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[摘 要]“智慧平台”是天津理工大学中环信息学院应用科技成果培育计划项目的主要研究成果。先对“智慧平台”的总体和测试情况进行了简要介绍，之后对平台的未来研发及应用方向进行了详细的分析探讨，提出了四个应用研发方向。
[关键词]教学管理平台;研发;应用方向
[中图分类号]TP311.52 [文献标志码]A [文章编号]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 “智慧教學管理平台”总体介绍
“智慧教学管理平台”（以下简称为“智慧平台”）是天津理工大学中环信息学院应用科技成果培育计划项目《智慧教学管理平台》的主要研究成果。项目由学院教务处牵头，机械工程系等多部门参与，历时2 a，目前已初步完成了“智慧平台”的开发工作，并在2020学年对“智慧平台”进行了实际的测试使用。
“智慧平台”在功能上包括三大模块，分别为信息库模块、排课工作模块和数据统计模块。信息库模块为基础模块，排课工作模块和数据统计模块为应用模块。基础模块的任务是对“智慧平台”的基础数据进行采集、存储、统计、处理;应用模块则是将基础数据应用于实际的教学实施或教学管理中，以解决现实中的教学管理问题。信息库模块包括若干个数据库，如教师库、课程库、教室库等。数据库内目前已录入了全校所有教师的个人及教学信息、课程信息和教室信息，包括教师姓名、教工号、历年教学任务、课程代码、名称、学分、学时、教室名称、地点、类别、座位数等。
排课工作模块在使用过程中不仅需要调用教师库、课程库、教室库等多个数据库的信息，还要对原有数据附加新的信息。比如为当前学期的某门课程附加班级人数、起始周、场地类型等信息，再如为当前学期的某个教师附加上课时间等信息。数据统计模块的运行方式与排课工作模块略有不同，其主要形式是基础数据的筛选再处理。目前已开发完成的数据统计模块的具体功能有两个，一是教室看板，二是出勤统计。
2 “智慧教学管理平台”测试情况介绍
在平台信息库模块的数据录入完毕后，项目组对“智慧平台”进行了实际的工作测试，测试的对象以排课工作模块为主。测试取得了不错的结果，依托“智慧平台”目前已有的三个模块，在排课时系统自动规避了冲突情况，大幅提高了排课工作的效率，优化了排课流程。除此之外，课表在后续实际的教学使用中，没有发现任何的技术性错误，早先人工排课时的课程学时不对、教师冲突、地点容量错误等问题被完全消除，课表的准确性极高，大幅降低了课表在使用过程中的调整频次。
总体来说，“智慧平台”的实际测试是成功的，达到了预期效果，但是项目的不足之处主要有两方面：应用模块的具体子模块（功能）有待进一步开发，信息库模块的基础数据有待进一步完善。应用模块功能单一是项目成果目前的主要问题，如何有效利用数据库内的数据信息，来开发出更多的应用模块功能以服务于实际的教学管理工作，是“智慧平台”后期开发、应用的主要方向。更多的功能，必然要求平台具备更完善的基础数据，所以第二个不足之处其实是第一个不足之处的延伸。
3 “智慧平台”未来研发及应用方向探讨
3.1 为人才培养方案的制定提供依据
人才培养，即知识与能力的培养，而课程则为知识与能力的培养提供支撑。以院机械设计制造及其自动化专业（以下简称机械专业）为例，对培养目标的能力要求如表1所示。
机械专业目前所执行的培养方案是否满足表中共三级目标能力的培养要求？每级能力是否有课程提供支撑？不同人才培养方案对于不同能力的偏重如何？这些问题对于教学管理人员制定或评价人才培养方案有重要意义，然而这些问题却很难分析描述。依托“智慧平台”的课程库数据，可以为制定、分析人才培养方案提供帮助。基于“智慧平台”现有的课程库数据，在每门课程的信息目录中，增设课程所支持的三级能力数据。以《机械制造技术课程设计》课程为例，其所支撑的三级能力见表2。
表2给出了《机械制造技术课程设计》这门课程所关联的三级能力，并且提供了每级能力的关联程度。在课程数据库中，所有课程都有这样的三级能力数据，那么由一些课程组成的课程体系都覆盖了哪些能力，不同能力都有几门课程或多少学时提供支撑，每个能力的关联程度如何，这些问题就都可以量化统计，进而进行更进一步的评估、分析。
3.2 为课程体系的建设提供支持
