西(xī)安交大針對高(gāo)校課堂教學質量問題，從(cóng)内因和外因等角度開(kāi)展深入、系統研究，找出了影響課堂質量的三個(gè)核心要素——教師(shī)、學生(shēng)、教學管理，以及影響課堂教學質量的四個(gè)突出問題：

數據精準采集難

以往督導抽查、問卷調查的采集方式存在偏主觀、時效差、難覆蓋、難持續等問題，也很難實時準确采集擡頭率、到(dào)課率、師(shī)生(shēng)互動、師(shī)生(shēng)表情、教室場景等數據，考勤等教學管理有制度難落實；同時因涉及隐私保護、數據安全與跨部門(mén)共享的技(jì)術(shù)和制度壁壘，導緻管理部門(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(yī)、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(shēng)評教結果具有時空局限性和滞後性；學生(shēng)、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(dī)，無法精準發現具體課堂問題（如互動少、照(zhào)本宣科）和問題課堂（如“到(dào)課率低(dī)、擡頭率低(dī)、評分低(dī)”三低(dī)課堂、“單聲道”課堂）。因此，傳統評教方式在很大程度上(shàng)流于形式、評而難導，傷害公信力。

教師(shī)精準督導難

傳統随機(jī)抽查、片段式聽課的督導方式因精力和人力所限，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(shī)改進教學。

學生(shēng)精準幫扶難

“學生(shēng)去哪兒了？輔導員(yuán)、班主任應該怎麽辦？”長(cháng)期困擾學生(shēng)管理人員(yuán)。因精力有限，以往的人工(gōng)方式，難以對所有學生(shēng)的經濟狀況、師(shī)生(shēng)關系、學業(yè)進展、身心健康等進行逐一(yī)分析，并進行有針對的幫扶，導緻夜不歸宿、沉溺網絡、翹課打工(gōng)、性格怪異等失範行為(wèi)頻現，學生(shēng)退學、休學多(duō)發，嚴重影響學生(shēng)發展。

上(shàng)述四個(gè)問題具有基礎性、全局性特點，僅靠傳統的人工(gōng)經驗管理方式已很難解決，長(cháng)此以往，難以落實“以學生(shēng)和學習為(wèi)中心”的教育理念。

除此之外，《西(xī)安交通(tōng)大學創建中國(guó)特色世界一(yī)流本科教育行動方案》中提出了“品行養成、思維創新、知識傳授、能(néng)力培養”四位一(yī)體的人才培養體系，形成了提升人才培養能(néng)力的“四梁八柱”體系架構。

為(wèi)了實施好“四梁八柱”的人才培養體系，切實提高(gāo)教育教學質量和教育教學管理效率，西(xī)安交通(tōng)大學在全國(guó)高(gāo)校中率先研制出一(yī)套貫穿本科人才培養全過程、打通(tōng)各環節的教學質量實時監測大數據平台，将大數據、人工(gōng)智能(néng)技(jì)術(shù)紮紮實實運用到(dào)學校教育教學改革當中，成功破解課堂教學面臨的四大難題，為(wèi)我國(guó)提升人才培養質量、高(gāo)校“課堂革命”提供了切實可行的“交大方案”。

西(xī)交大的課堂改革本著(zhe)“問題導向、實證研究、成效評價、模式推廣”的思路(lù)，以高(gāo)等數學、大學物(wù)理、計算(suàn)機(jī)基礎等典型大面積基礎課為(wèi)實證對象，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促進模式。具體目标如下(xià)：

在全面梳理教育信息化發展曆程和應用成效的基礎上(shàng)，我們發現，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)力和質量。

