基于学习分析的大学教育信息管理系统的发展趋势

黄浩宇

随着当今世界各国对大学教育质量要求的提高，作为大学管理和决策的核心设施——教育信息管理系统，其设计和开发逐渐成为大学教务和科研管理中极为核心的环节。本文通过介绍京都大学在教育信息管理系统的日常业务与长期战略中获得的实践与经验，阐述目前日本大学在教育信息化方面的现状与问题，探讨了未来基于学习分析的大学教育管理系统的发展趋势。

京都大学背景及现在形成的教育信息管理系统概况

2010年，由日本排名前十位中的八所国立大学——北海道大学、东北大学、东京大学、东京工业大学、名古屋大学、大阪大学、九州大学的信息基础中心以及东京工业大学学术国际信息中心共同成立了“学际间大规模信息基础共享、共研基地（JHPCN）”，被日本文部科学省认定为网络型共享、共研基地，并开始开展学术活动，2015年，这一项目进行了阶段性的测评及认定更新后暂告一段落。这一基地，作为日本最高学府和高等教育信息化的核心机构，对高教信息化做了大量有意义的探索，并为日本大学教育信息化建立了模板。

京都大学学术信息媒介中心作为“学际间大规模信息基础共享、共研基地（JHPCN）”的重要参与部门，在进行超级计算机的软件和教育、研究创意开发以及计划与实施网络构架的共同研发的同时，与以上的研究中心合作，通过与日本最主要的超级电脑研发中心合作开发“高性能计算基础设施（HPCI：High Performance Computing Infrastructure）”，最终致力于研发出可以满足用户多样化需求的网络环境。在其探索的过程中，积累了大量有意义的经验。

虽然各个国家以及大学之间存在着显著的差异，信息化程度也不尽相同，但在21世纪初期，ICT的有效利用在所有高等教育机构的教育学习活动中，大致形成了以下四个组成部分：①专为教员提供，支持教学的课程管理系统和学习管理系统（Course Management System or Learning Management System，CMS/LMS）。②专为学生提供，以学习证据为基础的电子档案袋系统（e-Portfolio System）。③专为学校教务事务提供，教务系统（Student Information System，SIS）。④针对以上内容提供的一站式统一服务，包括支持计算机、智能手机和平板电脑等多样化方式访问的大学门户网站（Campus Web Portal）。通过上述发展，物理世界的大学教育学习活动也在不断向虚拟世界扩张。另外，受到麻省理工学院在2001年推出的开放式课程软件（OpenCourseWare，OCW）以及斯坦福大学计算机科学的人工智能科目无偿化、开放化的影响，2012年以MOOCs（Massive Open Online Courses）为导火索，这些先进的举措开始不断地给予现实的教育现场以巨大的冲击。虽然之前的几乎所有的教育现场，都是以知识传授型教育模式为中心，处于固有教学方法和学习方法的窠臼之中，但在最近几年，固有的教育现场也开始向主动学习和反转授课的模式摸索。

本文通过介绍京都大学在日常业务与长期战略中获得的实践与经验，阐述目前京都大学在教育信息化方面的现状与问题，其中特别探讨了未来学习分析的有效利用。

软件环境的进步：大学教育学习环境的系统理论框架

大学的教育学习活动，如果按照场所的观点来区分，大致可以分为三大类别：进行授课的教室环境、自主学习（预习、复习等）的校内环境和校外环境。这些如果从PC用户环境，信息系统、服务系统等系统环境来分开考虑的话，可以发现，以前物理世界的教育学习环境由于ICT（信息通讯技术）的有效利用，在不断地向虚拟世界的教育学习环境扩大。