课程体系的建立除了要为知识和能力的培养提供支撑之外，还要求课程体系必须符合教学规律（逻辑关系）。如何制定某一专业的课程关系图？如何评价某一课程体系是否符合逻辑规律？这就要求课程关系图的制定或者评价人员对整个专业的每门课程都要非常熟悉，对人员的教学管理能力要求极高，也使得这项工作实施起来较为困难。“智慧平台”的数据支持可以辅助教学管理人员完成这项工作。 基于“智慧平台”现有的课程库信息数据，在每门课程的信息目录中，增设课程的先修课程、后续课程等信息。以《机械制造技术课程设计》课程为例，该课程的先修课程和后续课程如下。
先修课程：机械制图，机械工程材料，互换性与测量技术
后续课程：机械制造装备设计，精密加工与特种加工，先进制造技术
课程库中所有课程具备先修课程、后续课程数据后，就可以对课程体系进行逻辑判断，发现课程体系中不符合教学規律的地方，辅助教学管理人员制定、评估专业课程关系。
3.3 为课程改革工作提供条件
金课建设等各种课程改革工作目前正在全国范围内进行，课改过程中出现的问题也愈发明显，“课程脱离体系而独立建设”就是目前课改中的一个需要重视的问题。造成这一问题的原因很复杂，最直接原因是课改项目负责人往往不是专业课程体系建立者，其课程体系观念不强，不了解课程体系的知识能力关系与课程逻辑关系。前两条思路分别阐述了“智慧平台”辅助教学管理人员分析能力体系关系和课程逻辑关系，本条讨论“智慧平台”在梳理知识体系关系中可以发挥的作用。
“知识关系”即专业知识体系中的逻辑关系，其与能力体系关系并列，区别于课程逻辑关系。知识体系关系是指某一专业可以为学生提供学习的所有知识点的逻辑关系，这些知识点与思路1中的三级能力要求一样，都依托“课程”这个载体来实施教学。是否需要建设一门课程？课程的教学内容如何确定？课程改革如何开展？这些问题的答案都应由专业知识体系和能力体系来给出。能力体系相对来说比较容易描述，但专业知识体系则很难确定，一是因为专业知识体系过于庞大、复杂，建立科学准确的知识体系需要专门的基础研究，二是如何在“智慧平台”课程数据库中定义知识体系的内容、结构和逻辑难度很高，亦需要进行专门的研究。
专业知识体系的构建不做讨论，这里只对数据库中如何定义知识体系做一个设想。对于“智慧平台”基础模块，现有的数据不足以完成此项工作，至少需要增设一个“知识点数据库”。知识点数据库应按照专业知识体系来采集数据，采集项目应包括知识点名称、编码、级别、简要描述等内容。知识点数据库应与课程数据库关联，简要来说即明确每门课程包括哪些知识点，每个知识点涵盖在哪些课程里。对于“智慧平台”应用模块，则要开发相应的功能对课程体系中的知识点数据进行统计分析和逻辑判断。如统计课程体系都覆盖了哪些知识点，所覆盖的知识点是否满足人才培养方案中对学生的知识要求;如判断某一课程中所讲的某一知识点的前续知识点在前续课程中是否已经讲过等。
专业知识体系的构建和分析是一项非常难的工作，“智慧平台”的应用方向之一就应该是辅助解决这类传统的教育难题。这类难题也对“智慧平台”的开发提出了更高的要求，如知识点在编码时既要符合知识体系结构，又要便于数据库的统计计算，这就要求“智慧平台”的开发必须将教学管理和技术开发紧密结合。
3.4 为教学统计工作带来效率
在专业建设、师资管理、课程教学、质量评价、教学资料等日常教学管理中，大量统计工作还是教学秘书等教学管理人员依靠传统人力来完成。如统计某几门课程的教师的年龄结构，统计某实验室某个月的开课课时，统计某门课程近几年的参与学生数量等。这些数据其实都可以在“智慧平台”中完成计算，因为平台中不仅有教师库、课程库、教室库等数据库，还有开课信息（课表）等数据，缺乏的只是将这些数据进行统计计算的算法，这些算法正是“智慧平台”应用模块的研发方向之一，利用平台来调取、计算、呈现数据，将大幅提高教学管理人员在各类统计中的工作效率。
4 结语
“智慧平台”的初步建设已经完成，建设初期的预想功能——排课功能已基本实现，但并不意味着研发工作彻底结束。本着解决教学管理难题，提高日常工作效率的目的，“智慧平台”的后期研发工作仍大有可为。文中提到的几点应用思路，仅是根据工作中遇到的教学管理问题提出的几个想法，“智慧平台”的后期研发者不要局限于此，而应结合一线教学和管理的实际问题，努力创新，更好地服务于高校教学工作。
参考文献
[1] 张广斌，李香莲，王长顺，等.智慧教学与管理在大学物理实验中的应用[J].物理实验，2019，39（10）：45-48，54.
