智能课程思政教学素材管理系统的设计与研发

刘伟 钟艳 宾强 肖宇辉 伍嘉晖

摘要：青年大学生是国家和民族的希望与未来，开展思想政治教育对于培养德才兼备的社会主义建设者和接班人具有非常重要的意义。在专业课程的教学过程中合理融入课程思政是对传统思想政治教育的有力补充，而一款功能完善、简单易用的智能课程思政教学素材管理系统可以更好地服务于课程思政。该文设计并研发一套智能课程思政教学素材管理系统，系统实现了素材展示、素材管理、素材智能推荐、素材自动爬取、自动提取素材标签等功能，有助于专业课教师更好地管理、整合和运用课程思政教学素材，进而更加高效地开展课程思政工作。

关键词：课程思政;信息管理系统;网络爬虫;标签提取;智能推荐

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）31-0082-03

1 引言

青年大学生肩负着国家和民族的希望和未来，如何更好地开展高校思想政治教育工作，培养德才兼备、又红又专的建设者和接班人，不仅仅是专职思想政治理论课教师，更是所有高校教师需要认真思索和考虑的一个重要问题。2016年12月，习近平在全国高校思想政治工作会议上指出：要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。2017年2月，中共中央、国务院印发《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》，明确指出：充分发掘和运用各学科蕴含的思想政治教育资源，健全高校课堂教学管理办法[1-2]。2019年8月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》，提出要“建成一批课程思政示范高校，推出一批课程思政示范课程，选树一批课程思政教学名师和团队，建设一批高校课程思政教学研究示范中心。”。2020年5月，教育部发布《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确了课程思政建设的总体目标和重点内容，并提出课程思政建设要在所有高校、所有学科专业全面推进。如何开展课程思政，如何将专业课程与思政教育相结合，已经成为当前高等教育的一个核心关注点[3-4]。

高質量课程思政工作的开展离不开高质量的课程思政素材。随着大量思政素材的快速积累和使用人数的急剧增加，给传统的课程思政教学素材管理工作带来了巨大挑战，而信息技术的运用可以让课程思政达到一个新的高度。为了更加高效地结合专业课程来开展课程思政，很多高校和机构开发了一些课程思政素材库或者素材管理系统，主要用于收集和整理课程思政资源[5-6]。例如：天津大学材料科学与工程学院建立了Web网页版的课程思政素材库，通过“时代楷模与身边榜样”“材料人的光荣使命”等栏目，将材料学专业知识与思政教育相结合;陕西工业职业技术学院马克思主义学院通过搭建思政网络服务信息系统来实现思政资源的共享;新华网也推出了“新华思政——全国高校课程思政教学资源服务平台”为全国高校教师提供了一体化的思政教学服务平台。但是，目前已有的课程思政库或课程思政教学素材管理系统的主要功能集中在对教学素材的管理，缺乏自动爬取素材、分析素材内容、推荐素材等智能化功能。因此，设计并研发一套智能课程思政教学素材管理系统具有十分重要的实用价值。

2 智能课程思政教学素材管理系统的分析与设计

当前一些已研发的课程思政教学素材管理系统虽然满足了课程思政教学素材管理的基本需求，但是存在使用流程烦琐、素材收集和整理需要消耗大量人力和时间、缺少用户使用行为分析等一系列问题。在广泛参考类似系统的基础上，本文所开发的系统对基本功能进行进一步的扩展，提供课程思政教学素材智能爬取、定时任务、思政标签自动提取、思政素材智能推荐等功能，有助于专业课教师更好地开展课程思政，进而提高备课效率、降低教学成本。系统不仅考虑到素材管理的便利性，同时更加注重教师用户在获取素材时的操作体验，可以更好地助力课程思政的开展。

智能课程思政教学素材管理系统所面向的使用人群主要包括普通教师用户和系统管理员。普通教师用户在注册并登录智能课程思政教学素材管理系统后，可以查看文本、图片和视频等不同类型的素材，同时还提供了收藏素材、上传素材、下载素材以及对素材进行点评等功能。系统管理员可以对素材进行审核、设置定时任务、管理思政素材以及启动系统爬虫。