為(wèi)此，西(xī)安交通(tōng)大學以改革評價體系和理念為(wèi)先導，以建設大數據平台和教學監控系統為(wèi)支撐，以推進基礎課教學質量建設為(wèi)抓手，以構建學業(yè)過程考核體系為(wèi)保障，創建提高(gāo)高(gāo)等學校課堂教學質量的模式機(jī)制和信息系統，開(kāi)展課堂質量影響因素、課堂質量評價體系、教學質量大數據采集與分析等研究和建設，最終建構涵蓋支持教學改革政策、教師(shī)教學信息大數據系統評價體系、教學模式和方法等要素在内的西(xī)安交通(tōng)大學教育教學質量大數據平台建設方案，形成“技(jì)術(shù)—制度—管理—服務”協調聯動的課堂教學良性運行和促進模式（圖1）。

圖1 教學質量提升新機(jī)制

西(xī)安交通(tōng)大學基于以上(shàng)的建設目标和建設思路(lù)，逐步開(kāi)展模式研究、平台開(kāi)發和實踐應用，促進新課堂建設和師(shī)生(shēng)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(xī)安交大要在如下(xià)幾個(gè)方面進行重點實現：

一(yī)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(lù)，自(zì)主設計開(kāi)發“物(wù)聯網+雲計算(suàn)”數據精準采集技(jì)術(shù)，采用RFID标簽（校園一(yī)卡通(tōng)）對學生(shēng)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(nián)将自(zì)動實時采集6000餘門(mén)次第一(yī)課堂數據（如師(shī)生(shēng)交流文本、視音(yīn)頻、評教等）和學生(shēng)成長(cháng)的第二課堂數據，年(nián)數據處理總量達6PB，并研制出不同業(yè)務系統之間的數據交換與共享接口，成功解決了數據來源廣泛、共享困難、動态實時采集等難題（圖3）。

圖3 第一(yī)課堂和第二課堂數據來源

通(tōng)過平台可以真實了解每天各個(gè)校區、各教學樓、各教室不同節次的學生(shēng)到(dào)課率，并可追蹤缺勤學生(shēng)的去向，從(cóng)教師(shī)、學院、課程等維度實時給出學生(shēng)到(dào)課率情況，精準回答“學生(shēng)喜歡上(shàng)什麽課、學生(shēng)去哪兒了”等問題，同時采用數據脫敏隐私保護技(jì)術(shù)，有效确保師(shī)生(shēng)信息安全。

二是實現“分類評測—多(duō)維排序—結果融合”的課堂教學評價方法。

學校經過多(duō)年(nián)來的深入調研、論證及科學分析，突破以往相(xiàng)對簡單的教學質量評價體系的局限性，依據理論、體育、藝術(shù)、醫(yī)學見(jiàn)習、實驗等多(duō)種課堂形式，建立了從(cóng)教學态度、内容、方法、效果等多(duō)維的教學質量評價指标體系；

基于2011年(nián)以來采集的學生(shēng)、同行、督導教學評價以及課堂視頻等4.1億條數據，針對評價文本，采用自(zì)然語言處理技(jì)術(shù)，挖掘評價意見(jiàn)與識别情感；針對評價數據，抽取評教指标要素；對視音(yīn)頻數據，采用大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(yī)步研制出多(duō)源多(duō)類評價密度分布的多(duō)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大類1626個(gè)問題課堂和12萬餘個(gè)具體課堂問題（如照(zhào)本宣科、知識陳舊(jiù)等），識别的準确率達88%，初步解決了課堂教學精準評價的難題。

三是建立問題驅動的督導機(jī)制，解決精準督導難題。

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

督導專家針對平台發現的問題通(tōng)過現場點評、課後還(hái)原、約談警示、遞進培訓、專家會(huì)診等個(gè)性化、持續化精準督導方式，指導、糾正課堂教學5397人次；同時開(kāi)展精彩課堂評選和名師(shī)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)作的效率和定位。

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

從(cóng)大數據中分析挖掘出涵蓋學業(yè)、社團、社交、消費(fèi)、上(shàng)網、作息六維特性，建立學生(shēng)精準畫(huà)像（圖4），引導和幫助學生(shēng)規劃大學生(shēng)涯。

