唐小燕，李建新

（常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164）

引言

在“智慧教育”的背景下，教育要尋求以信息技術(shù)為支撐的教育新理念與新模式[1]。教育信息化包含了一系列的目標、價值觀念、技術(shù)規(guī)范以及應(yīng)用手段等內(nèi)容，需要各種各樣的信息化教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)作為支撐，促進教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化、評價反饋及時化。數(shù)字化的教學(xué)資源數(shù)據(jù)是所有這些應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。[2]

教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化是在智慧教育環(huán)境下必需的一種新型文檔數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式，借助強大的信息技術(shù)將靜態(tài)孤立的文檔數(shù)據(jù)動態(tài)關(guān)聯(lián)起來進行分析，不僅能有效提高教學(xué)文檔管理安全性、有效性，還可以極大提高數(shù)據(jù)的利用率，通過進一步挖掘教學(xué)文檔的價值，幫助洞察學(xué)生的學(xué)習(xí)行為特征，優(yōu)化教學(xué)管理手段，調(diào)整教學(xué)管理策略，充分發(fā)揮教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化的優(yōu)勢，為學(xué)校教育教學(xué)及相關(guān)管理工作提供更加有力的支持。

不少高職院校每個學(xué)期結(jié)束時，教師要整理一系列紙質(zhì)教學(xué)文檔提交，一般包括記分冊、成績分析表和課程小結(jié)等文檔。面對海量教學(xué)文檔數(shù)據(jù)，如何選擇合適的數(shù)據(jù)采集和分析方法，已成為教學(xué)數(shù)據(jù)挖掘和價值分析工作面對的巨大挑戰(zhàn)。教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化，其核心內(nèi)容是通過文檔信息資源的數(shù)字化和文檔管理過程的網(wǎng)絡(luò)化，對教學(xué)過程中產(chǎn)生的各類信息進行存儲、加工、檢索、傳輸、共享，提高教學(xué)文檔管理的效率，為教學(xué)管理工作提供即時高效服務(wù)。教學(xué)文檔價值分析是指利用文本挖掘等相關(guān)技術(shù)對教學(xué)文檔相關(guān)內(nèi)容進行提取和分析，并借助可視化工具直觀呈現(xiàn)分析結(jié)果，提高教學(xué)文檔的數(shù)據(jù)利用效率，為教學(xué)大數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)教學(xué)等工作奠定基礎(chǔ)。

一、教學(xué)文檔數(shù)據(jù)應(yīng)用存在的不足

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展與大數(shù)據(jù)時代的來臨，信息資源的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為高校目前的重要任務(wù)之一，教學(xué)文檔資源的數(shù)字化建設(shè)無疑是其中重要的一環(huán)。目前教學(xué)文檔信息資源總體上存在碎片化、用戶對數(shù)據(jù)價值認識較低、文檔數(shù)據(jù)間的相關(guān)性難以發(fā)現(xiàn)、文檔資源整合不足等問題，[3]具體問題包含以下三個方面。

（一）數(shù)據(jù)收集整理人工完成，工作效率低

從教學(xué)管理工作角度來說，學(xué)期末教師工作比較繁瑣，紙質(zhì)教學(xué)資料的準備和打印通常需要耗費很多時間，有時甚至出現(xiàn)排隊打印的情況。此外，人工收集整理紙質(zhì)文檔，領(lǐng)導(dǎo)逐級審核文檔時，都受時空的限制，造成工作效率低下。面對增長迅速、來源多樣的海量教學(xué)數(shù)據(jù)，人工收集與處理數(shù)據(jù)愈發(fā)變得不現(xiàn)實。

（二）數(shù)據(jù)價值展示能力不足，數(shù)據(jù)利用率低

從教學(xué)決策者角度來說，統(tǒng)計在孤立文檔中的成績數(shù)據(jù)和教師填寫的考試結(jié)果分析、教學(xué)效果評價和教學(xué)改進措施等文字，缺少高視角的整合關(guān)聯(lián)分析，信息未得到充分利用，不支持多維度的數(shù)據(jù)價值分析展示，很難起到小結(jié)改進教學(xué)的效果，為教學(xué)分析決策支撐功能有限。

（三）可視化交互程度低，信息化融合度低

目前，一些教學(xué)文檔的數(shù)據(jù)分析大都停留在靜態(tài)的數(shù)值統(tǒng)計層面，對文本的動態(tài)主題發(fā)現(xiàn)、不同數(shù)據(jù)隨時間的價值變化、局部數(shù)據(jù)變化對全部數(shù)據(jù)的影響和貢獻未發(fā)現(xiàn)。面對海量的教學(xué)文檔數(shù)據(jù)，往往需要進行一定的探索才能發(fā)現(xiàn)其中蘊含的價值。[4]從系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用角度來說，這些文檔完全可以通過在線系統(tǒng)進行提交管理，充分發(fā)揮信息化給教學(xué)管理帶來的便利，為后期數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計分析和挖掘做好數(shù)據(jù)準備。

