淺析開放教育教務管理系統(tǒng)（CPS1.0）優(yōu)化方案

武興華 付 博

（國家開放大學信息化部，北京 100039）

一、引言

李克強總理在十三屆全國人大一次會議上發(fā)表了2018年政府工作報告，指出：“做大做強新興產(chǎn)業(yè)集群，實施大數(shù)據(jù)發(fā)展行動，加強新一代人工智能研發(fā)應用，在醫(yī)療、養(yǎng)老、教育、文化、體育等多領域推進‘互聯(lián)網(wǎng)+’。”在短短五十三個字中，“大數(shù)據(jù)”、“人工智能”、“互聯(lián)網(wǎng)+”無疑是當下最炙手可熱的高頻詞。

當今“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，數(shù)據(jù)井噴式爆發(fā)，海量級集聚。大數(shù)據(jù)、人工智能作為新一代信息技術的排頭兵，已然接棒產(chǎn)業(yè)革命核心驅動力的重任。近幾年來，國家大力倡導供給側結構性改革和創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，促進大數(shù)據(jù)、人工智能等新興信息技術快速滲透社會經(jīng)濟各領域，與傳統(tǒng)行業(yè)深度融合，加速經(jīng)濟結構優(yōu)化升級，推動中國經(jīng)濟高質量發(fā)展[1]。作為國家戰(zhàn)略，大數(shù)據(jù)、人工智能在政府工作報告中曾多次被提及，2015年以來，國家發(fā)布多條政策推動大數(shù)據(jù)、人工智能產(chǎn)業(yè)落地發(fā)展，顛覆革新傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，推動我國各行各業(yè)開啟智能時代，具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1。

表1 大數(shù)據(jù)、人工智能相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計

大數(shù)據(jù)是指利用分布式存儲技術，將移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡等多種應用形態(tài)產(chǎn)生的各式各樣的數(shù)據(jù)收集起來，通過數(shù)據(jù)分析獲取有價值的信息[2]。人工智能的核心技術是機器學習，機器學習的最終目標是構建認知模型，而智能算法為機器讀取海量樣本數(shù)據(jù)探索規(guī)律提供了必備條件?，F(xiàn)實生活中萬事萬物皆有規(guī)律，通過人工智能對大數(shù)據(jù)進行分析，可以對現(xiàn)有問題進行合理解答，如圖一所示。

二、教務管理系統(tǒng)（CPS1.0）現(xiàn)狀

國家開放大學（以下簡稱“國開”）以現(xiàn)代信息技術為支撐，辦學網(wǎng)絡立體覆蓋全國城鄉(xiāng)，學歷與非學歷教育并重，面向全體社會成員。面對百萬級體量學生，國開為規(guī)范開放教育教務管理，探索教務管理工作運行新機制，研發(fā)并使用國開教務管理系統(tǒng)（CPS1.0）。系統(tǒng)功能按照模塊化劃分，主要包含學籍、教務、考務三大模塊，涉及課程、專業(yè)規(guī)則、學籍、考務、成績、畢業(yè)審核等內容，實現(xiàn)教學教務與考試業(yè)務一站式管理，提升國開教育信息化應用能力和水平。該系統(tǒng)基于B/S結構，采用J2EE技術開發(fā)分布式的Web應用系統(tǒng)，管理權限由上到下分為四級[3]。截至當前，國開教務管理系統(tǒng)注冊在校生359萬，8年間累計招生853萬人，畢業(yè)學生518萬人，系統(tǒng)為國開教育教學事業(yè)立下汗馬功勞，系統(tǒng)歷年招生、畢業(yè)數(shù)據(jù)如圖二所示。

隨著國開教育教學業(yè)務需求不斷增加，教務管理系統(tǒng)現(xiàn)有功能略顯捉襟見肘。加之系統(tǒng)累計了相當數(shù)量的數(shù)據(jù)，應當考慮利用新型信息技術豐富教務系統(tǒng)功能，改善用戶體驗，提高服務水平，提升國開教學質量。通過座談、調研、問卷等多種方式收集國開總部及分部對教務管理系統(tǒng)優(yōu)化建議后，將主要建議匯總于表2。

表2 教務管理系統(tǒng)優(yōu)化建議匯總

三、教務管理系統(tǒng)（CPS1.0）現(xiàn)存問題及優(yōu)化建議

（一）系統(tǒng)架構優(yōu)化建議

目前，系統(tǒng)在物理上分為總部和分部兩級平臺，管理權限由上至下分為四級，總部和分部提供網(wǎng)絡帶寬，投入硬件設備，下級管理點直接連網(wǎng)即可訪問系統(tǒng)。隨著計算機Web技術不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境不斷改善，系統(tǒng)可集中統(tǒng)一部署，去除多級管理方式，依據(jù)不同管理角色劃分權限，數(shù)據(jù)集中存儲避免總部與分部數(shù)據(jù)不一致，業(yè)務執(zhí)行將更加流暢。系統(tǒng)可租用運營商硬件設備服務，部署數(shù)據(jù)庫服務器和應用服務器，組建教務管理系統(tǒng)機組，采用運營商優(yōu)秀的任務調配策略以及網(wǎng)絡安全保護功能，在實現(xiàn)教務管理系統(tǒng)集中管理的同時可節(jié)約人力成本。

（二）系統(tǒng)功能有待完善

系統(tǒng)在功能上基本滿足了學生從學籍、選課、考試、成績、畢業(yè)審核到打證，貫穿教務管理全過程的統(tǒng)一管理，但面對國開教務部門提出的完善需求，現(xiàn)有系統(tǒng)已不能滿足。通過近一年時間收集整理，現(xiàn)已匯總的需求近百個，按模塊分類如表3所示。對需求鑒定過后，若需求屬實且亟待開發(fā)，則將提交至研發(fā)單位。

