西安交大(dà)針對(duì)高(gāo)校課堂教學質量問題，從内因和(hé)外因等角度開展深入、系統研究，找出了(le)影(yǐng)響課堂質量的(de)三個(gè)核心要素——教師、學生、教學管理(lǐ)，以及影(yǐng)響課堂教學質量的(de)四個(gè)突出問題：

數據精準采集難

以往督導抽查、問卷調查的(de)采集方式存在偏主觀、時(shí)效差、難覆蓋、難持續等問題，也(yě)很難實時(shí)準确采集擡頭率、到課率、師生互動、師生表情、教室場(chǎng)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、數據安全與跨部門共享的(de)技術和(hé)制度壁壘，導緻管理(lǐ)部門難以掌握真實學情。

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)空局限性和(hé)滞後性；學生、同行、督導等多(duō)源評價數據難融合，導緻評教結果滞後片面模糊，信度低，無法精準發現具體課堂問題（如互動少、照(zhào)本宣科）和(hé)問題課堂（如“到課率低、擡頭率低、評分(fēn)低”三低課堂、“單聲道”課堂）。因此，傳統評教方式在很大(dà)程度上流于形式、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(tīng)課的(de)督導方式因精力和(hé)人(rén)力所限，往往偏重課堂紀律與外在表現，難以進行課堂教學過程質量的(de)橫、縱向比較分(fēn)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(ér)了(le)？輔導員(yuán)、班主任應該怎麽辦？”長(cháng)期困擾學生管理(lǐ)人(rén)員(yuán)。因精力有限，以往的(de)人(rén)工方式，難以對(duì)所有學生的(de)經濟狀況、師生關系、學業進展、身心健康等進行逐一分(fēn)析，并進行有針對(duì)的(de)幫扶，導緻夜不歸宿、沉溺網絡、翹課打工、性格怪異等失範行爲頻(pín)現，學生退學、休學多(duō)發，嚴重影(yǐng)響學生發展。

上述四個(gè)問題具有基礎性、全局性特點，僅靠傳統的(de)人(rén)工經驗管理(lǐ)方式已很難解決，長(cháng)此以往，難以落實“以學生和(hé)學習(xí)爲中心”的(de)教育理(lǐ)念。

除此之外，《西安交通(tōng)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、知識傳授、能力培養”四位一體的(de)人(rén)才培養體系，形成了(le)提升人(rén)才培養能力的(de)“四梁八柱”體系架構。

爲了(le)實施好“四梁八柱”的(de)人(rén)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(tōng)大(dà)學在全國高(gāo)校中率先研制出一套貫穿本科人(rén)才培養全過程、打通(tōng)各環節的(de)教學質量實時(shí)監測大(dà)數據平台，将大(dà)數據、人(rén)工智能技術紮紮實實運用(yòng)到學校教育教學改革當中，成功破解課堂教學面臨的(de)四大(dà)難題，爲我國提升人(rén)才培養質量、高(gāo)校“課堂革命”提供了(le)切實可(kě)行的(de)“交大(dà)方案”。

西交大(dà)的(de)課堂改革本著(zhe)“問題導向、實證研究、成效評價、模式推廣”的(de)思路，以高(gāo)等數學、大(dà)學物(wù)理(lǐ)、計算(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(de)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(huà)發展曆程和(hé)應用(yòng)成效的(de)基礎上，我們發現，教育信息化(huà)必須圍繞高(gāo)校人(rén)才培養的(de)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(rén)才培養能力和(hé)質量。

爲此，西安交通(tōng)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(de)模式機制和(hé)信息系統，開展課堂質量影(yǐng)響因素、課堂質量評價體系、教學質量大(dà)數據采集與分(fēn)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(de)西安交通(tōng)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(de)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(tōng)大(dà)學基于以上的(de)建設目标和(hé)建設思路，逐步開展模式研究、平台開發和(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：

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

一是研制出“物(wù)聯網+雲計算(suàn)”數據精準采集方法。

以“互聯網+教育”改革思路，自主設計開發“物(wù)聯網+雲計算(suàn)”數據精準采集技術，采用(yòng)RFID标簽（校園一卡通(tōng)）對(duì)學生身份精準識别，并采集考勤、門禁、圖書(shū)借閱、活動簽到、社團活動、體測等數據。

每年将自動實時(shí)采集6000餘門次第一課堂數據（如師生交流文本、視音(yīn)頻(pín)、評教等）和(hé)學生成長(cháng)的(de)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(de)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(tōng)過平台可(kě)以真實了(le)解每天各個(gè)校區(qū)、各教學樓、各教室不同節次的(de)學生到課率，并可(kě)追蹤缺勤學生的(de)去向，從教師、學院、課程等維度實時(shí)給出學生到課率情況，精準回答(dá)“學生喜歡上什(shén)麽課、學生去哪兒(ér)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“分(fēn)類評測—多(duō)維排序—結果融合”的(de)課堂教學評價方法。