[2] 王擎宇，李燕，马伏花，等.基于智慧实验教学管理平台的探索[J].信息与电脑（理论版），2020，32（21）：217-221.
[关键词]教学管理平台;研发;应用方向
[中图分类号]TP311.52 [文献标志码]A [文章编号]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 “智慧教學管理平台”总体介绍
“智慧教学管理平台”（以下简称为“智慧平台”）是天津理工大学中环信息学院应用科技成果培育计划项目《智慧教学管理平台》的主要研究成果。项目由学院教务处牵头，机械工程系等多部门参与，历时2 a，目前已初步完成了“智慧平台”的开发工作，并在2020学年对“智慧平台”进行了实际的测试使用。
“智慧平台”在功能上包括三大模块，分别为信息库模块、排课工作模块和数据统计模块。信息库模块为基础模块，排课工作模块和数据统计模块为应用模块。基础模块的任务是对“智慧平台”的基础数据进行采集、存储、统计、处理;应用模块则是将基础数据应用于实际的教学实施或教学管理中，以解决现实中的教学管理问题。信息库模块包括若干个数据库，如教师库、课程库、教室库等。数据库内目前已录入了全校所有教师的个人及教学信息、课程信息和教室信息，包括教师姓名、教工号、历年教学任务、课程代码、名称、学分、学时、教室名称、地点、类别、座位数等。
排课工作模块在使用过程中不仅需要调用教师库、课程库、教室库等多个数据库的信息，还要对原有数据附加新的信息。比如为当前学期的某门课程附加班级人数、起始周、场地类型等信息，再如为当前学期的某个教师附加上课时间等信息。数据统计模块的运行方式与排课工作模块略有不同，其主要形式是基础数据的筛选再处理。目前已开发完成的数据统计模块的具体功能有两个，一是教室看板，二是出勤统计。
2 “智慧教学管理平台”测试情况介绍
在平台信息库模块的数据录入完毕后，项目组对“智慧平台”进行了实际的工作测试，测试的对象以排课工作模块为主。测试取得了不错的结果，依托“智慧平台”目前已有的三个模块，在排课时系统自动规避了冲突情况，大幅提高了排课工作的效率，优化了排课流程。除此之外，课表在后续实际的教学使用中，没有发现任何的技术性错误，早先人工排课时的课程学时不对、教师冲突、地点容量错误等问题被完全消除，课表的准确性极高，大幅降低了课表在使用过程中的调整频次。
总体来说，“智慧平台”的实际测试是成功的，达到了预期效果，但是项目的不足之处主要有两方面：应用模块的具体子模块（功能）有待进一步开发，信息库模块的基础数据有待进一步完善。应用模块功能单一是项目成果目前的主要问题，如何有效利用数据库内的数据信息，来开发出更多的应用模块功能以服务于实际的教学管理工作，是“智慧平台”后期开发、应用的主要方向。更多的功能，必然要求平台具备更完善的基础数据，所以第二个不足之处其实是第一个不足之处的延伸。
3 “智慧平台”未来研发及应用方向探讨
3.1 为人才培养方案的制定提供依据
人才培养，即知识与能力的培养，而课程则为知识与能力的培养提供支撑。以院机械设计制造及其自动化专业（以下简称机械专业）为例，对培养目标的能力要求如表1所示。
机械专业目前所执行的培养方案是否满足表中共三级目标能力的培养要求？每级能力是否有课程提供支撑？不同人才培养方案对于不同能力的偏重如何？这些问题对于教学管理人员制定或评价人才培养方案有重要意义，然而这些问题却很难分析描述。依托“智慧平台”的课程库数据，可以为制定、分析人才培养方案提供帮助。基于“智慧平台”现有的课程库数据，在每门课程的信息目录中，增设课程所支持的三级能力数据。以《机械制造技术课程设计》课程为例，其所支撑的三级能力见表2。
表2给出了《机械制造技术课程设计》这门课程所关联的三级能力，并且提供了每级能力的关联程度。在课程数据库中，所有课程都有这样的三级能力数据，那么由一些课程组成的课程体系都覆盖了哪些能力，不同能力都有几门课程或多少学时提供支撑，每个能力的关联程度如何，这些问题就都可以量化统计，进而进行更进一步的评估、分析。
3.2 为课程体系的建设提供支持
