西安交大針對高(gāo)校課堂教學(xué)質量問題，從內(nèi)因和(hé)外因等角度開展深入、系統研究，找出了影響課堂質量的(de)三個核心要素——教師、學(xué)生、教學(xué)管理(lǐ)，以及影響課堂教學(xué)質量的(de)四個突出問題：

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、時效差、難覆蓋、難持續等問題，也很難實時準确采集擡頭率、到課率、師生互動、師生表情、教室場景等數據，考勤等教學(xué)管理(lǐ)有制度難落實；同時因涉及隐私保護、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(xué)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(xué)生評教結果具有時空局限性和(hé)滞後性；學(xué)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)，無法精準發現具體課堂問題（如(rú)互動少、照本宣科）和(hé)問題課堂（如(rú)“到課率低(dī)、擡頭率低(dī)、評分低(dī)”三低(dī)課堂、“單聲道(dào)”課堂）。因此，傳統評教方式在很大程度上流于形式、評而難導，傷害公信力。

教師精準督導難

傳統随機抽查、片段式聽課的(de)督導方式因精力和(hé)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(xué)過程質量的(de)橫、縱向比較分析，導緻教學(xué)問題內(nèi)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(xué)。

學(xué)生精準幫扶難

“學(xué)生去(qù)哪兒了？輔導員、班主任應該怎麽辦？”長(cháng)期困擾學(xué)生管理(lǐ)人員。因精力有限，以往的(de)人工方式，難以對所有學(xué)生的(de)經濟狀況、師生關系、學(xué)業進展、身心健康等進行逐一(yī)分析，并進行有針對的(de)幫扶，導緻夜不歸宿、沉溺網絡、翹課打工、性格怪異等失範行為(wèi)頻現，學(xué)生退學(xué)、休學(xué)多發，嚴重影響學(xué)生發展。

上述四個問題具有基礎性、全局性特點，僅靠傳統的(de)人工經驗管理(lǐ)方式已很難解決，長(cháng)此以往，難以落實“以學(xué)生和(hé)學(xué)習為(wèi)中心”的(de)教育理(lǐ)念。

除此之外，《西安交通大學(xué)創建中國特色世界一(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、能力培養”四位一(yī)體的(de)人才培養體系，形成了提升人才培養能力的(de)“四梁八柱”體系架構。

為(wèi)了實施好“四梁八柱”的(de)人才培養體系，切實提高(gāo)教育教學(xué)質量和(hé)教育教學(xué)管理(lǐ)效率，西安交通大學(xué)在全國高(gāo)校中率先研制出一(yī)套貫穿本科人才培養全過程、打通各環節的(de)教學(xué)質量實時監測大數據平台，将大數據、人工智能技術紮紮實實運用到學(xué)校教育教學(xué)改革當中，成功破解課堂教學(xué)面臨的(de)四大難題，為(wèi)我國提升人才培養質量、高(gāo)校“課堂革命”提供了切實可(kě)行的(de)“交大方案”。

西交大的(de)課堂改革本着“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(xué)、大學(xué)物理(lǐ)、計算機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(de)課堂教學(xué)良性運行和(hé)促進模式。具體目标如(rú)下：

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

為(wèi)此，西安交通大學(xué)以改革評價體系和(hé)理(lǐ)念為(wèi)先導，以建設大數據平台和(hé)教學(xué)監控系統為(wèi)支撐，以推進基礎課教學(xué)質量建設為(wèi)抓手，以構建學(xué)業過程考核體系為(wèi)保障，創建提高(gāo)高(gāo)等學(xué)校課堂教學(xué)質量的(de)模式機制和(hé)信息系統，開展課堂質量影響因素、課堂質量評價體系、教學(xué)質量大數據采集與分析等研究和(hé)建設，最終建構涵蓋支持教學(xué)改革政策、教師教學(xué)信息大數據系統評價體系、教學(xué)模式和(hé)方法等要素在內(nèi)的(de)西安交通大學(xué)教育教學(xué)質量大數據平台建設方案，形成“技術—制度—管理(lǐ)—服務”協調聯動的(de)課堂教學(xué)良性運行和(hé)促進模式（圖1）。

圖1 教學(xué)質量提升新機制

西安交通大學(xué)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，促進新課堂建設和(hé)師生共同發展。整體框架如(rú)圖2所示。

圖2 整體框架

“四精模式”新課堂有如(rú)下特點：

在具體實現方面，西安交大要在如(rú)下幾個方面進行重點實現：

一(yī)是研制出“物聯網+雲計算”數據精準采集方法。

以“互聯網+教育”改革思路，自(zì)主設計開發“物聯網+雲計算”數據精準采集技術，采用RFID标簽（校園一(yī)卡通）對學(xué)生身份精準識别，并采集考勤、門禁、圖書借閱、活動簽到、社團活動、體測等數據。

每年(nián)将自(zì)動實時采集6000餘門次第一(yī)課堂數據（如(rú)師生交流文本、視(shì)音頻、評教等）和(hé)學(xué)生成長(cháng)的(de)第二課堂數據，年(nián)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(hé)第二課堂數據來源

通過平台可(kě)以真實了解每天各個校區、各教學(xué)樓、各教室不同節次的(de)學(xué)生到課率，并可(kě)追蹤缺勤學(xué)生的(de)去(qù)向，從教師、學(xué)院、課程等維度實時給出學(xué)生到課率情況，精準回答“學(xué)生喜歡上什麽課、學(xué)生去(qù)哪兒了”等問題，同時采用數據脫敏隐私保護技術，有效确保師生信息安全。