圖4 學生(shēng)精準畫(huà)像

研制出學生(shēng)成績非參數檢驗特征線性預測模型、生(shēng)活行為(wèi)異常模式發現算(suàn)法、随機(jī)森林貧困生(shēng)識别方法，精準預測學業(yè)走勢、定位網絡沉溺與經濟困難等。

運用“教育+互聯網”的思想，西(xī)安交大實現了教學管理理論、質量評價體系、技(jì)術(shù)實現手段的綜合創新。

一(yī)是建立大數據驅動的采評督幫“四精模式”新課堂、新機(jī)制。

利用大數據技(jì)術(shù)與人機(jī)協同方式，建立“四精模式”新課堂：精準采集“聽診器(qì)”，實時采集教學狀态數據；精準評價“超聲儀”，科學評估教學質量存在問題；精準督導“理療儀”，及時指導教師(shī)改進内容方法；精準幫扶“導航儀”，個(gè)性引導學生(shēng)促進全面發展。促進教學管理的精細化、智慧化，建立了“技(jì)術(shù)-制度-管理-服務”協調聯動的課堂教學質量提升新機(jī)制。

二是建立基于教學大數據綜合分析的課堂質量評價指标體系和方法。

構建多(duō)類多(duō)維教學質量評價指标體系（圖5），利用深度學習與人工(gōng)智能(néng)技(jì)術(shù)，解決了從(cóng)文本、課堂視頻等多(duō)模态大數據中挖掘教學質量細粒度特征的難題，發現并進一(yī)步拓展能(néng)夠起到(dào)引領作用的課堂教學質量基本狀态數據監測74項，所提出的多(duō)源數據融合決策方法，實現了從(cóng)教學态度、内容、方法、效果和秩序5維核心指标的融合與權重計算(suàn)，克服了以前終結性評價數據來源單一(yī)、結果滞後、信度差等問題，實現了評價結果符合客觀實際的正态分布，突破了課堂精準評價難題。

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監測大數據平台。

運用“物(wù)聯網+雲計算(suàn)”技(jì)術(shù)，綜合采集與利用第一(yī)課堂考勤、視音(yīn)頻、評價，第二課堂學生(shēng)生(shēng)活、社交、招生(shēng)就(jiù)業(yè)等數據，實現了從(cóng)入學到(dào)畢業(yè)的全口徑、全過程大數據分析和應用，實現了教學質量管理從(cóng)模糊宏觀到(dào)量化精準，從(cóng)期中期末終結性評價到(dào)實時過程性評價，從(cóng)部分随機(jī)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)即時幫扶的四大轉變。

一(yī)是樹立“幫忙而不添亂、切實而不表面”的意識和定位。

既要充分認識、積極利用現代信息技(jì)術(shù)、大數據和人工(gōng)智能(néng)技(jì)術(shù)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方法，這是過去人工(gōng)很難甚至做不到(dào)的，也是高(gāo)等教育智慧化的必然趨勢；同時，更要明白(bái)技(jì)術(shù)服務于老師(shī)、學生(shēng)和管理人員(yuán)的基本道理，牢固樹立最終解決問題的還(hái)是師(shī)生(shēng)自(zì)己、“源于課堂、服務師(shī)生(shēng)”的基本觀點。

二是平台成功的關鍵在于建立“技(jì)術(shù)—制度—管理—服務”協調聯動的運行機(jī)制。

大數據平台為(wèi)我們打造“四精模式”新課堂提供了技(jì)術(shù)支撐，但與此同時，必須建立相(xiàng)關的管理和評價制度，否則技(jì)術(shù)平台隻能(néng)是一(yī)個(gè)展示系統，難以真正實現服務師(shī)生(shēng)、發展師(shī)生(shēng)的目的。

三是“一(yī)校一(yī)策、因地制宜”。

世界上(shàng)沒有兩所大學的管理模式是完全一(yī)樣的，大數據平台固然找出并實現了一(yī)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，然而在實際應用中，還(hái)是要結合各校的實際情況，借鑒思路(lù)和技(jì)術(shù)，因地制宜本地化。