多樣化、就職的多樣化，向以高等教育為目標的初等中等教育、終身教育的基礎建設的支持工作在穩(wěn)步進行著。