西安交大(dà)針對(duì)高(gāo)校課堂教學質量問題，從(cóng)内因和(hé)外(wài)因等角度開(kāi)展深入、系統研究，找出了(le)影響課堂質量的三個核心要素——教師、學生、教學管理(lǐ)，以及影響課堂教學質量的四個突出問題：

數據精準采集難

以往督導抽查、問卷調查的采集方式存在偏主觀、時(shí)效差、難覆蓋、難持續等問題，也(yě)很(hěn)難實時(shí)準确采集擡頭率、到(dào)課率、師生互動、師生表情、教室場景等數據，考勤等教學管理(lǐ)有制度難落實；同時(shí)因涉及隐私保護、數據安全與跨部門(mén)共享的技術和(hé)制度壁壘，導緻管理(lǐ)部門(mén)難以掌握真實學情。

課堂精準評價難

傳統問卷評教方式存在數據源單一、評教指标維度少且粒度粗、評教結果重宏觀輕細節，難以适應不同課堂類型；期中、期末終結性學生評教結果具有時(shí)空(kōng)局限性和(hé)滞後性；學生、同行、督導等多源評價數據難融合，導緻評教結果滞後片面模糊，信度低(dī)，無法精準發現(xiàn)具體課堂問題（如互動少、照本宣科）和(hé)問題課堂（如“到(dào)課率低(dī)、擡頭率低(dī)、評分低(dī)”三低(dī)課堂、“單聲道(dào)”課堂）。因此，傳統評教方式在很(hěn)大(dà)程度上(shàng)流于形式、評而難導，傷害公信力。

教師精準督導難

傳統随機抽查、片段式聽課的督導方式因精力和(hé)人力所限，往往偏重課堂紀律與外(wài)在表現(xiàn)，難以進行課堂教學過程質量的橫、縱向比較分析，導緻教學問題内涵抓不準，重督輕導，難以精準查擺問題并指導教師改進教學。

學生精準幫扶難

“學生去哪兒了(le)？輔導員、班主任應該怎麽辦？”長期困擾學生管理(lǐ)人員。因精力有限，以往的人工(gōng)方式，難以對(duì)所有學生的經濟狀況、師生關系、學業進展、身心健康等進行逐一分析，并進行有針對(duì)的幫扶，導緻夜不歸宿、沉溺網絡、翹課打工(gōng)、性格怪異等失範行爲頻現(xiàn)，學生退學、休學多發，嚴重影響學生發展。

上(shàng)述四個問題具有基礎性、全局性特點，僅靠傳統的人工(gōng)經驗管理(lǐ)方式已很(hěn)難解決，長此以往，難以落實“以學生和(hé)學習爲中心”的教育理(lǐ)念。

除此之外(wài)，《西安交通大(dà)學創建中國特色世界一流本科教育行動方案》中提出了(le)“品行養成、思維創新、知(zhī)識傳授、能(néng)力培養”四位一體的人才培養體系，形成了(le)提升人才培養能(néng)力的“四梁八柱”體系架構。

爲了(le)實施好(hǎo)“四梁八柱”的人才培養體系，切實提高(gāo)教育教學質量和(hé)教育教學管理(lǐ)效率，西安交通大(dà)學在全國高(gāo)校中率先研制出一套貫穿本科人才培養全過程、打通各環節的教學質量實時(shí)監測大(dà)數據平台，将大(dà)數據、人工(gōng)智能(néng)技術紮紮實實運用(yòng)到(dào)學校教育教學改革當中，成功破解課堂教學面臨的四大(dà)難題，爲我國提升人才培養質量、高(gāo)校“課堂革命”提供了(le)切實可行的“交大(dà)方案”。

西交大(dà)的課堂改革本着“問題導向、實證研究、成效評價、模式推廣”的思路，以高(gāo)等數學、大(dà)學物理(lǐ)、計(jì)算(suàn)機基礎等典型大(dà)面積基礎課爲實證對(duì)象，建立綜合研究方案，形成“構建指标—課堂試點—數據采集—狀态測評—反饋改進”的課堂教學良性運行和(hé)促進模式。具體目标如下(xià)：

在全面梳理(lǐ)教育信息化發展曆程和(hé)應用(yòng)成效的基礎上(shàng)，我們發現(xiàn)，教育信息化必須圍繞高(gāo)校人才培養的改革需求，主動服務并深度融入教育教學全過程，提升高(gāo)校人才培養能(néng)力和(hé)質量。

