西安交大針對(duì)高校課堂教學(xué)質(zhì)量問題，從內(nèi)因和外因等角度開展深入、系統(tǒng)研究，找出了影響課堂質(zhì)量的三個(gè)核心要素——教師、學(xué)生、教學(xué)管理，以及影響課堂教學(xué)質(zhì)量的四個(gè)突出問題：

數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集難

以往督導(dǎo)抽查、問卷調(diào)查的采集方式存在偏主觀、時(shí)效差、難覆蓋、難持續(xù)等問題，也很難實(shí)時(shí)準(zhǔn)確采集抬頭率、到課率、師生互動(dòng)、師生表情、教室場(chǎng)景等數(shù)據(jù)，考勤等教學(xué)管理有制度難落實(shí)；同時(shí)因涉及隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)安全與跨部門共享的技術(shù)和制度壁壘，導(dǎo)致管理部門難以掌握真實(shí)學(xué)情。

課堂精準(zhǔn)評(píng)價(jià)難

傳統(tǒng)問卷評(píng)教方式存在數(shù)據(jù)源單一、評(píng)教指標(biāo)維度少且粒度粗、評(píng)教結(jié)果重宏觀輕細(xì)節(jié)，難以適應(yīng)不同課堂類型；期中、期末終結(jié)性學(xué)生評(píng)教結(jié)果具有時(shí)空局限性和滯后性；學(xué)生、同行、督導(dǎo)等多源評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)難融合，導(dǎo)致評(píng)教結(jié)果滯后片面模糊，信度低，無法精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)具體課堂問題（如互動(dòng)少、照本宣科）和問題課堂（如“到課率低、抬頭率低、評(píng)分低”三低課堂、“單聲道”課堂）。因此，傳統(tǒng)評(píng)教方式在很大程度上流于形式、評(píng)而難導(dǎo)，傷害公信力。

教師精準(zhǔn)督導(dǎo)難

傳統(tǒng)隨機(jī)抽查、片段式聽課的督導(dǎo)方式因精力和人力所限，往往偏重課堂紀(jì)律與外在表現(xiàn)，難以進(jìn)行課堂教學(xué)過程質(zhì)量的橫、縱向比較分析，導(dǎo)致教學(xué)問題內(nèi)涵抓不準(zhǔn)，重督輕導(dǎo)，難以精準(zhǔn)查擺問題并指導(dǎo)教師改進(jìn)教學(xué)。

學(xué)生精準(zhǔn)幫扶難

“學(xué)生去哪兒了？輔導(dǎo)員、班主任應(yīng)該怎么辦？”長(zhǎng)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(jì)狀況、師生關(guān)系、學(xué)業(yè)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(dǎo)致夜不歸宿、沉溺網(wǎng)絡(luò)、翹課打工、性格怪異等失范行為頻現(xiàn)，學(xué)生退學(xué)、休學(xué)多發(fā)，嚴(yán)重影響學(xué)生發(fā)展。

上述四個(gè)問題具有基礎(chǔ)性、全局性特點(diǎn)，僅靠傳統(tǒng)的人工經(jīng)驗(yàn)管理方式已很難解決，長(zhǎng)此以往，難以落實(shí)“以學(xué)生和學(xué)習(xí)為中心”的教育理念。

除此之外，《西安交通大學(xué)創(chuàng)建中國(guó)特色世界一流本科教育行動(dòng)方案》中提出了“品行養(yǎng)成、思維創(chuàng)新、知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)”四位一體的人才培養(yǎng)體系，形成了提升人才培養(yǎng)能力的“四梁八柱”體系架構(gòu)。

為了實(shí)施好“四梁八柱”的人才培養(yǎng)體系，切實(shí)提高教育教學(xué)質(zhì)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(yǎng)全過程、打通各環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，將大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)扎扎實(shí)實(shí)運(yùn)用到學(xué)校教育教學(xué)改革當(dāng)中，成功破解課堂教學(xué)面臨的四大難題，為我國(guó)提升人才培養(yǎng)質(zhì)量、高?！罢n堂革命”提供了切實(shí)可行的“交大方案”。