二是實現“分類評測—多維排序—結果融合”的(de)課堂教學(xué)評價方法。

學(xué)校經過多年(nián)來的(de)深入調研、論證及科學(xué)分析，突破以往相對簡單的(de)教學(xué)質量評價體系的(de)局限性，依據理(lǐ)論、體育、藝術、醫學(xué)見習、實驗等多種課堂形式，建立了從教學(xué)态度、內(nèi)容、方法、效果等多維的(de)教學(xué)質量評價指标體系；

基于2011年(nián)以來采集的(de)學(xué)生、同行、督導教學(xué)評價以及課堂視(shì)頻等4.1億條數據，針對評價文本，采用自(zì)然語言處理(lǐ)技術，挖掘評價意見與識别情感；針對評價數據，抽取評教指标要素；對視(shì)音頻數據，采用大數據深度學(xué)習與模式識别算法，分别從中挖掘出反映課堂教學(xué)質量的(de)細粒度特征（如(rú)教學(xué)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)步研制出多源多類評價密度分布的(de)多維指标排序算法，以及各維權重動态自(zì)适應調整的(de)結果融合方法，最終發現教學(xué)态度不端正、內(nèi)容不嚴謹、方法不适配、教學(xué)效果差、教學(xué)秩序亂等5大類1626個問題課堂和(hé)12萬餘個具體課堂問題（如(rú)照本宣科、知識陳舊(jiù)等），識别的(de)準确率達88%，初步解決了課堂教學(xué)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。

針對平台在教學(xué)的(de)态度、內(nèi)容、方法、效果等各分項指标自(zì)動發現的(de)問題課堂和(hé)課堂問題，學(xué)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。

督導專家針對平台發現的(de)問題通過現場點評、課後還原、約談警示、遞進培訓、專家會診等個性化、持續化精準督導方式，指導、糾正課堂教學(xué)5397人次；同時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。

四是刻畫學(xué)生畫像，實施個性化幫扶策略。

從大數據中分析挖掘出涵蓋學(xué)業、社團、社交、消費、上網、作息六維特性，建立學(xué)生精準畫像（圖4），引導和(hé)幫助學(xué)生規劃大學(xué)生涯。

圖4 學(xué)生精準畫像

研制出學(xué)生成績非參數檢驗特征線性預測模型、生活行為(wèi)異常模式發現算法、随機森林貧困生識别方法，精準預測學(xué)業走勢、定位網絡沉溺與經濟困難等。

運用“教育+互聯網”的(de)思想，西安交大實現了教學(xué)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(yī)是建立大數據驅動的(de)采評督幫“四精模式”新課堂、新機制。

利用大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”，實時采集教學(xué)狀态數據；精準評價“超聲儀”，科學(xué)評估教學(xué)質量存在問題；精準督導“理(lǐ)療儀”，及時指導教師改進內(nèi)容方法；精準幫扶“導航儀”，個性引導學(xué)生促進全面發展。促進教學(xué)管理(lǐ)的(de)精細化、智慧化，建立了“技術-制度-管理(lǐ)-服務”協調聯動的(de)課堂教學(xué)質量提升新機制。

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

構建多類多維教學(xué)質量評價指标體系（圖5），利用深度學(xué)習與人工智能技術，解決了從文本、課堂視(shì)頻等多模态大數據中挖掘教學(xué)質量細粒度特征的(de)難題，發現并進一(yī)步拓展能夠起到引領作用的(de)課堂教學(xué)質量基本狀态數據監測74項，所提出的(de)多源數據融合決策方法，實現了從教學(xué)态度、內(nèi)容、方法、效果和(hé)秩序5維核心指标的(de)融合與權重計算，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(de)正态分布，突破了課堂精準評價難題。

圖5 多類多維教學(xué)質量評價指标體系

三是首創教學(xué)質量實時監測大數據平台。

運用“物聯網+雲計算”技術，綜合采集與利用第一(yī)課堂考勤、視(shì)音頻、評價，第二課堂學(xué)生生活、社交、招生就業等數據，實現了從入學(xué)到畢業的(de)全口徑、全過程大數據分析和(hé)應用，實現了教學(xué)質量管理(lǐ)從模糊宏觀到量化精準，從期中期末終結性評價到實時過程性評價，從部分随機督導（過去(qù)不到全部課堂的(de)20%）到全面覆蓋，從事後幫扶到即時幫扶的(de)四大轉變。

一(yī)是樹立“幫忙而不添亂、切實而不表面”的(de)意識和(hé)定位。

既要充分認識、積極利用現代信息技術、大數據和(hé)人工智能技術的(de)極端重要性，幫助我們找出問題、找準問題，建立更加科學(xué)公正的(de)評價指标體系和(hé)方法，這是過去(qù)人工很難甚至做(zuò)不到的(de)，也是高(gāo)等教育智慧化的(de)必然趨勢；同時，更要明白技術服務于老師、學(xué)生和(hé)管理(lǐ)人員的(de)基本道(dào)理(lǐ)，牢固樹立最終解決問題的(de)還是師生自(zì)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。

大數據平台為(wèi)我們打造“四精模式”新課堂提供了技術支撐，但與此同時，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(yī)個展示系統，難以真正實現服務師生、發展師生的(de)目的(de)。

三是“一(yī)校一(yī)策、因地(dì)制宜”。

世界上沒有兩所大學(xué)的(de)管理(lǐ)模式是完全一(yī)樣的(de)，大數據平台固然找出并實現了一(yī)系列反映課堂教學(xué)的(de)共性問題、質量要素及其智能分析算法，然而在實際應用中，還是要結合各校的(de)實際情況，借鑒思路和(hé)技術，因地(dì)制宜本地(dì)化。