“智慧教學(xué)管理平臺(tái)”未來研發(fā)及應(yīng)用方向

郝龍 臧源

[摘 ? ?要]“智慧平臺(tái)”是天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院應(yīng)用科技成果培育計(jì)劃項(xiàng)目的主要研究成果。先對(duì)“智慧平臺(tái)”的總體和測(cè)試情況進(jìn)行了簡要介紹，之后對(duì)平臺(tái)的未來研發(fā)及應(yīng)用方向進(jìn)行了詳細(xì)的分析探討，提出了四個(gè)應(yīng)用研發(fā)方向。

[關(guān)鍵詞]教學(xué)管理平臺(tái);研發(fā);應(yīng)用方向

[中圖分類號(hào)]TP311.52 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）03–00–02

[Abstract]"Smart Platform" is the main research result of the application science and technology achievement cultivation project of the Zhonghuan Information College of Tianjin University of Technology. This article first briefly introduces the overall and testing situation of the "smart platform"; after that， it analyzes and discusses the future R&D and application directions of the platform in detail， and puts forward four application R&D directions.

[Keywords]teaching management platform; research and development; application direction

1 “智慧教學(xué)管理平臺(tái)”總體介紹

“智慧教學(xué)管理平臺(tái)”（以下簡稱為“智慧平臺(tái)”）是天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院應(yīng)用科技成果培育計(jì)劃項(xiàng)目《智慧教學(xué)管理平臺(tái)》的主要研究成果。項(xiàng)目由學(xué)院教務(wù)處牽頭，機(jī)械工程系等多部門參與，歷時(shí)2 a，目前已初步完成了“智慧平臺(tái)”的開發(fā)工作，并在2020學(xué)年對(duì)“智慧平臺(tái)”進(jìn)行了實(shí)際的測(cè)試使用。

“智慧平臺(tái)”在功能上包括三大模塊，分別為信息庫模塊、排課工作模塊和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊。信息庫模塊為基礎(chǔ)模塊，排課工作模塊和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊為應(yīng)用模塊?；A(chǔ)模塊的任務(wù)是對(duì)“智慧平臺(tái)”的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、處理;應(yīng)用模塊則是將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用于實(shí)際的教學(xué)實(shí)施或教學(xué)管理中，以解決現(xiàn)實(shí)中的教學(xué)管理問題。信息庫模塊包括若干個(gè)數(shù)據(jù)庫，如教師庫、課程庫、教室?guī)斓?。?shù)據(jù)庫內(nèi)目前已錄入了全校所有教師的個(gè)人及教學(xué)信息、課程信息和教室信息，包括教師姓名、教工號(hào)、歷年教學(xué)任務(wù)、課程代碼、名稱、學(xué)分、學(xué)時(shí)、教室名稱、地點(diǎn)、類別、座位數(shù)等。

排課工作模塊在使用過程中不僅需要調(diào)用教師庫、課程庫、教室?guī)斓榷鄠€(gè)數(shù)據(jù)庫的信息，還要對(duì)原有數(shù)據(jù)附加新的信息。比如為當(dāng)前學(xué)期的某門課程附加班級(jí)人數(shù)、起始周、場地類型等信息，再如為當(dāng)前學(xué)期的某個(gè)教師附加上課時(shí)間等信息。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊的運(yùn)行方式與排課工作模塊略有不同，其主要形式是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的篩選再處理。目前已開發(fā)完成的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊的具體功能有兩個(gè)，一是教室看板，二是出勤統(tǒng)計(jì)。

2 “智慧教學(xué)管理平臺(tái)”測(cè)試情況介紹

在平臺(tái)信息庫模塊的數(shù)據(jù)錄入完畢后，項(xiàng)目組對(duì)“智慧平臺(tái)”進(jìn)行了實(shí)際的工作測(cè)試，測(cè)試的對(duì)象以排課工作模塊為主。測(cè)試取得了不錯(cuò)的結(jié)果，依托“智慧平臺(tái)”目前已有的三個(gè)模塊，在排課時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)規(guī)避了沖突情況，大幅提高了排課工作的效率，優(yōu)化了排課流程。除此之外，課表在后續(xù)實(shí)際的教學(xué)使用中，沒有發(fā)現(xiàn)任何的技術(shù)性錯(cuò)誤，早先人工排課時(shí)的課程學(xué)時(shí)不對(duì)、教師沖突、地點(diǎn)容量錯(cuò)誤等問題被完全消除，課表的準(zhǔn)確性極高，大幅降低了課表在使用過程中的調(diào)整頻次。

總體來說，“智慧平臺(tái)”的實(shí)際測(cè)試是成功的，達(dá)到了預(yù)期效果，但是項(xiàng)目的不足之處主要有兩方面：應(yīng)用模塊的具體子模塊（功能）有待進(jìn)一步開發(fā)，信息庫模塊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有待進(jìn)一步完善。應(yīng)用模塊功能單一是項(xiàng)目成果目前的主要問題，如何有效利用數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，來開發(fā)出更多的應(yīng)用模塊功能以服務(wù)于實(shí)際的教學(xué)管理工作，是“智慧平臺(tái)”后期開發(fā)、應(yīng)用的主要方向。更多的功能，必然要求平臺(tái)具備更完善的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，所以第二個(gè)不足之處其實(shí)是第一個(gè)不足之處的延伸。