信息技術(shù)的發(fā)展為教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化和價值分析提供了技術(shù)可能，教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化管理從根本上變更了傳統(tǒng)的組織驅(qū)動模式，在解除文檔管理時空限制的同時，充分利用數(shù)據(jù)資源，極大提升教學(xué)文檔的利用效率，為教學(xué)與管理工作改進提供數(shù)字依據(jù)，有助于提升整個院校教學(xué)管理的信息化水平。

二、教學(xué)文檔數(shù)字化及價值分析體系

本文構(gòu)建一個教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化及價值分析體系，集教學(xué)文檔數(shù)據(jù)收集、處理、可視化展示和價值分析與應(yīng)用為一體。通過在線網(wǎng)頁系統(tǒng)收集多樣化教學(xué)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，基于可視化方法對提交數(shù)據(jù)進行分析展示，提高教學(xué)和管理人員感知數(shù)據(jù)的能力，并在多場景下對數(shù)據(jù)價值指導(dǎo)實際工作進行實踐。

（一）體系架構(gòu)

一般來說，數(shù)據(jù)分析分為6個既相互獨立又互有聯(lián)系的階段，分別是明確目的、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展現(xiàn)、報告撰寫。[5]為了能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)資料的在線提交及獲取其中的價值，筆者基于多年從事軟件技術(shù)教學(xué)、擔任教學(xué)督導(dǎo)等工作的經(jīng)驗，在了解數(shù)據(jù)分析方法、應(yīng)用場景、使用過程及其優(yōu)缺點的背景下，將教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化及價值分析體系設(shè)計為三個模塊：文檔數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)價值分析以及價值體現(xiàn)。如圖1所示。

圖1 教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化及價值分析體系

文檔數(shù)據(jù)化：即通過Web應(yīng)用開發(fā)相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)一個在線文檔系統(tǒng)，提供各個頁面填寫對應(yīng)的文檔資料，數(shù)據(jù)提交后通過數(shù)據(jù)庫、文件等方式進行保存，明確數(shù)據(jù)收集的目的用于指導(dǎo)教學(xué)管理工作，確定數(shù)據(jù)分析的方向。

數(shù)據(jù)價值分析：即基于Python語言的自然語言處理、可視化工具等功能包，實現(xiàn)文檔數(shù)據(jù)提取、處理，并進行關(guān)聯(lián)分析，進行直觀圖表展現(xiàn)，得出數(shù)據(jù)背后隱藏的有效信息。

價值體現(xiàn)：即通過撰寫報告等形式，將數(shù)據(jù)分析的過程、結(jié)論、建議等內(nèi)容完整地展示出來，為決策者提供科學(xué)、嚴謹?shù)囊罁?jù)，根據(jù)分析結(jié)果來指導(dǎo)實際工作，如支持教學(xué)評價、輔助教學(xué)決策，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價值和作用。

（二）系統(tǒng)核心模塊

從技術(shù)層面來分析，三個模塊需要一個核心軟件系統(tǒng)來支撐，主要包含教學(xué)資料數(shù)據(jù)化和數(shù)據(jù)價值分析兩大功能模塊，教學(xué)資料數(shù)據(jù)化工作以確保數(shù)據(jù)分析工作能夠有效開展。

1.基于B/S的教學(xué)資料數(shù)據(jù)化模塊

基于PHP+MySQL設(shè)計并開發(fā)教學(xué)文檔管理系統(tǒng)，前端頁面按照教學(xué)文檔的欄目和排版，使用HTML+CSS+JAVASCRIPT進行布局，方便教師在線提交教學(xué)文檔內(nèi)容，通過PHP動態(tài)編碼，將提交的數(shù)據(jù)保存至MySQL數(shù)據(jù)庫，通過不同文檔對應(yīng)的數(shù)據(jù)表進行存儲，從而完成教學(xué)文檔的提交和保存。系統(tǒng)中圍繞文檔管理的核心模塊有教學(xué)文檔提交模塊、文檔管理模塊、文檔審核模塊。

文檔提交模塊為常規(guī)教學(xué)文檔定制表單頁面，教師登錄后，關(guān)聯(lián)學(xué)期、課程、授課班級，提交對應(yīng)的成績數(shù)據(jù)、教學(xué)小結(jié)等文字信息。在文檔管理模塊，教師提交的教學(xué)文檔在未審核前，可以進行編輯和刪除操作。文檔審核模塊可以定制逐級審批功能，文檔審批結(jié)果分為通過、未通過、返回修改三種。通過以上幾個核心模塊的交互運行，形成教學(xué)文檔采集、分析與審核的規(guī)范流程，便于構(gòu)建科學(xué)合理的診斷式評價閉環(huán)機制。

