基于學習分析的大學教育信息管理系統的發展趨勢

黃浩宇

隨著當今世界各國對大學教育質量要求的提高，作為大學管理和決策的核心設施——教育信息管理系統，其設計和開發逐漸成為大學教務和科研管理中極為核心的環節。本文通過介紹京都大學在教育信息管理系統的日常業務與長期戰略中獲得的實踐與經驗，闡述目前日本大學在教育信息化方面的現狀與問題，探討了未來基于學習分析的大學教育管理系統的發展趨勢。

京都大學背景及現在形成的教育信息管理系統概況

2010年，由日本排名前十位中的八所國立大學——北海道大學、東北大學、東京大學、東京工業大學、名古屋大學、大阪大學、九州大學的信息基礎中心以及東京工業大學學術國際信息中心共同成立了“學際間大規模信息基礎共享、共研基地（JHPCN）”，被日本文部科學省認定為網絡型共享、共研基地，并開始開展學術活動，2015年，這一項目進行了階段性的測評及認定更新后暫告一段落。這一基地，作為日本最高學府和高等教育信息化的核心機構，對高教信息化做了大量有意義的探索，并為日本大學教育信息化建立了模板。

京都大學學術信息媒介中心作為“學際間大規模信息基礎共享、共研基地（JHPCN）”的重要參與部門，在進行超級計算機的軟件和教育、研究創意開發以及計劃與實施網絡構架的共同研發的同時，與以上的研究中心合作，通過與日本最主要的超級電腦研發中心合作開發“高性能計算基礎設施（HPCI：High Performance Computing Infrastructure）”，最終致力于研發出可以滿足用戶多樣化需求的網絡環境。在其探索的過程中，積累了大量有意義的經驗。

雖然各個國家以及大學之間存在著顯著的差異，信息化程度也不盡相同，但在21世紀初期，ICT的有效利用在所有高等教育機構的教育學習活動中，大致形成了以下四個組成部分：①專為教員提供，支持教學的課程管理系統和學習管理系統（Course Management System or Learning Management System，CMS/LMS）。②專為學生提供，以學習證據為基礎的電子檔案袋系統（e-Portfolio System）。③專為學校教務事務提供，教務系統（Student Information System，SIS）。④針對以上內容提供的一站式統一服務，包括支持計算機、智能手機和平板電腦等多樣化方式訪問的大學門戶網站（Campus Web Portal）。通過上述發展，物理世界的大學教育學習活動也在不斷向虛擬世界擴張。另外，受到麻省理工學院在2001年推出的開放式課程軟件（OpenCourseWare，OCW）以及斯坦福大學計算機科學的人工智能科目無償化、開放化的影響，2012年以MOOCs（Massive Open Online Courses）為導火索，這些先進的舉措開始不斷地給予現實的教育現場以巨大的沖擊。雖然之前的幾乎所有的教育現場，都是以知識傳授型教育模式為中心，處于固有教學方法和學習方法的窠臼之中，但在最近幾年，固有的教育現場也開始向主動學習和反轉授課的模式摸索。

本文通過介紹京都大學在日常業務與長期戰略中獲得的實踐與經驗，闡述目前京都大學在教育信息化方面的現狀與問題，其中特別探討了未來學習分析的有效利用。

軟件環境的進步：大學教育學習環境的系統理論框架

大學的教育學習活動，如果按照場所的觀點來區分，大致可以分為三大類別：進行授課的教室環境、自主學習（預習、復習等）的校內環境和校外環境。這些如果從PC用戶環境，信息系統、服務系統等系統環境來分開考慮的話，可以發現，以前物理世界的教育學習環境由于ICT（信息通訊技術）的有效利用，在不斷地向虛擬世界的教育學習環境擴大。

