“智慧教學管理平臺”未來研發及應用方向

郝龍 臧源

[摘 ? ?要]“智慧平臺”是天津理工大學中環信息學院應用科技成果培育計劃項目的主要研究成果。先對“智慧平臺”的總體和測試情況進行了簡要介紹，之后對平臺的未來研發及應用方向進行了詳細的分析探討，提出了四個應用研發方向。

[關鍵詞]教學管理平臺;研發;應用方向

[中圖分類號]TP311.52 [文獻標志碼]A [文章編號]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 “智慧教學管理平臺”總體介紹

“智慧教學管理平臺”（以下簡稱為“智慧平臺”）是天津理工大學中環信息學院應用科技成果培育計劃項目《智慧教學管理平臺》的主要研究成果。項目由學院教務處牽頭，機械工程系等多部門參與，歷時2 a，目前已初步完成了“智慧平臺”的開發工作，并在2020學年對“智慧平臺”進行了實際的測試使用。

“智慧平臺”在功能上包括三大模塊，分別為信息庫模塊、排課工作模塊和數據統計模塊。信息庫模塊為基礎模塊，排課工作模塊和數據統計模塊為應用模塊。基礎模塊的任務是對“智慧平臺”的基礎數據進行采集、存儲、統計、處理;應用模塊則是將基礎數據應用于實際的教學實施或教學管理中，以解決現實中的教學管理問題。信息庫模塊包括若干個數據庫，如教師庫、課程庫、教室庫等。數據庫內目前已錄入了全校所有教師的個人及教學信息、課程信息和教室信息，包括教師姓名、教工號、歷年教學任務、課程代碼、名稱、學分、學時、教室名稱、地點、類別、座位數等。

排課工作模塊在使用過程中不僅需要調用教師庫、課程庫、教室庫等多個數據庫的信息，還要對原有數據附加新的信息。比如為當前學期的某門課程附加班級人數、起始周、場地類型等信息，再如為當前學期的某個教師附加上課時間等信息。數據統計模塊的運行方式與排課工作模塊略有不同，其主要形式是基礎數據的篩選再處理。目前已開發完成的數據統計模塊的具體功能有兩個，一是教室看板，二是出勤統計。

2 “智慧教學管理平臺”測試情況介紹

在平臺信息庫模塊的數據錄入完畢后，項目組對“智慧平臺”進行了實際的工作測試，測試的對象以排課工作模塊為主。測試取得了不錯的結果，依托“智慧平臺”目前已有的三個模塊，在排課時系統自動規避了沖突情況，大幅提高了排課工作的效率，優化了排課流程。除此之外，課表在后續實際的教學使用中，沒有發現任何的技術性錯誤，早先人工排課時的課程學時不對、教師沖突、地點容量錯誤等問題被完全消除，課表的準確性極高，大幅降低了課表在使用過程中的調整頻次。

總體來說，“智慧平臺”的實際測試是成功的，達到了預期效果，但是項目的不足之處主要有兩方面：應用模塊的具體子模塊（功能）有待進一步開發，信息庫模塊的基礎數據有待進一步完善。應用模塊功能單一是項目成果目前的主要問題，如何有效利用數據庫內的數據信息，來開發出更多的應用模塊功能以服務于實際的教學管理工作，是“智慧平臺”后期開發、應用的主要方向。更多的功能，必然要求平臺具備更完善的基礎數據，所以第二個不足之處其實是第一個不足之處的延伸。

3 “智慧平臺”未來研發及應用方向探討

3.1 為人才培養方案的制定提供依據

人才培養，即知識與能力的培養，而課程則為知識與能力的培養提供支撐。以院機械設計制造及其自動化專業（以下簡稱機械專業）為例，對培養目標的能力要求如表1所示。

機械專業目前所執行的培養方案是否滿足表中共三級目標能力的培養要求？每級能力是否有課程提供支撐？不同人才培養方案對于不同能力的偏重如何？這些問題對于教學管理人員制定或評價人才培養方案有重要意義，然而這些問題卻很難分析描述。依托“智慧平臺”的課程庫數據，可以為制定、分析人才培養方案提供幫助。基于“智慧平臺”現有的課程庫數據，在每門課程的信息目錄中，增設課程所支持的三級能力數據。以《機械制造技術課程設計》課程為例，其所支撐的三級能力見表2。

表2給出了《機械制造技術課程設計》這門課程所關聯的三級能力，并且提供了每級能力的關聯程度。在課程數據庫中，所有課程都有這樣的三級能力數據，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時提供支撐，每個能力的關聯程度如何，這些問題就都可以量化統計，進而進行更進一步的評估、分析。