西交大的課堂改革本著“問題導(dǎo)向、實(shí)證研究、成效評(píng)價(jià)、模式推廣”的思路，以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等典型大面積基礎(chǔ)課為實(shí)證對(duì)象，建立綜合研究方案，形成“構(gòu)建指標(biāo)—課堂試點(diǎn)—數(shù)據(jù)采集—狀態(tài)測(cè)評(píng)—反饋改進(jìn)”的課堂教學(xué)良性運(yùn)行和促進(jìn)模式。具體目標(biāo)如下：

在全面梳理教育信息化發(fā)展歷程和應(yīng)用成效的基礎(chǔ)上，我們發(fā)現(xiàn)，教育信息化必須圍繞高校人才培養(yǎng)的改革需求，主動(dòng)服務(wù)并深度融入教育教學(xué)全過程，提升高校人才培養(yǎng)能力和質(zhì)量。

為此，西安交通大學(xué)以改革評(píng)價(jià)體系和理念為先導(dǎo)，以建設(shè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)和教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)為支撐，以推進(jìn)基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量建設(shè)為抓手，以構(gòu)建學(xué)業(yè)過程考核體系為保障，創(chuàng)建提高高等學(xué)校課堂教學(xué)質(zhì)量的模式機(jī)制和信息系統(tǒng)，開展課堂質(zhì)量影響因素、課堂質(zhì)量評(píng)價(jià)體系、教學(xué)質(zhì)量大數(shù)據(jù)采集與分析等研究和建設(shè)，最終建構(gòu)涵蓋支持教學(xué)改革政策、教師教學(xué)信息大數(shù)據(jù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系、教學(xué)模式和方法等要素在內(nèi)的西安交通大學(xué)教育教學(xué)質(zhì)量大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案，形成“技術(shù)—制度—管理—服務(wù)”協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)的課堂教學(xué)良性運(yùn)行和促進(jìn)模式（圖1）。

圖1 教學(xué)質(zhì)量提升新機(jī)制

西安交通大學(xué)基于以上的建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)思路，逐步開展模式研究、平臺(tái)開發(fā)和實(shí)踐應(yīng)用，促進(jìn)新課堂建設(shè)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(diǎn)：

在具體實(shí)現(xiàn)方面，西安交大要在如下幾個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)：

一是研制出“物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算”數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集方法。

以“互聯(lián)網(wǎng)+教育”改革思路，自主設(shè)計(jì)開發(fā)“物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算”數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集技術(shù)，采用RFID標(biāo)簽（校園一卡通）對(duì)學(xué)生身份精準(zhǔn)識(shí)別，并采集考勤、門禁、圖書借閱、活動(dòng)簽到、社團(tuán)活動(dòng)、體測(cè)等數(shù)據(jù)。

每年將自動(dòng)實(shí)時(shí)采集6000余門次第一課堂數(shù)據(jù)（如師生交流文本、視音頻、評(píng)教等）和學(xué)生成長(zhǎng)的第二課堂數(shù)據(jù)，年數(shù)據(jù)處理總量達(dá)6PB，并研制出不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換與共享接口，成功解決了數(shù)據(jù)來源廣泛、共享困難、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)采集等難題（圖3）。

圖3 第一課堂和第二課堂數(shù)據(jù)來源

通過平臺(tái)可以真實(shí)了解每天各個(gè)校區(qū)、各教學(xué)樓、各教室不同節(jié)次的學(xué)生到課率，并可追蹤缺勤學(xué)生的去向，從教師、學(xué)院、課程等維度實(shí)時(shí)給出學(xué)生到課率情況，精準(zhǔn)回答“學(xué)生喜歡上什么課、學(xué)生去哪兒了”等問題，同時(shí)采用數(shù)據(jù)脫敏隱私保護(hù)技術(shù)，有效確保師生信息安全。

二是實(shí)現(xiàn)“分類評(píng)測(cè)—多維排序—結(jié)果融合”的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)方法。