智能课程思政教学素材管理系统的功能模块结构图如图1所示。

智能课程思政教学素材管理系统的核心和特色功能如下：

1）思政素材智能推荐：在用户登录成功后，系统采用基于物品的协同过滤算法根据用户的喜好向用户推荐感兴趣的素材。如果用户为首次登录，或暂未收藏和评论素材，则系统自动推荐热度最高的思政素材。

2） 思政素材智能爬取：管理员在登录后可以选择指定的爬虫并设置爬取关键词和爬取素材条数，还通过设置定时任务的值来控制网页爬虫功能的开启与关闭，也可以直接运行爬虫在指定网站上抓取课程思政素材。

3） 素材标签自动提取：管理员在对文本类型的素材进行审核时，系统将自动从文本中提取关键字并创建对应的文本标签。

4） 素材信息统计分析：管理员登录后，系统将以图表的形式展示素材统计素材信息，包括素材类型统计、素材数量统计和素材评论统计等信息。

5） 思政元素自动聚合：系统可以根据思政素材之间的关系自动构建思政元素关联结构图，从而自动聚合一组相关的思政元素。

根据系统的需求分析报告和功能模块结构设计方案，同时充分考虑到与主流浏览器的兼容性，结合Web界面设计原则开发出本系统的界面原型。系统选用MySQL开源关系型数据库，并使用Navicat Premium 12工具进行可视化数据库管理。系统数据库的设计满足第3范式的要求，核心数据库表包括用户信息表、素材信息表、收藏表、评论表和爬虫信息表等。

3 智能课程思政教学素材管理系统的实现

在智能课程思政教学素材管理系统的实现过程中使用了较为成熟的技术框架体系。服务器端选用了主流编程语言Java，采用SpringBoot免配置的框架体系与MyBatis进行开发;前端页面的呈现部分选择了当前主流前端框架Vue，同时还选用了各类功能完备的组件库，包括Element UI、v-charts图表等。此外，部分智能功能通过Python语言来实现，运用丰富的Python第三方库来简化开发流程。系统的技术体系结构如图2所示。

系统实现了在分析与设计阶段确定的全部功能，下面选取部分核心功能进行介绍。

1） 思政素材的智能爬取功能

课程思政教学素材智能爬取和定时任务设置是本系统的核心功能之一。系统在传统人工录入素材的基础上实现了通过爬虫自动爬取素材，素材的自动收集和录入可以大幅减轻系统管理员的工作，提高思政教学素材入库的效率。系统管理员可以通过选择不同的爬虫类型来确定需要爬取的素材类型，同时还可以设定爬取时所需要的关键词以及需要爬取素材的数量。系统管理员也可以打开定时任务设置，依次设置好年、月、日、时、分和秒等相关参数并保存，系统将会根据系统管理员所设定的时间执行爬虫程序。可以在服务器压力相对较小时爬取思政素材，提高爬取效率[7]。思政素材爬蟲信息设置界面如图3所示。

2） 文本素材标签的自动提取功能

对于用户上传的文字素材或者爬虫抓取的文字素材，系统可以自动对文本进行分析并且提取对应的文本标签。该功能基于TF-IDF算法[8]实现，首先获取待提取关键词的文本，对文本进行中文分词处理，对分词后生成的文本进行去停用词操作，然后将得到的文本转化为词频矩阵，再为词频矩阵中的每个词加上对应的权重（即TF*IDF），最后得到TF-IDF矩阵。在此基础上，还可以通过自定义思政词库对文本标签进行判断。系统在读取10个候选关键词后，按照从低到高的优先级顺序依次判断是否存在于思政词库中，如果存在则提升该词的优先级，最终通过双端队列得到该文本素材对应的5个核心关键词。系统管理员可以在审核素材时对自动提取的标签进行人工复查，添加更合适的标签，同时删除一些不是特别恰当的标签，进而提高标签分类的准确性。文本素材标签智能提取的页面截图如图4所示。