课程体系的建立除了要为知识和能力的培养提供支撑之外，还要求课程体系必须符合教学规律（逻辑关系）。如何制定某一专业的课程关系图？如何评价某一课程体系是否符合逻辑规律？这就要求课程关系图的制定或者评价人员对整个专业的每门课程都要非常熟悉，对人员的教学管理能力要求极高，也使得这项工作实施起来较为困难。“智慧平台”的数据支持可以辅助教学管理人员完成这项工作。 基于“智慧平台”现有的课程库信息数据，在每门课程的信息目录中，增设课程的先修课程、后续课程等信息。以《机械制造技术课程设计》课程为例，该课程的先修课程和后续课程如下。
先修课程：机械制图，机械工程材料，互换性与测量技术
后续课程：机械制造装备设计，精密加工与特种加工，先进制造技术
课程库中所有课程具备先修课程、后续课程数据后，就可以对课程体系进行逻辑判断，发现课程体系中不符合教学規律的地方，辅助教学管理人员制定、评估专业课程关系。
3.3 为课程改革工作提供条件
金课建设等各种课程改革工作目前正在全国范围内进行，课改过程中出现的问题也愈发明显，“课程脱离体系而独立建设”就是目前课改中的一个需要重视的问题。造成这一问题的原因很复杂，最直接原因是课改项目负责人往往不是专业课程体系建立者，其课程体系观念不强，不了解课程体系的知识能力关系与课程逻辑关系。前两条思路分别阐述了“智慧平台”辅助教学管理人员分析能力体系关系和课程逻辑关系，本条讨论“智慧平台”在梳理知识体系关系中可以发挥的作用。
“知识关系”即专业知识体系中的逻辑关系，其与能力体系关系并列，区别于课程逻辑关系。知识体系关系是指某一专业可以为学生提供学习的所有知识点的逻辑关系，这些知识点与思路1中的三级能力要求一样，都依托“课程”这个载体来实施教学。是否需要建设一门课程？课程的教学内容如何确定？课程改革如何开展？这些问题的答案都应由专业知识体系和能力体系来给出。能力体系相对来说比较容易描述，但专业知识体系则很难确定，一是因为专业知识体系过于庞大、复杂，建立科学准确的知识体系需要专门的基础研究，二是如何在“智慧平台”课程数据库中定义知识体系的内容、结构和逻辑难度很高，亦需要进行专门的研究。
专业知识体系的构建不做讨论，这里只对数据库中如何定义知识体系做一个设想。对于“智慧平台”基础模块，现有的数据不足以完成此项工作，至少需要增设一个“知识点数据库”。知识点数据库应按照专业知识体系来采集数据，采集项目应包括知识点名称、编码、级别、简要描述等内容。知识点数据库应与课程数据库关联，简要来说即明确每门课程包括哪些知识点，每个知识点涵盖在哪些课程里。对于“智慧平台”应用模块，则要开发相应的功能对课程体系中的知识点数据进行统计分析和逻辑判断。如统计课程体系都覆盖了哪些知识点，所覆盖的知识点是否满足人才培养方案中对学生的知识要求;如判断某一课程中所讲的某一知识点的前续知识点在前续课程中是否已经讲过等。
专业知识体系的构建和分析是一项非常难的工作，“智慧平台”的应用方向之一就应该是辅助解决这类传统的教育难题。这类难题也对“智慧平台”的开发提出了更高的要求，如知识点在编码时既要符合知识体系结构，又要便于数据库的统计计算，这就要求“智慧平台”的开发必须将教学管理和技术开发紧密结合。
3.4 为教学统计工作带来效率
在专业建设、师资管理、课程教学、质量评价、教学资料等日常教学管理中，大量统计工作还是教学秘书等教学管理人员依靠传统人力来完成。如统计某几门课程的教师的年龄结构，统计某实验室某个月的开课课时，统计某门课程近几年的参与学生数量等。这些数据其实都可以在“智慧平台”中完成计算，因为平台中不仅有教师库、课程库、教室库等数据库，还有开课信息（课表）等数据，缺乏的只是将这些数据进行统计计算的算法，这些算法正是“智慧平台”应用模块的研发方向之一，利用平台来调取、计算、呈现数据，将大幅提高教学管理人员在各类统计中的工作效率。
4 结语
“智慧平台”的初步建设已经完成，建设初期的预想功能——排课功能已基本实现，但并不意味着研发工作彻底结束。本着解决教学管理难题，提高日常工作效率的目的，“智慧平台”的后期研发工作仍大有可为。文中提到的几点应用思路，仅是根据工作中遇到的教学管理问题提出的几个想法，“智慧平台”的后期研发者不要局限于此，而应结合一线教学和管理的实际问题，努力创新，更好地服务于高校教学工作。
参考文献
[1] 张广斌，李香莲，王长顺，等.智慧教学与管理在大学物理实验中的应用[J].物理实验，2019，39（10）：45-48，54.
[2] 王擎宇，李燕，马伏花，等.基于智慧实验教学管理平台的探索[J].信息与电脑（理论版），2020，32（21）：217-221.