2.數(shù)據(jù)價值分析模塊

文檔提交保存后為后續(xù)數(shù)據(jù)分析提供了可靠、真實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，充分利用數(shù)據(jù)進行橫向、縱向?qū)Ρ确治?，提高教學(xué)數(shù)據(jù)利用率。文檔數(shù)據(jù)一般包含數(shù)值和文本兩種形式。對于數(shù)值數(shù)據(jù)，如成績等數(shù)據(jù)，進行自動統(tǒng)計分析，并以可視化圖表進行顯示；對于文本數(shù)據(jù)，使用文本挖掘等技術(shù)進行處理，抽取事先未知的、可理解的、最終可用的知識，為相關(guān)教學(xué)決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。對于文本數(shù)據(jù)，需要進行預(yù)處理，主要包括分詞、去停用詞、去除低頻詞等步驟，以減少文本噪音，提高信息質(zhì)量。[6]具體步驟包括：讀取數(shù)據(jù)庫文本文件內(nèi)容；文本分詞，其中涉及自定義字典、自定義停止詞，然后分詞；構(gòu)建文檔-詞條矩陣，對文本進行數(shù)字表達；對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、聚類分析、主題挖掘等處理；分析結(jié)果可視化呈現(xiàn)并進行教學(xué)反饋。

（三）體系創(chuàng)新點

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化后能深挖教學(xué)信息，依靠先進的信息化技術(shù)和手段為教師減負增效，協(xié)力培養(yǎng)面向未來的創(chuàng)新型人才，對教育改革發(fā)展的支撐引領(lǐng)作用日益凸顯。[7]隨著人工智能的發(fā)展，大數(shù)據(jù)挖掘?qū)τ诮虒W(xué)文檔信息的抽取與潛在規(guī)律的探索具有重要意義，而可視化技術(shù)可對教學(xué)文檔中的潛在規(guī)律進行直觀展現(xiàn)，為教學(xué)理論與實踐改革提供指導(dǎo)。[4]

1.根據(jù)文檔數(shù)據(jù)，挖掘隱藏的信息

教學(xué)文檔中的數(shù)值和文本內(nèi)容蘊含教學(xué)理念、教學(xué)手段、教學(xué)效果等信息，對指導(dǎo)教師改進教學(xué)、管理人員進行決策有著重要的參考價值。從海量的教學(xué)文檔數(shù)據(jù)中提取真正有價值的信息，將內(nèi)隱信息生動化顯示，有助于迅速找出問題所在并及時反饋給相關(guān)者，有效達到指導(dǎo)教學(xué)實踐的目的。

2.基于信息化手段，提供文檔管理分析平臺

運用Web開發(fā)技術(shù)和主流的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將傳統(tǒng)的靜態(tài)教學(xué)文檔信息數(shù)據(jù)化，提取其中的信息并進行關(guān)聯(lián)分析，高效呈現(xiàn)分析結(jié)果，提高人們對數(shù)據(jù)解讀的可能性和便捷性，節(jié)約工作時間、提高工作效率。

3.依據(jù)數(shù)據(jù)說話，提高數(shù)據(jù)治理能力

智能技術(shù)的發(fā)展驅(qū)動教育從“用經(jīng)驗說話”向“用數(shù)據(jù)驅(qū)動決策、治理和創(chuàng)新”轉(zhuǎn)向，[8]教育手段的智慧化催生了教學(xué)管理各個領(lǐng)域數(shù)據(jù)價值分析的可能性。數(shù)據(jù)價值對數(shù)據(jù)治理高度依賴，通過治理實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)、互通、互享，使數(shù)據(jù)發(fā)揮更大的作用和價值。[9]

教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化及其價值分析的有益探索具有可擴展性，可以推廣至不同院校、多個部門、多個工作場景中使用，如師生心聲提交問題、教職工請假原因、學(xué)生信息員反饋信息、教師聽課評語等文檔數(shù)據(jù)，從多個維度進行數(shù)據(jù)分析，通過數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)對教育數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、綜合推理，為教育教學(xué)提供積極的建議，整體上提高教學(xué)管理過程的智慧化程度。

三、教學(xué)文檔數(shù)字化及價值分析應(yīng)用

以常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院“課程教學(xué)小結(jié)”文檔為例，通過頁面表單收集教師原本填寫在孤立電子文檔中的內(nèi)容。文檔提交后，數(shù)據(jù)進行在線保存，支持在線瀏覽、打印等功能，為下一步數(shù)據(jù)分析做好準備。

