智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)的設(shè)計與研發(fā)

劉偉 鐘艷 賓強 肖宇輝 伍嘉暉

摘要：青年大學生是國家和民族的希望與未來，開展思想政治教育對于培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞纳鐣髁x建設(shè)者和接班人具有非常重要的意義。在專業(yè)課程的教學過程中合理融入課程思政是對傳統(tǒng)思想政治教育的有力補充，而一款功能完善、簡單易用的智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)可以更好地服務(wù)于課程思政。該文設(shè)計并研發(fā)一套智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)，系統(tǒng)實現(xiàn)了素材展示、素材管理、素材智能推薦、素材自動爬取、自動提取素材標簽等功能，有助于專業(yè)課教師更好地管理、整合和運用課程思政教學素材，進而更加高效地開展課程思政工作。

關(guān)鍵詞：課程思政;信息管理系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)爬蟲;標簽提取;智能推薦

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）31-0082-03

1 引言

青年大學生肩負著國家和民族的希望和未來，如何更好地開展高校思想政治教育工作，培養(yǎng)德才兼?zhèn)洹⒂旨t又專的建設(shè)者和接班人，不僅僅是專職思想政治理論課教師，更是所有高校教師需要認真思索和考慮的一個重要問題。2016年12月，習近平在全國高校思想政治工作會議上指出：要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面。2017年2月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》，明確指出：充分發(fā)掘和運用各學科蘊含的思想政治教育資源，健全高校課堂教學管理辦法[1-2]。2019年8月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于深化新時代學校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》，提出要“建成一批課程思政示范高校，推出一批課程思政示范課程，選樹一批課程思政教學名師和團隊，建設(shè)一批高校課程思政教學研究示范中心?！?。2020年5月，教育部發(fā)布《高等學校課程思政建設(shè)指導綱要》，明確了課程思政建設(shè)的總體目標和重點內(nèi)容，并提出課程思政建設(shè)要在所有高校、所有學科專業(yè)全面推進。如何開展課程思政，如何將專業(yè)課程與思政教育相結(jié)合，已經(jīng)成為當前高等教育的一個核心關(guān)注點[3-4]。

高質(zhì)量課程思政工作的開展離不開高質(zhì)量的課程思政素材。隨著大量思政素材的快速積累和使用人數(shù)的急劇增加，給傳統(tǒng)的課程思政教學素材管理工作帶來了巨大挑戰(zhàn)，而信息技術(shù)的運用可以讓課程思政達到一個新的高度。為了更加高效地結(jié)合專業(yè)課程來開展課程思政，很多高校和機構(gòu)開發(fā)了一些課程思政素材庫或者素材管理系統(tǒng)，主要用于收集和整理課程思政資源[5-6]。例如：天津大學材料科學與工程學院建立了Web網(wǎng)頁版的課程思政素材庫，通過“時代楷模與身邊榜樣”“材料人的光榮使命”等欄目，將材料學專業(yè)知識與思政教育相結(jié)合;陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院馬克思主義學院通過搭建思政網(wǎng)絡(luò)服務(wù)信息系統(tǒng)來實現(xiàn)思政資源的共享;新華網(wǎng)也推出了“新華思政——全國高校課程思政教學資源服務(wù)平臺”為全國高校教師提供了一體化的思政教學服務(wù)平臺。但是，目前已有的課程思政庫或課程思政教學素材管理系統(tǒng)的主要功能集中在對教學素材的管理，缺乏自動爬取素材、分析素材內(nèi)容、推薦素材等智能化功能。因此，設(shè)計并研發(fā)一套智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)具有十分重要的實用價值。

2 智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)的分析與設(shè)計

當前一些已研發(fā)的課程思政教學素材管理系統(tǒng)雖然滿足了課程思政教學素材管理的基本需求，但是存在使用流程煩瑣、素材收集和整理需要消耗大量人力和時間、缺少用戶使用行為分析等一系列問題。在廣泛參考類似系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本文所開發(fā)的系統(tǒng)對基本功能進行進一步的擴展，提供課程思政教學素材智能爬取、定時任務(wù)、思政標簽自動提取、思政素材智能推薦等功能，有助于專業(yè)課教師更好地開展課程思政，進而提高備課效率、降低教學成本。系統(tǒng)不僅考慮到素材管理的便利性，同時更加注重教師用戶在獲取素材時的操作體驗，可以更好地助力課程思政的開展。

