西安交大針對(duì)高校課堂教學(xué)質量問題，從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核心要素——教師、學(xué)生、教學(xué)管理，以及影響課堂教學(xué)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技術和制度壁壘，導緻管理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、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滞後(hòu)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(hòu)片面(miàn)模糊，信度低，無法精準發(fā)現具體課堂問題（如互動少、照本宣科）和問題課堂（如“到課率低、擡頭率低、評分低”三低課堂、“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(jìn)行課堂教學(xué)過(guò)程質量的橫、縱向(xiàng)比較分析，導緻教學(xué)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(jìn)教學(xué)。

學(xué)生精準幫扶難

“學(xué)生去哪兒了？輔導員、班主任應該怎麼(me)辦？”長(cháng)期困擾學(xué)生管理人員。因精力有限，以往的人工方式，難以對(duì)所有學(xué)生的經(jīng)濟狀況、師生關系、學(xué)業進(jìn)展、身心健康等進(jìn)行逐一分析，并進(jìn)行有針對(duì)的幫扶，導緻夜不歸宿、沉溺網絡、翹課打工、性格怪異等失範行爲頻現，學(xué)生退學(xué)、休學(xué)多發(fā)，嚴重影響學(xué)生發(fā)展。

上述四個問題具有基礎性、全局性特點，僅靠傳統的人工經(jīng)驗管理方式已很難解決，長(cháng)此以往，難以落實“以學(xué)生和學(xué)習爲中心”的教育理念。

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

爲了實施好(hǎo)“四梁八柱”的人才培養體系，切實提高教育教學(xué)質量和教育教學(xué)管理效率，西安交通大學(xué)在全國(guó)高校中率先研制出一套貫穿本科人才培養全過(guò)程、打通各環節的教學(xué)質量實時監測大數據平台，將(jiāng)大數據、人工智能(néng)技術紮紮實實運用到學(xué)校教育教學(xué)改革當中，成(chéng)功破解課堂教學(xué)面(miàn)臨的四大難題，爲我國(guó)提升人才培養質量、高校“課堂革命”提供了切實可行的“交大方案”。

西交大的課堂改革本著(zhe)“問題導向(xiàng)、實證研究、成(chéng)效評價、模式推廣”的思路，以高等數學(xué)、大學(xué)物理、計算機基礎等典型大面(miàn)積基礎課爲實證對(duì)象，建立綜合研究方案，形成(chéng)“構建指标—課堂試點—數據采集—狀态測評—反饋改進(jìn)”的課堂教學(xué)良性運行和促進(jìn)模式。具體目标如下：

在全面(miàn)梳理教育信息化發(fā)展曆程和應用成(chéng)效的基礎上，我們發(fā)現，教育信息化必須圍繞高校人才培養的改革需求，主動服務并深度融入教育教學(xué)全過(guò)程，提升高校人才培養能(néng)力和質量。

爲此，西安交通大學(xué)以改革評價體系和理念爲先導，以建設大數據平台和教學(xué)監控系統爲支撐，以推進(jìn)基礎課教學(xué)質量建設爲抓手，以構建學(xué)業過(guò)程考核體系爲保障，創建提高高等學(xué)校課堂教學(xué)質量的模式機制和信息系統，開(kāi)展課堂質量影響因素、課堂質量評價體系、教學(xué)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(xué)改革政策、教師教學(xué)信息大數據系統評價體系、教學(xué)模式和方法等要素在内的西安交通大學(xué)教育教學(xué)質量大數據平台建設方案，形成(chéng)“技術—制度—管理—服務”協調聯動的課堂教學(xué)良性運行和促進(jìn)模式（圖1）。

圖1 教學(xué)質量提升新機制

西安交通大學(xué)基于以上的建設目标和建設思路，逐步開(kāi)展模式研究、平台開(kāi)發(fā)和實踐應用，促進(jìn)新課堂建設和師生共同發(fā)展。整體框架如圖2所示。

圖2 整體框架

“四精模式”新課堂有如下特點：

在具體實現方面(miàn)，西安交大要在如下幾個方面(miàn)進(jìn)行重點實現：

一是研制出“物聯網+雲計算”數據精準采集方法。

以“互聯網+教育”改革思路，自主設計開(kāi)發(fā)“物聯網+雲計算”數據精準采集技術，采用RFID标簽（校園一卡通）對(duì)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。

每年將(jiāng)自動實時采集6000餘門次第一課堂數據（如師生交流文本、視音頻、評教等）和學(xué)生成(chéng)長(cháng)的第二課堂數據，年數據處理總量達6PB，并研制出不同業務系統之間的數據交換與共享接口，成(chéng)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 第一課堂和第二課堂數據來源