頁面填寫內(nèi)容依據(jù)各個高職院校的教學(xué)要求進行設(shè)計，主要包含本課程教學(xué)效果評價（側(cè)重于對學(xué)生知識傳授和能力培養(yǎng)）、本課程教學(xué)中存在的問題及改進措施、本課程的考核情況（采用的考核方法以及對考核結(jié)果的分析）和本課程教學(xué)中采用了哪些教學(xué)方法和教學(xué)手段，排版和內(nèi)容與紙質(zhì)稿一樣。教師填寫相關(guān)信息后，點擊“提交”按鈕，所填信息將被存入數(shù)據(jù)庫中，為接下來的數(shù)據(jù)分析和可視化提供數(shù)據(jù)源。

詞云是一種近年來頗為流行的文本可視化方式,它提取出文本中的關(guān)鍵詞并在二維空間上美觀地排布，通常用于展示文本內(nèi)容、輔助文本分析以及吸引讀者閱讀等。[10]系統(tǒng)主要基于Python語言中的jieba和Wordcloud庫，[11]對“教學(xué)小結(jié)”中欄目“本課程教學(xué)中采用了哪些教學(xué)方法和教學(xué)手段”，采集2018年教學(xué)部門提交的一個學(xué)期的410份文字，進行分詞、統(tǒng)計分析，并使用詞云進行了可視化展示。詞云使用字體大小表示文本中詞語的重要性，可以直觀地表達詞語的重要程度，對應(yīng)的分析結(jié)果如圖2所示。

圖2 “教學(xué)方法和手段”文本分析詞云

因為詞云中文字大小與其在文本中的出現(xiàn)頻率是對應(yīng)的，從圖中可以看出，講授、PPT教學(xué)、多媒體教學(xué)等傳統(tǒng)教學(xué)方法和手段占據(jù)主流，混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、慕課教學(xué)等方法手段普及率不高。這一分析結(jié)果為學(xué)校進一步推進信息化教學(xué)提供了直觀的數(shù)據(jù)參考。在數(shù)據(jù)分析報告中提出建議：在二級學(xué)院的教學(xué)和督導(dǎo)工作中增加了教師信息化培訓(xùn)和推廣的力度。具體舉措有：邀請國家級在線開放課程建設(shè)團隊進行課程資源開發(fā)與應(yīng)用的主題培訓(xùn)，組織教學(xué)團隊骨干教師進行信息化教學(xué)培訓(xùn)，積極培養(yǎng)教學(xué)團隊參加省級、國家級信息化教學(xué)大賽。

采集2020年教師提交的“教學(xué)小結(jié)”中同一個欄目的內(nèi)容，隨機選取410份文本，分析結(jié)果對應(yīng)的詞云如圖3所示。

圖3 最新“教學(xué)方法和手段”文本分析詞云

分析結(jié)果顯示傳統(tǒng)教學(xué)方法比重減少，信息化相關(guān)的教學(xué)方法和手段，如“在線”“混合式”“視頻”“MOOC”等詞語在詞云中的顯示比例明顯變大，說明混合式教學(xué)、視頻、學(xué)習(xí)平臺等信息化教學(xué)方式所占比例有明顯提升。學(xué)校多門在線開放課程的開發(fā)和應(yīng)用，帶來了教學(xué)方式和教學(xué)環(huán)境的變革，教學(xué)管理環(huán)境和資源發(fā)生了實質(zhì)性的改變，教師的信息化教學(xué)能力得到了大幅提升。

四、結(jié)語

教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化及價值分析研究，對于構(gòu)建富有智慧的教育教學(xué)環(huán)境，實現(xiàn)智慧教學(xué)、智慧管理、智慧服務(wù)，[12]探索符合時代背景的教育管理新體制和教育教學(xué)運行新機制，促進學(xué)生、教師和學(xué)校的智慧發(fā)展起到了積極的作用。

調(diào)研目前高職院校教學(xué)文檔管理中存在的不足，構(gòu)建高職院校教學(xué)文檔數(shù)據(jù)化和價值分析體系，對高職院校教學(xué)文檔進行統(tǒng)一線上管理，并對教學(xué)文檔數(shù)據(jù)進行挖掘和展示，實現(xiàn)對教學(xué)等數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析、綜合推理，以達到實時提取分析的目的，從而推進信息化教學(xué)改革。該應(yīng)用可推廣至高職院校其他類似問題領(lǐng)域，為教學(xué)決策、教師教學(xué)評價、學(xué)生學(xué)習(xí)效果監(jiān)測、人才選拔、學(xué)習(xí)差異性分析等工作提供數(shù)字依據(jù)，對教育創(chuàng)新起到重要支撐作用。