智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)所面向的使用人群主要包括普通教師用戶和系統(tǒng)管理員。普通教師用戶在注冊并登錄智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)后，可以查看文本、圖片和視頻等不同類型的素材，同時還提供了收藏素材、上傳素材、下載素材以及對素材進行點評等功能。系統(tǒng)管理員可以對素材進行審核、設(shè)置定時任務(wù)、管理思政素材以及啟動系統(tǒng)爬蟲。

智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)的功能模塊結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)的核心和特色功能如下：

1）思政素材智能推薦：在用戶登錄成功后，系統(tǒng)采用基于物品的協(xié)同過濾算法根據(jù)用戶的喜好向用戶推薦感興趣的素材。如果用戶為首次登錄，或暫未收藏和評論素材，則系統(tǒng)自動推薦熱度最高的思政素材。

2） 思政素材智能爬?。汗芾韱T在登錄后可以選擇指定的爬蟲并設(shè)置爬取關(guān)鍵詞和爬取素材條數(shù)，還通過設(shè)置定時任務(wù)的值來控制網(wǎng)頁爬蟲功能的開啟與關(guān)閉，也可以直接運行爬蟲在指定網(wǎng)站上抓取課程思政素材。

3） 素材標簽自動提?。汗芾韱T在對文本類型的素材進行審核時，系統(tǒng)將自動從文本中提取關(guān)鍵字并創(chuàng)建對應(yīng)的文本標簽。

4） 素材信息統(tǒng)計分析：管理員登錄后，系統(tǒng)將以圖表的形式展示素材統(tǒng)計素材信息，包括素材類型統(tǒng)計、素材數(shù)量統(tǒng)計和素材評論統(tǒng)計等信息。

5） 思政元素自動聚合：系統(tǒng)可以根據(jù)思政素材之間的關(guān)系自動構(gòu)建思政元素關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)圖，從而自動聚合一組相關(guān)的思政元素。

根據(jù)系統(tǒng)的需求分析報告和功能模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，同時充分考慮到與主流瀏覽器的兼容性，結(jié)合Web界面設(shè)計原則開發(fā)出本系統(tǒng)的界面原型。系統(tǒng)選用MySQL開源關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，并使用Navicat Premium 12工具進行可視化數(shù)據(jù)庫管理。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計滿足第3范式的要求，核心數(shù)據(jù)庫表包括用戶信息表、素材信息表、收藏表、評論表和爬蟲信息表等。

3 智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

在智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中使用了較為成熟的技術(shù)框架體系。服務(wù)器端選用了主流編程語言Java，采用SpringBoot免配置的框架體系與MyBatis進行開發(fā);前端頁面的呈現(xiàn)部分選擇了當前主流前端框架Vue，同時還選用了各類功能完備的組件庫，包括Element UI、v-charts圖表等。此外，部分智能功能通過Python語言來實現(xiàn)，運用豐富的Python第三方庫來簡化開發(fā)流程。系統(tǒng)的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

系統(tǒng)實現(xiàn)了在分析與設(shè)計階段確定的全部功能，下面選取部分核心功能進行介紹。

1） 思政素材的智能爬取功能

課程思政教學素材智能爬取和定時任務(wù)設(shè)置是本系統(tǒng)的核心功能之一。系統(tǒng)在傳統(tǒng)人工錄入素材的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了通過爬蟲自動爬取素材，素材的自動收集和錄入可以大幅減輕系統(tǒng)管理員的工作，提高思政教學素材入庫的效率。系統(tǒng)管理員可以通過選擇不同的爬蟲類型來確定需要爬取的素材類型，同時還可以設(shè)定爬取時所需要的關(guān)鍵詞以及需要爬取素材的數(shù)量。系統(tǒng)管理員也可以打開定時任務(wù)設(shè)置，依次設(shè)置好年、月、日、時、分和秒等相關(guān)參數(shù)并保存，系統(tǒng)將會根據(jù)系統(tǒng)管理員所設(shè)定的時間執(zhí)行爬蟲程序?？梢栽诜?wù)器壓力相對較小時爬取思政素材，提高爬取效率[7]。思政素材爬蟲信息設(shè)置界面如圖3所示。