3 “智慧平臺(tái)”未來研發(fā)及應(yīng)用方向探討

3.1 為人才培養(yǎng)方案的制定提供依據(jù)

人才培養(yǎng)，即知識(shí)與能力的培養(yǎng)，而課程則為知識(shí)與能力的培養(yǎng)提供支撐。以院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)（以下簡稱機(jī)械專業(yè)）為例，對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)的能力要求如表1所示。

機(jī)械專業(yè)目前所執(zhí)行的培養(yǎng)方案是否滿足表中共三級(jí)目標(biāo)能力的培養(yǎng)要求？每級(jí)能力是否有課程提供支撐？不同人才培養(yǎng)方案對(duì)于不同能力的偏重如何？這些問題對(duì)于教學(xué)管理人員制定或評(píng)價(jià)人才培養(yǎng)方案有重要意義，然而這些問題卻很難分析描述。依托“智慧平臺(tái)”的課程庫數(shù)據(jù)，可以為制定、分析人才培養(yǎng)方案提供幫助?；凇爸腔燮脚_(tái)”現(xiàn)有的課程庫數(shù)據(jù)，在每門課程的信息目錄中，增設(shè)課程所支持的三級(jí)能力數(shù)據(jù)。以《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》課程為例，其所支撐的三級(jí)能力見表2。

表2給出了《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》這門課程所關(guān)聯(lián)的三級(jí)能力，并且提供了每級(jí)能力的關(guān)聯(lián)程度。在課程數(shù)據(jù)庫中，所有課程都有這樣的三級(jí)能力數(shù)據(jù)，那么由一些課程組成的課程體系都覆蓋了哪些能力，不同能力都有幾門課程或多少學(xué)時(shí)提供支撐，每個(gè)能力的關(guān)聯(lián)程度如何，這些問題就都可以量化統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而進(jìn)行更進(jìn)一步的評(píng)估、分析。

3.2 為課程體系的建設(shè)提供支持

課程體系的建立除了要為知識(shí)和能力的培養(yǎng)提供支撐之外，還要求課程體系必須符合教學(xué)規(guī)律（邏輯關(guān)系）。如何制定某一專業(yè)的課程關(guān)系圖？如何評(píng)價(jià)某一課程體系是否符合邏輯規(guī)律？這就要求課程關(guān)系圖的制定或者評(píng)價(jià)人員對(duì)整個(gè)專業(yè)的每門課程都要非常熟悉，對(duì)人員的教學(xué)管理能力要求極高，也使得這項(xiàng)工作實(shí)施起來較為困難?！爸腔燮脚_(tái)”的數(shù)據(jù)支持可以輔助教學(xué)管理人員完成這項(xiàng)工作。

基于“智慧平臺(tái)”現(xiàn)有的課程庫信息數(shù)據(jù)，在每門課程的信息目錄中，增設(shè)課程的先修課程、后續(xù)課程等信息。以《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》課程為例，該課程的先修課程和后續(xù)課程如下。

先修課程：機(jī)械制圖，機(jī)械工程材料，互換性與測(cè)量技術(shù)

后續(xù)課程：機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，精密加工與特種加工，先進(jìn)制造技術(shù)

課程庫中所有課程具備先修課程、后續(xù)課程數(shù)據(jù)后，就可以對(duì)課程體系進(jìn)行邏輯判斷，發(fā)現(xiàn)課程體系中不符合教學(xué)規(guī)律的地方，輔助教學(xué)管理人員制定、評(píng)估專業(yè)課程關(guān)系。

3.3 為課程改革工作提供條件

金課建設(shè)等各種課程改革工作目前正在全國范圍內(nèi)進(jìn)行，課改過程中出現(xiàn)的問題也愈發(fā)明顯，“課程脫離體系而獨(dú)立建設(shè)”就是目前課改中的一個(gè)需要重視的問題。造成這一問題的原因很復(fù)雜，最直接原因是課改項(xiàng)目負(fù)責(zé)人往往不是專業(yè)課程體系建立者，其課程體系觀念不強(qiáng)，不了解課程體系的知識(shí)能力關(guān)系與課程邏輯關(guān)系。前兩條思路分別闡述了“智慧平臺(tái)”輔助教學(xué)管理人員分析能力體系關(guān)系和課程邏輯關(guān)系，本條討論“智慧平臺(tái)”在梳理知識(shí)體系關(guān)系中可以發(fā)揮的作用。