3） 思政素材的智能推荐功能

为了给教师用户提供更加人性化的功能，同时提高用户获取优质素材的效率，本系统采用基于物品的协同过滤算法为用户推荐可能感兴趣的素材[9]。在系统中，首先会计算各素材之间的相似度，然后根据计算所得的相似度来进行推荐，为用户推荐与所下载或收藏的素材相似度比较高的其他素材信息。如果用户第一次登录系统，则会直接向用户推荐当前热度最高（访问次数最多）的素材。思政素材智能推荐可以针对不同的用户推荐可能感兴趣的素材，从而达到“千人千面”的效果。通过优化素材查找流程，可以在一定程度上提高用户查找思政素材的效率。推荐结果将显示在系统首页，如图5所示。

4 结束语

作为为党和国家培养建设者和接班人的高等院校，需要在开展专业知识教育的同时融入思想政治教育。在专业课程的教学过程中，教师在传授专业知识的同时，充分挖掘其中所蕴含的思想、道德、政治教育要素，并通过与教学内容的融合，引导学生实现人文素养的内化和道德情操的提升，从人生观、世界观、价值观、道德观、法制观等多个维度开展思想政治教育，为实现中华民族伟大复兴培养德才兼备的人才，具有非常重要的意义和价值。

智能课程思政教学素材管理系统的研发将有助于专业课教师更好地获取、整理和使用课程思政教学素材，一款功能完善、简单易用的智能课程思政教学素材管理系统可以更好地服务于课程思政。本文设计并研发了智能课程思政教学素材管理系统，系统集素材管理、素材展示、素材智能爬取、智能推荐素材、自动提取素材标签等功能为一体，为高校教育工作者们提供了一条连接思政教育与专业教学的纽带。在后续的工作中，将对已有的推荐算法进行改进，提高素材的推荐质量和推荐效率。此外，还将开发对应的微信小程序，方便用户随时随地查询、收集和使用思政教学素材。

参考文献：

[1] 王向明，戚雯泾.强化思想理论教育 积极进行价值引领——学习贯彻《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》[J].思想政治工作研究，2017（4）：4-6.

[2] 王光彦.充分发挥高校各门课程思想政治教育功能[J].中国大学教学，2017（10）：4-7.

[3] 高德毅，宗爱东.从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系[J].中国高等教育，2017（1）：43-46.

[4] 余江涛，王文起，徐晏清.专业教师实践“课程思政”的逻辑及其要领——以理工科课程为例[J].学校党建与思想教育，2018（1）：64-66.

[5] 杨娜.高校思想政治理论课素材数据库建设基本思路探讨[J].江西电力职业技术学院学报，2018，31（2）：117-118.

[6] 蒙静.基于计算机技术的高职学生课程思政网络服务信息系统研究[J].微型电脑应用，2021，37（7）：131-133.

[7] 李文华.基于Python的网络爬虫系统的设计与实现分析[J].内江科技，2021，42（2）：58-59，26.

[8] 张贤亮，张尤赛.基于TF-IDF算法的分层搜索引擎设计[J].计算机与数字工程，2021，49（3）：456-461.

[9] 梁家富.基于协同过滤的商品个性化推荐算法应用研究[J].河北软件职业技术学院学报，2020，22（4）：22-25，41.

【通联编辑：代影】

收稿日期：2021-03-20

基金项目：湖南省教育科学“十三五”规划课题——面向课程思政的计算机类课程教学改革探索与研究（项目编号：XJK20BGD038）;湖南省普通高等学校课程思政建设研究项目（改革实践类）——融合课程思政的“算法分析与设计”课程教学改革与实践（项目编号：HNKCSZ-2020-0262）

作者简介：刘伟（1982—），男，湖南双峰人，副教授，高级工程师，硕士生导师，博士，主要研究方向为软件工程、数据挖掘和知识工程。