學(xué)校經(jīng)過多年來的深入調(diào)研、論證及科學(xué)分析，突破以往相對(duì)簡(jiǎn)單的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的局限性，依據(jù)理論、體育、藝術(shù)、醫(yī)學(xué)見習(xí)、實(shí)驗(yàn)等多種課堂形式，建立了從教學(xué)態(tài)度、內(nèi)容、方法、效果等多維的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；

基于2011年以來采集的學(xué)生、同行、督導(dǎo)教學(xué)評(píng)價(jià)以及課堂視頻等4.1億條數(shù)據(jù)，針對(duì)評(píng)價(jià)文本，采用自然語(yǔ)言處理技術(shù)，挖掘評(píng)價(jià)意見與識(shí)別情感；針對(duì)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，抽取評(píng)教指標(biāo)要素；對(duì)視音頻數(shù)據(jù)，采用大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)與模式識(shí)別算法，分別從中挖掘出反映課堂教學(xué)質(zhì)量的細(xì)粒度特征（如教學(xué)態(tài)度是否飽滿、語(yǔ)言邏輯是否清晰、儀表儀態(tài)是否得體等），進(jìn)一步研制出多源多類評(píng)價(jià)密度分布的多維指標(biāo)排序算法，以及各維權(quán)重動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整的結(jié)果融合方法，最終發(fā)現(xiàn)教學(xué)態(tài)度不端正、內(nèi)容不嚴(yán)謹(jǐn)、方法不適配、教學(xué)效果差、教學(xué)秩序亂等5大類1626個(gè)問題課堂和12萬余個(gè)具體課堂問題（如照本宣科、知識(shí)陳舊等），識(shí)別的準(zhǔn)確率達(dá)88%，初步解決了課堂教學(xué)精準(zhǔn)評(píng)價(jià)的難題。

三是建立問題驅(qū)動(dòng)的督導(dǎo)機(jī)制，解決精準(zhǔn)督導(dǎo)難題。

針對(duì)平臺(tái)在教學(xué)的態(tài)度、內(nèi)容、方法、效果等各分項(xiàng)指標(biāo)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的問題課堂和課堂問題，學(xué)校建立專職督導(dǎo)團(tuán)隊(duì)和教師發(fā)展中心，構(gòu)建校、院、系三級(jí)立體交叉的督導(dǎo)機(jī)制。

督導(dǎo)專家針對(duì)平臺(tái)發(fā)現(xiàn)的問題通過現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)評(píng)、課后還原、約談警示、遞進(jìn)培訓(xùn)、專家會(huì)診等個(gè)性化、持續(xù)化精準(zhǔn)督導(dǎo)方式，指導(dǎo)、糾正課堂教學(xué)5397人次；同時(shí)開展精彩課堂評(píng)選和名師培育，形成“評(píng)價(jià)、引導(dǎo)、反饋、提高”的督導(dǎo)閉環(huán)，提高精準(zhǔn)督導(dǎo)工作的效率和定位。

四是刻畫學(xué)生畫像，實(shí)施個(gè)性化幫扶策略。

從大數(shù)據(jù)中分析挖掘出涵蓋學(xué)業(yè)、社團(tuán)、社交、消費(fèi)、上網(wǎng)、作息六維特性，建立學(xué)生精準(zhǔn)畫像（圖4），引導(dǎo)和幫助學(xué)生規(guī)劃大學(xué)生涯。

圖4 學(xué)生精準(zhǔn)畫像

研制出學(xué)生成績(jī)非參數(shù)檢驗(yàn)特征線性預(yù)測(cè)模型、生活行為異常模式發(fā)現(xiàn)算法、隨機(jī)森林貧困生識(shí)別方法，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)學(xué)業(yè)走勢(shì)、定位網(wǎng)絡(luò)沉溺與經(jīng)濟(jì)困難等。

運(yùn)用“教育+互聯(lián)網(wǎng)”的思想，西安交大實(shí)現(xiàn)了教學(xué)管理理論、質(zhì)量評(píng)價(jià)體系、技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段的綜合創(chuàng)新。

