智能課程思政教學素材管理系統的設計與研發

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德才兼備的社會主義建設者和接班人具有非常重要的意義。在專業課程的教學過程中合理融入課程思政是對傳統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可以更好地服務于課程思政。該文設計并研發一套智能課程思政教學素材管理系統，系統實現了素材展示、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。

關鍵詞：課程思政;信息管理系統;網絡爬蟲;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，培養德才兼備、又紅又專的建設者和接班人，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節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。2017年2月，中共中央、國務院印發《關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、國務院辦公廳印發了《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》，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，建設一批高校課程思政教學研究示范中心。”。2020年5月，教育部發布《高等學校課程思政建設指導綱要》，明確了課程思政建設的總體目標和重點內容，并提出課程思政建設要在所有高校、所有學科專業全面推進。如何開展課程思政，如何將專業課程與思政教育相結合，已經成為當前高等教育的一個核心關注點[3-4]。

高質量課程思政工作的開展離不開高質量的課程思政素材。隨著大量思政素材的快速積累和使用人數的急劇增加，給傳統的課程思政教學素材管理工作帶來了巨大挑戰，而信息技術的運用可以讓課程思政達到一個新的高度。為了更加高效地結合專業課程來開展課程思政，很多高校和機構開發了一些課程思政素材庫或者素材管理系統，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，將材料學專業知識與思政教育相結合;陜西工業職業技術學院馬克思主義學院通過搭建思政網絡服務信息系統來實現思政資源的共享;新華網也推出了“新華思政——全國高校課程思政教學資源服務平臺”為全國高校教師提供了一體化的思政教學服務平臺。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、分析素材內容、推薦素材等智能化功能。因此，設計并研發一套智能課程思政教學素材管理系統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的分析與設計

當前一些已研發的課程思政教學素材管理系統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的基礎上，本文所開發的系統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、思政標簽自動提取、思政素材智能推薦等功能，有助于專業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所面向的使用人群主要包括普通教師用戶和系統管理員。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。系統管理員可以對素材進行審核、設置定時任務、管理思政素材以及啟動系統爬蟲。

智能課程思政教學素材管理系統的功能模塊結構圖如圖1所示。

智能課程思政教學素材管理系統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，系統采用基于物品的協同過濾算法根據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，則系統自動推薦熱度最高的思政素材。

2） 思政素材智能爬取：管理員在登錄后可以選擇指定的爬蟲并設置爬取關鍵詞和爬取素材條數，還通過設置定時任務的值來控制網頁爬蟲功能的開啟與關閉，也可以直接運行爬蟲在指定網站上抓取課程思政素材。

3） 素材標簽自動提取：管理員在對文本類型的素材進行審核時，系統將自動從文本中提取關鍵字并創建對應的文本標簽。

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

5） 思政元素自動聚合：系統可以根據思政素材之間的關系自動構建思政元素關聯結構圖，從而自動聚合一組相關的思政元素。

根據系統的需求分析報告和功能模塊結構設計方案，同時充分考慮到與主流瀏覽器的兼容性，結合Web界面設計原則開發出本系統的界面原型。系統選用MySQL開源關系型數據庫，并使用Navicat Premium 12工具進行可視化數據庫管理。系統數據庫的設計滿足第3范式的要求，核心數據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的實現

在智能課程思政教學素材管理系統的實現過程中使用了較為成熟的技術框架體系。服務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;前端頁面的呈現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，運用豐富的Python第三方庫來簡化開發流程。系統的技術體系結構如圖2所示。

系統實現了在分析與設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設置是本系統的核心功能之一。系統在傳統人工錄入素材的基礎上實現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管理員的工作，提高思政教學素材入庫的效率。系統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，同時還可以設定爬取時所需要的關鍵詞以及需要爬取素材的數量。系統管理員也可以打開定時任務設置，依次設置好年、月、日、時、分和秒等相關參數并保存，系統將會根據系統管理員所設定的時間執行爬蟲程序。可以在服務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，系統可以自動對文本進行分析并且提取對應的文本標簽。該功能基于TF-IDF算法[8]實現，首先獲取待提取關鍵詞的文本，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化為詞頻矩陣，再為詞頻矩陣中的每個詞加上對應的權重（即TF*IDF），最后得到TF-IDF矩陣。在此基礎上，還可以通過自定義思政詞庫對文本標簽進行判斷。系統在讀取10個候選關鍵詞后，按照從低到高的優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先級，最終通過雙端隊列得到該文本素材對應的5個核心關鍵詞。系統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的標簽，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質素材的效率，本系統采用基于物品的協同過濾算法為用戶推薦可能感興趣的素材[9]。在系統中，首先會計算各素材之間的相似度，然后根據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，則會直接向用戶推薦當前熱度最高（訪問次數最多）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。推薦結果將顯示在系統首頁，如圖5所示。

4 結束語

作為為黨和國家培養建設者和接班人的高等院校，需要在開展專業知識教育的同時融入思想政治教育。在專業課程的教學過程中，教師在傳授專業知識的同時，充分挖掘其中所蘊含的思想、道德、政治教育要素，并通過與教學內容的融合，引導學生實現人文素養的內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，為實現中華民族偉大復興培養德才兼備的人才，具有非常重要的意義和價值。

智能課程思政教學素材管理系統的研發將有助于專業課教師更好地獲取、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可以更好地服務于課程思政。本文設計并研發了智能課程思政教學素材管理系統，系統集素材管理、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教學的紐帶。在后續的工作中，將對已有的推薦算法進行改進，提高素材的推薦質量和推薦效率。此外，還將開發對應的微信小程序，方便用戶隨時隨地查詢、收集和使用思政教學素材。

參考文獻：

[1] 王向明，戚雯涇.強化思想理論教育 積極進行價值引領——學習貫徹《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》[J].思想政治工作研究，2017（4）：4-6.

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[3] 高德毅，宗愛東.從思政課程到課程思政：從戰略高度構建高校思想政治教育課程體系[J].中國高等教育，2017（1）：43-46.

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[5] 楊娜.高校思想政治理論課素材數據庫建設基本思路探討[J].江西電力職業技術學院學報，2018，31（2）：117-118.

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[7] 李文華.基于Python的網絡爬蟲系統的設計與實現分析[J].內江科技，2021，42（2）：58-59，26.

[8] 張賢亮，張尤賽.基于TF-IDF算法的分層搜索引擎設計[J].計算機與數字工程，2021，49（3）：456-461.

[9] 梁家富.基于協同過濾的商品個性化推薦算法應用研究[J].河北軟件職業技術學院學報，2020，22（4）：22-25，41.

【通聯編輯：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研究項目（改革實踐類）——融合課程思政的“算法分析與設計”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、數據挖掘和知識工程。