京都大學利用ICT來提高教育學習環境時（如圖1），通過硬件、服務軟件、教材和教授法/學習法四個層次的觀點進行研究，我們發現校內的組織性的分工變得更加明確。

首先，硬件大致可以分為用戶終端和教室儀器用戶環境相關的客戶端基本設施，以及通過校園網和互聯網來使用的服務器方的系統基本環境。在京都大學，教育所用的計算機系統主要由教學終端系統、遠程教學系統、高度信息教育（日本把互聯網出現前的社會稱為信息社會，出現后的稱為高度信息社會）用計算機系統構成。相對這些硬件基礎，在軟件方面，作為CMS/LMS的PandA，包含全體學生的共同門戶、全校學生通用的郵件KUMOI、語言學習支持系統、遠程授課服務等教育信息服務，而且共同提供了遠程桌面服務等軟件服務環境，一般來說這兩個方面的職能由信息環境機構來掌管。

另外，由于全校共通教育是由國際高等教育院提供的，各專業的教育又是由各部門提供的，所以教材和教授法、學習法的相關事項，需要通過信息環境教育系統運用委員會等機構與國際高等教育院和各部門共同協作商討，并向前推進。在京都大學配備了以教育學角度對教育現場提供支持的“高等教育研究開發推進中心”和以信息教育角度對教育現場進行支持的“學際融合教育研究中心”等高度信息基礎設施組合，在與信息環境機構的分工不斷明確的同時保持著密切的合作，支持京都大學的教育信息化。

硬件環境的進步：BYOD（自帶設備）化和教育學習環境的云化

使這種教育學習環境的整合方式發生重大改變的原因是PC的必備化，也稱其為自帶設備（BYOD：Bring Your Own Device）化和云化。

BYOD，正如其名，也就是讓學生攜帶自己的PC等終端的舉措，為了讓學生自己攜帶的終端可以在教室環境、校內環境中正常使用，學校內的無線LAN以及學習共享設施的配備也是非常必要的。鑒于京都大學年度入學本科生的筆記本電腦擁有率超過八成的情況，未來教育用計算機系統的運行將以預定的2018年為目標，并根據BYOD對信息終端利用環境的強化進行討論。但是，由于為了進一步加強BYOD化，出現了學生攜帶終端多樣化現象，所以如何提供授課環境所需要的統一終端環境成為非常棘手的問題。而且，由于軟件的不同，在云環境中，經常會出現需要綜合合同，但學校所擁有的軟件許可不承認在個人PC中的使用，這就必須考慮與個別軟件商達成新的契約與協議的狀況。

在這個流程中，校外環境中的教育學習支持相關系統，通過BYOD化以及VDI基礎設施這樣的云環境的配備，與教室環境和校內環境整合的可能性變高。一般來說，日本大學生課外的學習時間與美國學生相比有很大的差距，因此對教室環境、校內環境、校外環境進行整合，形成統一綜合性的教育學習活動，也能對增加上課以外的學習時間做出貢獻。

新一代基于學習分析的教育學習管理系統發展趨勢

通過BYOD化和云化，大學的教育學習活動比以往更向著信息化發展，其結果使與教育學習活動相關聯的各種數據都被服務器儲存。特別要提到的是，由于教育學習環境中信息技術的有效利用以及CMS/LMS和桌面云的使用，大大提高了在物理世界中難以被觀測的教師與學生的對話（互動）的可能性（如圖2）。學校如何將各種數據儲存并活用是教育學習活動改善和評價的關鍵，所以在談論“學習分析”一詞的同時全球各大學也開始著手研究具體的措施。

同時，為了使數據能夠獲得更有效的利用，依托教育學習活動互動的廣大數據空間，大學數據庫可以跨越學校之間的界限共享，將一所大學之前無法解決的各種各樣的問題數據統計解析為基礎知識庫，從而產生智慧型的學習支援。而各大學在明確了自己的課題以及問題點的同時，還能產生凝練出自身特色的學術研究知識庫。

另外，基于這一經驗，這種信息基礎建設除了作為各大學的改革舉措之外，在國家教育相關的基礎建設中，不會僅停留在高等教育，還有可能擴大到中等教育甚至終身教育。特別是鑒于現在大學入學考試多樣化、就職的多樣化，向以高等教育為目標的初等中等教育、終身教育的基礎建設的支持工作在穩步進行著。