表3 系統(tǒng)各模塊優(yōu)化需求匯總

（三）系統(tǒng)UI設計優(yōu)化建議

UI設計（界面設計）是對軟件的人機交互、操作邏輯、界面美觀的整體設計。其中，人機交互是指人為完成既定任務，以一定交互方式使用某種語言與計算機進行信息交換的過程。操作邏輯是開發(fā)者根據(jù)系統(tǒng)功能及用戶習慣等設計的操作流程、操作規(guī)范等[4]。系統(tǒng)UI設計優(yōu)化建議匯總如下。

1.系統(tǒng)登陸界面添加通知、公告區(qū)域，以便管理員第一時間獲取國開總部發(fā)布的教務管理方面重要通知。

2.系統(tǒng)界面的布局、色彩已跟不上現(xiàn)代美學特點，頁面風格應活潑、大方、簡潔，便于管理員理解、使用。

3.系統(tǒng)各模塊擺放位置應符合用戶的思維習慣和視覺流程習慣，缺乏良好交互模型與設計方法以及可用性分析與評估的支撐。

4.系統(tǒng)可根據(jù)實際業(yè)務采用上下文感知、語音識別、自然語言理解等智能用戶交互界面功能[5]。

5.系統(tǒng)尚未有版本適配移動端設備，不便于管理人員移動辦公。

（四）大數(shù)據(jù)、人工智能對系統(tǒng)優(yōu)化建議

國開現(xiàn)有專業(yè)765個，開設課程7622門，學生選課、考試數(shù)據(jù)過億，這些數(shù)據(jù)蘊藏的價值不言而喻。利用人工智能技術對已有數(shù)據(jù)進行分析總結，可應用于學生個性化培養(yǎng)、成績分析、課程安排、教學評價、智慧教育等重要環(huán)節(jié)，可為國開教務管理提供科學性建議，為國開實施內涵式教育奠定基礎。

1.個性化培養(yǎng)。當前，學生個性化學習需求是國開實施內涵式教育工作的重要內容之一，也是國開日常工作中的重點內容。將學生特征信息與學校教學信息的共同之處作為分析標準，利用已有數(shù)據(jù)，對學生的個體信息如興趣愛好、性格特征，以及學校的教學信息如課程設置、教學資源分配等建立相應的數(shù)據(jù)模型，按照特殊分類模型進行分類處理，對結果進行分析后總結規(guī)律，制訂相應的個性化教學方案。

2.成績分析。學生成績不僅體現(xiàn)學生在校期間學習用功程度，也與教師教學方法、國開教學計劃不無關聯(lián)。首先，根據(jù)峰態(tài)系數(shù)和偏態(tài)系數(shù)這兩種判斷指標計算學生成績的分布情況，再按特定的標準對學生的成績進行分類，最后進行聚類分析得出結果。根據(jù)分析結果，教師可改進授課方式方法，提高命題質量。學校可依據(jù)分析結果在教務管理中做出合理決策。

3.課程安排。國開學生的學習過程是循序漸進的，與其緊密關聯(lián)的是學生選課的先后順序，課程安排合適與否將直接影響學生專業(yè)知識掌握的好壞。教務管理系統(tǒng)應添加學生選課系統(tǒng)、學位預警等關聯(lián)分析。選課系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)挖掘探索課程設置順序對學生學習成果造成的影響，進而達到優(yōu)化課程安排的目的。學位預警則是對未授予學位學生的學習規(guī)律及考試成績進行分析，規(guī)避學生不能按期取得學位的風險。

4.教學評價。教學評價是引導、教育、培養(yǎng)高素質人才，幫助社會充分利用教育成果和促進教育健康發(fā)展的保證，始終是開放教育重視的環(huán)節(jié)之一。教學評價主要探索教學效果與教師綜合素質、教學方法、學歷職稱等之間的聯(lián)系，為教學部門提供決策支持信息，促使其更好的開展教學工作。根據(jù)分析結果配備任課教師，合理使用先進教學方式方法，激發(fā)學生產(chǎn)生積極向上的學習態(tài)度，保障優(yōu)良的課堂教學效果，提高教學質量[6]。

5.智慧教育。智慧教育在一定意義上體現(xiàn)著未來教育的表現(xiàn)形式，國開時刻關注其發(fā)展動態(tài)。智慧教育充分利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動通信、增強現(xiàn)實等新興信息技術，整合優(yōu)質教育資源，為學生提供個性化的教育服務[7]。大數(shù)據(jù)與人工智能是智慧教育的兩大基石。利用大數(shù)據(jù)和機器學習技術，對學生在教務管理系統(tǒng)產(chǎn)生的個人信息，以及學生在課前、課中、課后教學閉環(huán)系統(tǒng)生成的海量數(shù)據(jù)，進行顯性或隱性學習行為信息的特征分析和提取，使學生更好更快地吸收知識、交流學習、享受資源服務，便于管理人員分析評判后做出科學處理決策，可以說智慧教育將大有可為。

四、結語

本文結合當下新興信息技術，對國開教務管理系統(tǒng)現(xiàn)存問題及優(yōu)化建議進行淺析，未涉及具體實現(xiàn)方法。同時，對國開有三條建議如下：第一，時刻關注國家宏觀政策，緊嗅前沿信息技術；第二，加大對新興信息技術的資金投入，深刻認識到科技是第一生產(chǎn)力；第三，加大專業(yè)技術人員的培訓力度，積極儲備未來教育的后備軍。