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基于深度学习的高职院校STEM学习管理系统评估

摘要为解决传统STEM教育系统存在的功能不完善、用户端体验不佳、设备性能不支持、系统安防不成熟的问题，江苏省在高职院校推行了一套基于深度学习的学习管理系统。该系统由知识存储模块、学生学习模块、教师教学模块、用户交互模块和效果评估模块组成，通过构建卷积神经网络模型，整合高职院校的教育资源，为学生提供个性化和智能化的应用服务和为教师提供教学反馈和建议。调查显示，该系统可以促进创新型教师培养和学生多元发展，有助于提升高职院校综合实力。未来，需要从加强移动学习支持、人工智能辅助、跨学科整合三个方面进一步完善该系统。

关键词深度学习；高职院校；职业教育；STEM学习管理系统

中图分类号G718.5文献标识码A文章编号1008-3219（2024）26-0060-08

一、高职院校学习管理系统存在的问题

（一）系统功能不完善

当前大部分高职学校学习管理系统软件功能较为单一，无法满足学校多样化的需求。例如，一些软件可能只提供了成绩管理、课程表查询等基本功能，而对于教学资源共享、在线学习等功能支持不足。教学资源匮乏，缺乏课件、题库、案例等丰富配套教学资源，无法满足教师的教学需求和学生的学习需求[3]。此外，一些系统学习追踪功能缺失，教师难以有效对学生的学习进行追踪和评估，无法及时了解学生的学习进度和学习情况，阻碍个性化教学的推进。

（二）用户端体验不佳

一些高职院校学习管理系统的界面设计不够人性化，操作复杂，信息查询和使用过程繁杂，响应速率慢，严重影响用户体验。同时，部分系统互动功能较弱，无法实现师生之间的实时互动、讨论和协作，影响了教学效果。用户体验不佳可能导致教师和学生在使用过程中遇到困难，影响系统的推广和应用。

（三）设备性能不支持

高职院校学习管理系统中可能包含多个功能性软件，不同软件可能采用不同的技术架构和数据标准，导致软件之间普遍存在兼容性问题，影响了数据共享和系统集成，多应用之间交互不流畅。同时，学习管理系统往往存在移动端支持不足的问题，学生或教师的移动端系统应用体验较差，许多功能无法在移动设备上使用。

（四）系统安防不成熟

为解决上述问题，学校学习管理系统的优化设计应充分考虑软件的功能、兼容性、用户体验、安全性等因素，并与开发商保持良好的沟通和合作，确保软件能够满足学校的实际需求。同时，学校也应加强对教师和学生的培训，提高他们对软件的使用能力和信息安全意识。

二、基于深度学习的高职院校STEM学习管理系统概念

（一）深度学习理论

深度学习是机器学习的一个分支，是一种以人工神经网络为架构，对资料进行表征学习的算法。自深度学习出现以来，它已成为许多领域尤其是计算机视觉和语音识别中的一部分。深度学习的概念源于人工神经网络的研究，含多个隐藏层的多层感知器就是一种深度学习结构。深度学习通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示属性类别或特征，以发现数据的分布式特征表示[5]。目前，深度学习技术理论主要包括神经网络算法、反向传播算法、模型压缩等研究方法，是一个非常复杂和庞大的领域，需要掌握多方面的知识和技能。本研究基于深度学习理论对高职院校STEM学习管理系统进行优化设计。

（二）STEM教育理念

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，其中科学在于认识世界、解释自然界的客观规律；技术和工程则是在尊重自然规律的基础上改造世界、实现对自然界的控制和利用、解决社会发展过程中遇到的难题；数学则是技术与工程学科的基础工具[6]。STEM课程重点是加强对学生四个方面的教育：一是科学素养，即运用科学知识、理解自然界并参与影响自然界的过程；二是技术素养，即使用、管理、理解和评价技术的能力；三是工程素养，即对技术工程设计与开发过程的理解；四是数学素养，即发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题的能力。

STEM教育理念有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式，它是一种重实践的跨学科教育理念，具有综合化、实践化、活动化的特点。其主要目的是培养具有创新能力的综合型人才，以提升国家的竞争力。

（三）STEM理念与高职教育的关系

当前，我国教育注重STEM教育理念的融合应用，教育理念与实践之间存在着密切的关系，两者相互促进、相互影响。首先，STEM理念强调科学、技术、工程和数学的融合，注重培养学生的实践能力和创新精神，这与高职教育的培养目标高度契合，可以更好地培养学生的实践能力和创新精神，提高学生的专业技术和综合素质。

其次，在高职院校的学习管理系统中，根据STEM理念进行系统教学功能优化，可以为高职学习管理系统提供新的教学方法和教学手段。强调实践教学和探究式学习模块，注重培养学生的创新能力