爲此，西安交通大(dà)學以改革評價體系和(hé)理(lǐ)念爲先導，以建設大(dà)數據平台和(hé)教學監控系統爲支撐，以推進基礎課教學質量建設爲抓手，以構建學業過程考核體系爲保障，創建提高(gāo)高(gāo)等學校課堂教學質量的模式機制和(hé)信息系統，開(kāi)展課堂質量影響因素、課堂質量評價體系、教學質量大(dà)數據采集與分析等研究和(hé)建設，最終建構涵蓋支持教學改革政策、教師教學信息大(dà)數據系統評價體系、教學模式和(hé)方法等要素在内的西安交通大(dà)學教育教學質量大(dà)數據平台建設方案，形成“技術—制度—管理(lǐ)—服務”協調聯動的課堂教學良性運行和(hé)促進模式（圖1）。

圖1 教學質量提升新機制

西安交通大(dà)學基于以上(shàng)的建設目标和(hé)建設思路，逐步開(kāi)展模式研究、平台開(kāi)發和(hé)實踐應用(yòng)，促進新課堂建設和(hé)師生共同發展。整體框架如圖2所示。

圖2 整體框架

“四精模式”新課堂有如下(xià)特點：

在具體實現(xiàn)方面，西安交大(dà)要在如下(xià)幾個方面進行重點實現(xiàn)：

一是研制出“物聯網+雲計(jì)算(suàn)”數據精準采集方法。

以“互聯網+教育”改革思路，自(zì)主設計(jì)開(kāi)發“物聯網+雲計(jì)算(suàn)”數據精準采集技術，采用(yòng)RFID标簽（校園一卡通）對(duì)學生身份精準識别，并采集考勤、門(mén)禁、圖書借閱、活動簽到(dào)、社團活動、體測等數據。

每年将自(zì)動實時(shí)采集6000餘門(mén)次第一課堂數據（如師生交流文(wén)本、視(shì)音(yīn)頻、評教等）和(hé)學生成長的第二課堂數據，年數據處理(lǐ)總量達6PB，并研制出不同業務系統之間的數據交換與共享接口，成功解決了(le)數據來(lái)源廣泛、共享困難、動态實時(shí)采集等難題（圖3）。

圖3 第一課堂和(hé)第二課堂數據來(lái)源

通過平台可以真實了(le)解每天各個校區(qū)、各教學樓、各教室不同節次的學生到(dào)課率，并可追蹤缺勤學生的去向，從(cóng)教師、學院、課程等維度實時(shí)給出學生到(dào)課率情況，精準回答(dá)“學生喜歡上(shàng)什(shén)麽課、學生去哪兒了(le)”等問題，同時(shí)采用(yòng)數據脫敏隐私保護技術，有效确保師生信息安全。

二是實現(xiàn)“分類評測—多維排序—結果融合”的課堂教學評價方法。

學校經過多年來(lái)的深入調研、論證及科學分析，突破以往相對(duì)簡單的教學質量評價體系的局限性，依據理(lǐ)論、體育、藝術、醫(yī)學見習、實驗等多種課堂形式，建立了(le)從(cóng)教學态度、内容、方法、效果等多維的教學質量評價指标體系；

基于2011年以來(lái)采集的學生、同行、督導教學評價以及課堂視(shì)頻等4.1億條數據，針對(duì)評價文(wén)本，采用(yòng)自(zì)然語言處理(lǐ)技術，挖掘評價意見與識别情感；針對(duì)評價數據，抽取評教指标要素；對(duì)視(shì)音(yīn)頻數據，采用(yòng)大(dà)數據深度學習與模式識别算(suàn)法，分别從(cóng)中挖掘出反映課堂教學質量的細粒度特征（如教學态度是否飽滿、語言邏輯是否清晰、儀表儀态是否得體等），進一步研制出多源多類評價密度分布的多維指标排序算(suàn)法，以及各維權重動态自(zì)适應調整的結果融合方法，最終發現(xiàn)教學态度不端正、内容不嚴謹、方法不适配、教學效果差、教學秩序亂等5大(dà)類1626個問題課堂和(hé)12萬餘個具體課堂問題（如照本宣科、知(zhī)識陳舊等），識别的準确率達88%，初步解決了(le)課堂教學精準評價的難題。

三是建立問題驅動的督導機制，解決精準督導難題。

針對(duì)平台在教學的态度、内容、方法、效果等各分項指标自(zì)動發現(xiàn)的問題課堂和(hé)課堂問題，學校建立專職督導團隊和(hé)教師發展中心，構建校、院、系三級立體交叉的督導機制。

督導專家針對(duì)平台發現(xiàn)的問題通過現(xiàn)場點評、課後還原、約談警示、遞進培訓、專家會(huì)診等個性化、持續化精準督導方式，指導、糾正課堂教學5397人次；同時(shí)開(kāi)展精彩課堂評選和(hé)名師培育，形成“評價、引導、反饋、提高(gāo)”的督導閉環，提高(gāo)精準督導工(gōng)作(zuò)的效率和(hé)定位。