學校經過多(duō)年來(lái)的(de)深入調研、論證及科學分(fēn)析，突破以往相對(duì)簡單的(de)教學質量評價體系的(de)局限性，依據理(lǐ)論、體育、藝術、醫學見習(xí)、實驗等多(duō)種課堂形式，建立了(le)從教學态度、内容、方法、效果等多(duō)維的(de)教學質量評價指标體系；

基于2011年以來(lái)采集的(de)學生、同行、督導教學評價以及課堂視頻(pín)等4.1億條數據，針對(duì)評價文本，采用(yòng)自然語言處理(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)視音(yīn)頻(pín)數據，采用(yòng)大(dà)數據深度學習(xí)與模式識别算(suàn)法，分(fēn)别從中挖掘出反映課堂教學質量的(de)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(de)體等），進一步研制出多(duō)源多(duō)類評價密度分(fēn)布的(de)多(duō)維指标排序算(suàn)法，以及各維權重動态自适應調整的(de)結果融合方法，最終發現教學态度不端正、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(gè)問題課堂和(hé)12萬餘個(gè)具體課堂問題（如照(zhào)本宣科、知識陳舊(jiù)等），識别的(de)準确率達88%，初步解決了(le)課堂教學精準評價的(de)難題。

三是建立問題驅動的(de)督導機制，解決精準督導難題。

針對(duì)平台在教學的(de)态度、内容、方法、效果等各分(fēn)項指标自動發現的(de)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(de)督導機制。

督導專家針對(duì)平台發現的(de)問題通(tōng)過現場(chǎng)點評、課後還(hái)原、約談警示、遞進培訓、專家會診等個(gè)性化(huà)、持續化(huà)精準督導方式，指導、糾正課堂教學5397人(rén)次；同時(shí)開展精彩課堂評選和(hé)名師培育，形成“評價、引導、反饋、提高(gāo)”的(de)督導閉環，提高(gāo)精準督導工作的(de)效率和(hé)定位。

四是刻畫(huà)學生畫(huà)像，實施個(gè)性化(huà)幫扶策略。

從大(dà)數據中分(fēn)析挖掘出涵蓋學業、社團、社交、消費、上網、作息六維特性，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(de)思想，西安交大(dà)實現了(le)教學管理(lǐ)理(lǐ)論、質量評價體系、技術實現手段的(de)綜合創新。

一是建立大(dà)數據驅動的(de)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(rén)機協同方式，建立“四精模式”新課堂：精準采集“聽(tīng)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(gè)性引導學生促進全面發展。促進教學管理(lǐ)的(de)精細化(huà)、智慧化(huà)，建立了(le)“技術-制度-管理(lǐ)-服務”協調聯動的(de)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(fēn)析的(de)課堂質量評價指标體系和(hé)方法。

構建多(duō)類多(duō)維教學質量評價指标體系（圖5），利用(yòng)深度學習(xí)與人(rén)工智能技術，解決了(le)從文本、課堂視頻(pín)等多(duō)模态大(dà)數據中挖掘教學質量細粒度特征的(de)難題，發現并進一步拓展能夠起到引領作用(yòng)的(de)課堂教學質量基本狀态數據監測74項，所提出的(de)多(duō)源數據融合決策方法，實現了(le)從教學态度、内容、方法、效果和(hé)秩序5維核心指标的(de)融合與權重計算(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，實現了(le)評價結果符合客觀實際的(de)正态分(fēn)布，突破了(le)課堂精準評價難題。

圖5 多(duō)類多(duō)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(wù)聯網+雲計算(suàn)”技術，綜合采集與利用(yòng)第一課堂考勤、視音(yīn)頻(pín)、評價，第二課堂學生生活、社交、招生就業等數據，實現了(le)從入學到畢業的(de)全口徑、全過程大(dà)數據分(fēn)析和(hé)應用(yòng)，實現了(le)教學質量管理(lǐ)從模糊宏觀到量化(huà)精準，從期中期末終結性評價到實時(shí)過程性評價，從部分(fēn)随機督導（過去不到全部課堂的(de)20%）到全面覆蓋，從事後幫扶到即時(shí)幫扶的(de)四大(dà)轉變。

一是樹立“幫忙而不添亂、切實而不表面”的(de)意識和(hé)定位。

既要充分(fēn)認識、積極利用(yòng)現代信息技術、大(dà)數據和(hé)人(rén)工智能技術的(de)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(de)評價指标體系和(hé)方法，這(zhè)是過去人(rén)工很難甚至做(zuò)不到的(de)，也(yě)是高(gāo)等教育智慧化(huà)的(de)必然趨勢；同時(shí)，更要明(míng)白技術服務于老師、學生和(hé)管理(lǐ)人(rén)員(yuán)的(de)基本道理(lǐ)，牢固樹立最終解決問題的(de)還(hái)是師生自己、“源于課堂、服務師生”的(de)基本觀點。

二是平台成功的(de)關鍵在于建立“技術—制度—管理(lǐ)—服務”協調聯動的(de)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，但與此同時(shí)，必須建立相關的(de)管理(lǐ)和(hé)評價制度，否則技術平台隻能是一個(gè)展示系統，難以真正實現服務師生、發展師生的(de)目的(de)。

三是“一校一策、因地制宜”。

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