京都大学利用ICT来提高教育学习环境时（如图1），通过硬件、服务软件、教材和教授法/学习法四个层次的观点进行研究，我们发现校内的组织性的分工变得更加明确。

首先，硬件大致可以分为用户终端和教室仪器用户环境相关的客户端基本设施，以及通过校园网和互联网来使用的服务器方的系统基本环境。在京都大学，教育所用的计算机系统主要由教学终端系统、远程教学系统、高度信息教育（日本把互联网出现前的社会称为信息社会，出现后的称为高度信息社会）用计算机系统构成。相对这些硬件基础，在软件方面，作为CMS/LMS的PandA，包含全体学生的共同门户、全校学生通用的邮件KUMOI、语言学习支持系统、远程授课服务等教育信息服务，而且共同提供了远程桌面服务等软件服务环境，一般来说这两个方面的职能由信息环境机构来掌管。

另外，由于全校共通教育是由国际高等教育院提供的，各专业的教育又是由各部门提供的，所以教材和教授法、学习法的相关事项，需要通过信息环境教育系统运用委员会等机构与国际高等教育院和各部门共同协作商讨，并向前推进。在京都大学配备了以教育学角度对教育现场提供支持的“高等教育研究开发推进中心”和以信息教育角度对教育现场进行支持的“学际融合教育研究中心”等高度信息基础设施组合，在与信息环境机构的分工不断明确的同时保持着密切的合作，支持京都大学的教育信息化。

硬件环境的进步：BYOD（自带设备）化和教育学习环境的云化

使这种教育学习环境的整合方式发生重大改变的原因是PC的必备化，也称其为自带设备（BYOD：Bring Your Own Device）化和云化。

BYOD，正如其名，也就是让学生携带自己的PC等终端的举措，为了让学生自己携带的终端可以在教室环境、校内环境中正常使用，学校内的无线LAN以及学习共享设施的配备也是非常必要的。鉴于京都大学年度入学本科生的笔记本电脑拥有率超过八成的情况，未来教育用计算机系统的运行将以预定的2018年为目标，并根据BYOD对信息终端利用环境的强化进行讨论。但是，由于为了进一步加强BYOD化，出现了学生携带终端多样化现象，所以如何提供授课环境所需要的统一终端环境成为非常棘手的问题。而且，由于软件的不同，在云环境中，经常会出现需要综合合同，但学校所拥有的软件许可不承认在个人PC中的使用，这就必须考虑与个别软件商达成新的契约与协议的状况。

在这个流程中，校外环境中的教育学习支持相关系统，通过BYOD化以及VDI基础设施这样的云环境的配备，与教室环境和校内环境整合的可能性变高。一般来说，日本大学生课外的学习时间与美国学生相比有很大的差距，因此对教室环境、校内环境、校外环境进行整合，形成统一综合性的教育学习活动，也能对增加上课以外的学习时间做出贡献。

新一代基于学习分析的教育学习管理系统发展趋势

通过BYOD化和云化，大学的教育学习活动比以往更向着信息化发展，其结果使与教育学习活动相关联的各种数据都被服务器储存。特别要提到的是，由于教育学习环境中信息技术的有效利用以及CMS/LMS和桌面云的使用，大大提高了在物理世界中难以被观测的教师与学生的对话（互动）的可能性（如图2）。学校如何将各种数据储存并活用是教育学习活动改善和评价的关键，所以在谈论“学习分析”一词的同时全球各大学也开始着手研究具体的措施。

同时，为了使数据能够获得更有效的利用，依托教育学习活动互动的广大数据空间，大学数据库可以跨越学校之间的界限共享，将一所大学之前无法解决的各种各样的问题数据统计解析为基础知识库，从而产生智慧型的学习支援。而各大学在明确了自己的课题以及问题点的同时，还能产生凝练出自身特色的学术研究知识库。

另外，基于这一经验，这种信息基础建设除了作为各大学的改革举措之外，在国家教育相关的基础建设中，不会仅停留在高等教育，还有可能扩大到中等教育甚至终身教育。特别是鉴于现在大学入学考试多样化、就职的多样化，向以高等教育为目标的初等中等教育、终身教育的基础建设的支持工作在稳步进行着。