四是刻畫(huà)學生畫(huà)像，實施個性化幫扶策略。

從(cóng)大(dà)數據中分析挖掘出涵蓋學業、社團、社交、消費、上(shàng)網、作(zuò)息六維特性，建立學生精準畫(huà)像（圖4），引導和(hé)幫助學生規劃大(dà)學生涯。

圖4 學生精準畫(huà)像

研制出學生成績非參數檢驗特征線性預測模型、生活行爲異常模式發現(xiàn)算(suàn)法、随機森林(lín)貧困生識别方法，精準預測學業走勢、定位網絡沉溺與經濟困難等。

運用(yòng)“教育+互聯網”的思想，西安交大(dà)實現(xiàn)了(le)教學管理(lǐ)理(lǐ)論、質量評價體系、技術實現(xiàn)手段的綜合創新。

一是建立大(dà)數據驅動的采評督幫“四精模式”新課堂、新機制。

利用(yòng)大(dà)數據技術與人機協同方式，建立“四精模式”新課堂：精準采集“聽診器”，實時(shí)采集教學狀态數據；精準評價“超聲儀”，科學評估教學質量存在問題；精準督導“理(lǐ)療儀”，及時(shí)指導教師改進内容方法；精準幫扶“導航儀”，個性引導學生促進全面發展。促進教學管理(lǐ)的精細化、智慧化，建立了(le)“技術-制度-管理(lǐ)-服務”協調聯動的課堂教學質量提升新機制。

二是建立基于教學大(dà)數據綜合分析的課堂質量評價指标體系和(hé)方法。

構建多類多維教學質量評價指标體系（圖5），利用(yòng)深度學習與人工(gōng)智能(néng)技術，解決了(le)從(cóng)文(wén)本、課堂視(shì)頻等多模态大(dà)數據中挖掘教學質量細粒度特征的難題，發現(xiàn)并進一步拓展能(néng)夠起到(dào)引領作(zuò)用(yòng)的課堂教學質量基本狀态數據監測74項，所提出的多源數據融合決策方法，實現(xiàn)了(le)從(cóng)教學态度、内容、方法、效果和(hé)秩序5維核心指标的融合與權重計(jì)算(suàn)，克服了(le)以前終結性評價數據來(lái)源單一、結果滞後、信度差等問題，實現(xiàn)了(le)評價結果符合客觀實際的正态分布，突破了(le)課堂精準評價難題。

圖5 多類多維教學質量評價指标體系

三是首創教學質量實時(shí)監測大(dà)數據平台。

運用(yòng)“物聯網+雲計(jì)算(suàn)”技術，綜合采集與利用(yòng)第一課堂考勤、視(shì)音(yīn)頻、評價，第二課堂學生生活、社交、招生就業等數據，實現(xiàn)了(le)從(cóng)入學到(dào)畢業的全口徑、全過程大(dà)數據分析和(hé)應用(yòng)，實現(xiàn)了(le)教學質量管理(lǐ)從(cóng)模糊宏觀到(dào)量化精準，從(cóng)期中期末終結性評價到(dào)實時(shí)過程性評價，從(cóng)部分随機督導（過去不到(dào)全部課堂的20%）到(dào)全面覆蓋，從(cóng)事(shì)後幫扶到(dào)即時(shí)幫扶的四大(dà)轉變。

一是樹立“幫忙而不添亂、切實而不表面”的意識和(hé)定位。

既要充分認識、積極利用(yòng)現(xiàn)代信息技術、大(dà)數據和(hé)人工(gōng)智能(néng)技術的極端重要性，幫助我們找出問題、找準問題，建立更加科學公正的評價指标體系和(hé)方法，這(zhè)是過去人工(gōng)很(hěn)難甚至做不到(dào)的，也(yě)是高(gāo)等教育智慧化的必然趨勢；同時(shí)，更要明(míng)白(bái)技術服務于老(lǎo)師、學生和(hé)管理(lǐ)人員的基本道(dào)理(lǐ)，牢固樹立最終解決問題的還是師生自(zì)己、“源于課堂、服務師生”的基本觀點。

二是平台成功的關鍵在于建立“技術—制度—管理(lǐ)—服務”協調聯動的運行機制。

大(dà)數據平台爲我們打造“四精模式”新課堂提供了(le)技術支撐，但(dàn)與此同時(shí)，必須建立相關的管理(lǐ)和(hé)評價制度，否則技術平台隻能(néng)是一個展示系統，難以真正實現(xiàn)服務師生、發展師生的目的。

三是“一校一策、因地制宜”。

世界上(shàng)沒有兩所大(dà)學的管理(lǐ)模式是完全一樣的，大(dà)數據平台固然找出并實現(xiàn)了(le)一系列反映課堂教學的共性問題、質量要素及其智能(néng)分析算(suàn)法，然而在實際應用(yòng)中，還是要結合各校的實際情況，借鑒思路和(hé)技術，因地制宜本地化。