3.2 為課程體系的建設提供支持

課程體系的建立除了要為知識和能力的培養提供支撐之外，還要求課程體系必須符合教學規律（邏輯關系）。如何制定某一專業的課程關系圖？如何評價某一課程體系是否符合邏輯規律？這就要求課程關系圖的制定或者評價人員對整個專業的每門課程都要非常熟悉，對人員的教學管理能力要求極高，也使得這項工作實施起來較為困難。“智慧平臺”的數據支持可以輔助教學管理人員完成這項工作。

基于“智慧平臺”現有的課程庫信息數據，在每門課程的信息目錄中，增設課程的先修課程、后續課程等信息。以《機械制造技術課程設計》課程為例，該課程的先修課程和后續課程如下。

先修課程：機械制圖，機械工程材料，互換性與測量技術

后續課程：機械制造裝備設計，精密加工與特種加工，先進制造技術

課程庫中所有課程具備先修課程、后續課程數據后，就可以對課程體系進行邏輯判斷，發現課程體系中不符合教學規律的地方，輔助教學管理人員制定、評估專業課程關系。

3.3 為課程改革工作提供條件

金課建設等各種課程改革工作目前正在全國范圍內進行，課改過程中出現的問題也愈發明顯，“課程脫離體系而獨立建設”就是目前課改中的一個需要重視的問題。造成這一問題的原因很復雜，最直接原因是課改項目負責人往往不是專業課程體系建立者，其課程體系觀念不強，不了解課程體系的知識能力關系與課程邏輯關系。前兩條思路分別闡述了“智慧平臺”輔助教學管理人員分析能力體系關系和課程邏輯關系，本條討論“智慧平臺”在梳理知識體系關系中可以發揮的作用。

“知識關系”即專業知識體系中的邏輯關系，其與能力體系關系并列，區別于課程邏輯關系。知識體系關系是指某一專業可以為學生提供學習的所有知識點的邏輯關系，這些知識點與思路1中的三級能力要求一樣，都依托“課程”這個載體來實施教學。是否需要建設一門課程？課程的教學內容如何確定？課程改革如何開展？這些問題的答案都應由專業知識體系和能力體系來給出。能力體系相對來說比較容易描述，但專業知識體系則很難確定，一是因為專業知識體系過于龐大、復雜，建立科學準確的知識體系需要專門的基礎研究，二是如何在“智慧平臺”課程數據庫中定義知識體系的內容、結構和邏輯難度很高，亦需要進行專門的研究。

專業知識體系的構建不做討論，這里只對數據庫中如何定義知識體系做一個設想。對于“智慧平臺”基礎模塊，現有的數據不足以完成此項工作，至少需要增設一個“知識點數據庫”。知識點數據庫應按照專業知識體系來采集數據，采集項目應包括知識點名稱、編碼、級別、簡要描述等內容。知識點數據庫應與課程數據庫關聯，簡要來說即明確每門課程包括哪些知識點，每個知識點涵蓋在哪些課程里。對于“智慧平臺”應用模塊，則要開發相應的功能對課程體系中的知識點數據進行統計分析和邏輯判斷。如統計課程體系都覆蓋了哪些知識點，所覆蓋的知識點是否滿足人才培養方案中對學生的知識要求;如判斷某一課程中所講的某一知識點的前續知識點在前續課程中是否已經講過等。

專業知識體系的構建和分析是一項非常難的工作，“智慧平臺”的應用方向之一就應該是輔助解決這類傳統的教育難題。這類難題也對“智慧平臺”的開發提出了更高的要求，如知識點在編碼時既要符合知識體系結構，又要便于數據庫的統計計算，這就要求“智慧平臺”的開發必須將教學管理和技術開發緊密結合。

3.4 為教學統計工作帶來效率

在專業建設、師資管理、課程教學、質量評價、教學資料等日常教學管理中，大量統計工作還是教學秘書等教學管理人員依靠傳統人力來完成。如統計某幾門課程的教師的年齡結構，統計某實驗室某個月的開課課時，統計某門課程近幾年的參與學生數量等。這些數據其實都可以在“智慧平臺”中完成計算，因為平臺中不僅有教師庫、課程庫、教室庫等數據庫，還有開課信息（課表）等數據，缺乏的只是將這些數據進行統計計算的算法，這些算法正是“智慧平臺”應用模塊的研發方向之一，利用平臺來調取、計算、呈現數據，將大幅提高教學管理人員在各類統計中的工作效率。

4 結語

“智慧平臺”的初步建設已經完成，建設初期的預想功能——排課功能已基本實現，但并不意味著研發工作徹底結束。本著解決教學管理難題，提高日常工作效率的目的，“智慧平臺”的后期研發工作仍大有可為。文中提到的幾點應用思路，僅是根據工作中遇到的教學管理問題提出的幾個想法，“智慧平臺”的后期研發者不要局限于此，而應結合一線教學和管理的實際問題，努力創新，更好地服務于高校教學工作。

參考文獻

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