一是建立大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的采評(píng)督幫“四精模式”新課堂、新機(jī)制。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)與人機(jī)協(xié)同方式，建立“四精模式”新課堂：精準(zhǔn)采集“聽診器”，實(shí)時(shí)采集教學(xué)狀態(tài)數(shù)據(jù)；精準(zhǔn)評(píng)價(jià)“超聲儀”，科學(xué)評(píng)估教學(xué)質(zhì)量存在問題；精準(zhǔn)督導(dǎo)“理療儀”，及時(shí)指導(dǎo)教師改進(jìn)內(nèi)容方法；精準(zhǔn)幫扶“導(dǎo)航儀”，個(gè)性引導(dǎo)學(xué)生促進(jìn)全面發(fā)展。促進(jìn)教學(xué)管理的精細(xì)化、智慧化，建立了“技術(shù)-制度-管理-服務(wù)”協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)的課堂教學(xué)質(zhì)量提升新機(jī)制。

二是建立基于教學(xué)大數(shù)據(jù)綜合分析的課堂質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法。

構(gòu)建多類多維教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（圖5），利用深度學(xué)習(xí)與人工智能技術(shù)，解決了從文本、課堂視頻等多模態(tài)大數(shù)據(jù)中挖掘教學(xué)質(zhì)量細(xì)粒度特征的難題，發(fā)現(xiàn)并進(jìn)一步拓展能夠起到引領(lǐng)作用的課堂教學(xué)質(zhì)量基本狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)74項(xiàng)，所提出的多源數(shù)據(jù)融合決策方法，實(shí)現(xiàn)了從教學(xué)態(tài)度、內(nèi)容、方法、效果和秩序5維核心指標(biāo)的融合與權(quán)重計(jì)算，克服了以前終結(jié)性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來源單一、結(jié)果滯后、信度差等問題，實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)結(jié)果符合客觀實(shí)際的正態(tài)分布，突破了課堂精準(zhǔn)評(píng)價(jià)難題。

圖5 多類多維教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

三是首創(chuàng)教學(xué)質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

運(yùn)用“物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算”技術(shù)，綜合采集與利用第一課堂考勤、視音頻、評(píng)價(jià)，第二課堂學(xué)生生活、社交、招生就業(yè)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了從入學(xué)到畢業(yè)的全口徑、全過程大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)質(zhì)量管理從模糊宏觀到量化精準(zhǔn)，從期中期末終結(jié)性評(píng)價(jià)到實(shí)時(shí)過程性評(píng)價(jià)，從部分隨機(jī)督導(dǎo)（過去不到全部課堂的20%）到全面覆蓋，從事后幫扶到即時(shí)幫扶的四大轉(zhuǎn)變。

一是樹立“幫忙而不添亂、切實(shí)而不表面”的意識(shí)和定位。

既要充分認(rèn)識(shí)、積極利用現(xiàn)代信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的極端重要性，幫助我們找出問題、找準(zhǔn)問題，建立更加科學(xué)公正的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法，這是過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(shì)；同時(shí)，更要明白技術(shù)服務(wù)于老師、學(xué)生和管理人員的基本道理，牢固樹立最終解決問題的還是師生自己、“源于課堂、服務(wù)師生”的基本觀點(diǎn)。

二是平臺(tái)成功的關(guān)鍵在于建立“技術(shù)—制度—管理—服務(wù)”協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)的運(yùn)行機(jī)制。

大數(shù)據(jù)平臺(tái)為我們打造“四精模式”新課堂提供了技術(shù)支撐，但與此同時(shí)，必須建立相關(guān)的管理和評(píng)價(jià)制度，否則技術(shù)平臺(tái)只能是一個(gè)展示系統(tǒng)，難以真正實(shí)現(xiàn)服務(wù)師生、發(fā)展師生的目的。

三是“一校一策、因地制宜”。

世界上沒有兩所大學(xué)的管理模式是完全一樣的，大數(shù)據(jù)平臺(tái)固然找出并實(shí)現(xiàn)了一系列反映課堂教學(xué)的共性問題、質(zhì)量要素及其智能分析算法，然而在實(shí)際應(yīng)用中，還是要結(jié)合各校的實(shí)際情況，借鑒思路和技術(shù)，因地制宜本地化。