2） 文本素材標簽的自動提取功能

對于用戶上傳的文字素材或者爬蟲抓取的文字素材，系統(tǒng)可以自動對文本進行分析并且提取對應(yīng)的文本標簽。該功能基于TF-IDF算法[8]實現(xiàn)，首先獲取待提取關(guān)鍵詞的文本，對文本進行中文分詞處理，對分詞后生成的文本進行去停用詞操作，然后將得到的文本轉(zhuǎn)化為詞頻矩陣，再為詞頻矩陣中的每個詞加上對應(yīng)的權(quán)重（即TF*IDF），最后得到TF-IDF矩陣。在此基礎(chǔ)上，還可以通過自定義思政詞庫對文本標簽進行判斷。系統(tǒng)在讀取10個候選關(guān)鍵詞后，按照從低到高的優(yōu)先級順序依次判斷是否存在于思政詞庫中，如果存在則提升該詞的優(yōu)先級，最終通過雙端隊列得到該文本素材對應(yīng)的5個核心關(guān)鍵詞。系統(tǒng)管理員可以在審核素材時對自動提取的標簽進行人工復查，添加更合適的標簽，同時刪除一些不是特別恰當?shù)臉撕?，進而提高標簽分類的準確性。文本素材標簽智能提取的頁面截圖如圖4所示。

3） 思政素材的智能推薦功能

為了給教師用戶提供更加人性化的功能，同時提高用戶獲取優(yōu)質(zhì)素材的效率，本系統(tǒng)采用基于物品的協(xié)同過濾算法為用戶推薦可能感興趣的素材[9]。在系統(tǒng)中，首先會計算各素材之間的相似度，然后根據(jù)計算所得的相似度來進行推薦，為用戶推薦與所下載或收藏的素材相似度比較高的其他素材信息。如果用戶第一次登錄系統(tǒng)，則會直接向用戶推薦當前熱度最高（訪問次數(shù)最多）的素材。思政素材智能推薦可以針對不同的用戶推薦可能感興趣的素材，從而達到“千人千面”的效果。通過優(yōu)化素材查找流程，可以在一定程度上提高用戶查找思政素材的效率。推薦結(jié)果將顯示在系統(tǒng)首頁，如圖5所示。

4 結(jié)束語

作為為黨和國家培養(yǎng)建設(shè)者和接班人的高等院校，需要在開展專業(yè)知識教育的同時融入思想政治教育。在專業(yè)課程的教學過程中，教師在傳授專業(yè)知識的同時，充分挖掘其中所蘊含的思想、道德、政治教育要素，并通過與教學內(nèi)容的融合，引導學生實現(xiàn)人文素養(yǎng)的內(nèi)化和道德情操的提升，從人生觀、世界觀、價值觀、道德觀、法制觀等多個維度開展思想政治教育，為實現(xiàn)中華民族偉大復興培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞娜瞬牛哂蟹浅Ｖ匾囊饬x和價值。

智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)的研發(fā)將有助于專業(yè)課教師更好地獲取、整理和使用課程思政教學素材，一款功能完善、簡單易用的智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)可以更好地服務(wù)于課程思政。本文設(shè)計并研發(fā)了智能課程思政教學素材管理系統(tǒng)，系統(tǒng)集素材管理、素材展示、素材智能爬取、智能推薦素材、自動提取素材標簽等功能為一體，為高校教育工作者們提供了一條連接思政教育與專業(yè)教學的紐帶。在后續(xù)的工作中，將對已有的推薦算法進行改進，提高素材的推薦質(zhì)量和推薦效率。此外，還將開發(fā)對應(yīng)的微信小程序，方便用戶隨時隨地查詢、收集和使用思政教學素材。

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【通聯(lián)編輯：代影】

收稿日期：2021-03-20

基金項目：湖南省教育科學“十三五”規(guī)劃課題——面向課程思政的計算機類課程教學改革探索與研究（項目編號：XJK20BGD038）;湖南省普通高等學校課程思政建設(shè)研究項目（改革實踐類）——融合課程思政的“算法分析與設(shè)計”課程教學改革與實踐（項目編號：HNKCSZ-2020-0262）

作者簡介：劉偉（1982—），男，湖南雙峰人，副教授，高級工程師，碩士生導師，博士，主要研究方向為軟件工程、數(shù)據(jù)挖掘和知識工程。