通過(guò)平台可以真實了解每天各個校區、各教學(xué)樓、各教室不同節次的學(xué)生到課率，并可追蹤缺勤學(xué)生的去向(xiàng)，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)生喜歡上什麼(me)課、學(xué)生去哪兒了”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”的課堂教學(xué)評價方法。

學(xué)校經(jīng)過(guò)多年來的深入調研、論證及科學(xué)分析，突破以往相對(duì)簡單的教學(xué)質量評價體系的局限性，依據理論、體育、藝術、醫學(xué)見習、實驗等多種(zhǒng)課堂形式，建立了從教學(xué)态度、内容、方法、效果等多維的教學(xué)質量評價指标體系；

基于2011年以來采集的學(xué)生、同行、督導教學(xué)評價以及課堂視頻等4.1億條數據，針對(duì)評價文本，采用自然語言處理技術，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)質量的細粒度特征（如教學(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(jìn)一步研制出多源多類評價密度分布的多維指标排序算法，以及各維權重動态自适應調整的結果融合方法，最終發(fā)現教學(xué)态度不端正、内容不嚴謹、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12萬餘個具體課堂問題（如照本宣科、知識陳舊等），識别的準确率達88%，初步解決了課堂教學(xué)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(xué)的态度、内容、方法、效果等各分項指标自動發(fā)現的問題課堂和課堂問題，學(xué)校建立專職督導團隊和教師發(fā)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(fā)現的問題通過(guò)現場點評、課後(hòu)還(hái)原、約談警示、遞進(jìn)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(xué)5397人次；同時開(kāi)展精彩課堂評選和名師培育，形成(chéng)“評價、引導、反饋、提高”的督導閉環，提高精準督導工作的效率和定位。

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(chéng)績非參數檢驗特征線性預測模型、生活行爲異常模式發(fā)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(jīng)濟困難等。

運用“教育+互聯網”的思想，西安交大實現了教學(xué)管理理論、質量評價體系、技術實現手段的綜合創新。

一是建立大數據驅動的采評督幫“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“理療儀”，及時指導教師改進(jìn)内容方法；精準幫扶“導航儀”，個性引導學(xué)生促進(jìn)全面(miàn)發(fā)展。促進(jìn)教學(xué)管理的精細化、智慧化，建立了“技術-制度-管理-服務”協調聯動的課堂教學(xué)質量提升新機制。

二是建立基于教學(xué)大數據綜合分析的課堂質量評價指标體系和方法。

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(néng)技術，解決了從文本、課堂視頻等多模态大數據中挖掘教學(xué)質量細粒度特征的難題，發(fā)現并進(jìn)一步拓展能(néng)夠起(qǐ)到引領作用的課堂教學(xué)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，實現了從教學(xué)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，克服了以前終結性評價數據來源單一、結果滞後(hòu)、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課堂考勤、視音頻、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)到畢業的全口徑、全過(guò)程大數據分析和應用，實現了教學(xué)質量管理從模糊宏觀到量化精準，從期中期末終結性評價到實時過(guò)程性評價，從部分随機督導（過(guò)去不到全部課堂的20%）到全面(miàn)覆蓋，從事(shì)後(hòu)幫扶到即時幫扶的四大轉變。

一是樹立“幫忙而不添亂、切實而不表面(miàn)”的意識和定位。

既要充分認識、積極利用現代信息技術、大數據和人工智能(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(xué)公正的評價指标體系和方法，這(zhè)是過(guò)去人工很難甚至做不到的，也是高等教育智慧化的必然趨勢；同時，更要明白技術服務于老師、學(xué)生和管理人員的基本道(dào)理，牢固樹立最終解決問題的還(hái)是師生自己、“源于課堂、服務師生”的基本觀點。

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

大數據平台爲我們打造“四精模式”新課堂提供了技術支撐，但與此同時，必須建立相關的管理和評價制度，否則技術平台隻能(néng)是一個展示系統，難以真正實現服務師生、發(fā)展師生的目的。

三是“一校一策、因地制宜”。

世界上沒(méi)有兩(liǎng)所大學(xué)的管理模式是完全一樣(yàng)的，大數據平台固然找出并實現了一系列反映課堂教學(xué)的共性問題、質量要素及其智能(néng)分析算法，然而在實際應用中，還(hái)是要結合各校的實際情況，借鑒思路和技術，因地制宜本地化。