“知識(shí)關(guān)系”即專業(yè)知識(shí)體系中的邏輯關(guān)系，其與能力體系關(guān)系并列，區(qū)別于課程邏輯關(guān)系。知識(shí)體系關(guān)系是指某一專業(yè)可以為學(xué)生提供學(xué)習(xí)的所有知識(shí)點(diǎn)的邏輯關(guān)系，這些知識(shí)點(diǎn)與思路1中的三級(jí)能力要求一樣，都依托“課程”這個(gè)載體來實(shí)施教學(xué)。是否需要建設(shè)一門課程？課程的教學(xué)內(nèi)容如何確定？課程改革如何開展？這些問題的答案都應(yīng)由專業(yè)知識(shí)體系和能力體系來給出。能力體系相對(duì)來說比較容易描述，但專業(yè)知識(shí)體系則很難確定，一是因?yàn)閷I(yè)知識(shí)體系過于龐大、復(fù)雜，建立科學(xué)準(zhǔn)確的知識(shí)體系需要專門的基礎(chǔ)研究，二是如何在“智慧平臺(tái)”課程數(shù)據(jù)庫中定義知識(shí)體系的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和邏輯難度很高，亦需要進(jìn)行專門的研究。

專業(yè)知識(shí)體系的構(gòu)建不做討論，這里只對(duì)數(shù)據(jù)庫中如何定義知識(shí)體系做一個(gè)設(shè)想。對(duì)于“智慧平臺(tái)”基礎(chǔ)模塊，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)不足以完成此項(xiàng)工作，至少需要增設(shè)一個(gè)“知識(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫”。知識(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)按照專業(yè)知識(shí)體系來采集數(shù)據(jù)，采集項(xiàng)目應(yīng)包括知識(shí)點(diǎn)名稱、編碼、級(jí)別、簡要描述等內(nèi)容。知識(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)與課程數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，簡要來說即明確每門課程包括哪些知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)涵蓋在哪些課程里。對(duì)于“智慧平臺(tái)”應(yīng)用模塊，則要開發(fā)相應(yīng)的功能對(duì)課程體系中的知識(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和邏輯判斷。如統(tǒng)計(jì)課程體系都覆蓋了哪些知識(shí)點(diǎn)，所覆蓋的知識(shí)點(diǎn)是否滿足人才培養(yǎng)方案中對(duì)學(xué)生的知識(shí)要求;如判斷某一課程中所講的某一知識(shí)點(diǎn)的前續(xù)知識(shí)點(diǎn)在前續(xù)課程中是否已經(jīng)講過等。

專業(yè)知識(shí)體系的構(gòu)建和分析是一項(xiàng)非常難的工作，“智慧平臺(tái)”的應(yīng)用方向之一就應(yīng)該是輔助解決這類傳統(tǒng)的教育難題。這類難題也對(duì)“智慧平臺(tái)”的開發(fā)提出了更高的要求，如知識(shí)點(diǎn)在編碼時(shí)既要符合知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，又要便于數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，這就要求“智慧平臺(tái)”的開發(fā)必須將教學(xué)管理和技術(shù)開發(fā)緊密結(jié)合。

3.4 為教學(xué)統(tǒng)計(jì)工作帶來效率

在專業(yè)建設(shè)、師資管理、課程教學(xué)、質(zhì)量評(píng)價(jià)、教學(xué)資料等日常教學(xué)管理中，大量統(tǒng)計(jì)工作還是教學(xué)秘書等教學(xué)管理人員依靠傳統(tǒng)人力來完成。如統(tǒng)計(jì)某幾門課程的教師的年齡結(jié)構(gòu)，統(tǒng)計(jì)某實(shí)驗(yàn)室某個(gè)月的開課課時(shí)，統(tǒng)計(jì)某門課程近幾年的參與學(xué)生數(shù)量等。這些數(shù)據(jù)其實(shí)都可以在“智慧平臺(tái)”中完成計(jì)算，因?yàn)槠脚_(tái)中不僅有教師庫、課程庫、教室?guī)斓葦?shù)據(jù)庫，還有開課信息（課表）等數(shù)據(jù)，缺乏的只是將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算的算法，這些算法正是“智慧平臺(tái)”應(yīng)用模塊的研發(fā)方向之一，利用平臺(tái)來調(diào)取、計(jì)算、呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，將大幅提高教學(xué)管理人員在各類統(tǒng)計(jì)中的工作效率。

4 結(jié)語

“智慧平臺(tái)”的初步建設(shè)已經(jīng)完成，建設(shè)初期的預(yù)想功能——排課功能已基本實(shí)現(xiàn)，但并不意味著研發(fā)工作徹底結(jié)束。本著解決教學(xué)管理難題，提高日常工作效率的目的，“智慧平臺(tái)”的后期研發(fā)工作仍大有可為。文中提到的幾點(diǎn)應(yīng)用思路，僅是根據(jù)工作中遇到的教學(xué)管理問題提出的幾個(gè)想法，“智慧平臺(tái)”的后期研發(fā)者不要局限于此，而應(yīng)結(jié)合一線教學(xué)和管理的實(shí)際問題，努力創(chuàng)新，更好地服務(wù)于高校教學(xué)工作。

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