1、课堂教学质量大数据监测平台 西安交通大学 郑庆华 2016年 11月 “十三五”高等教育科学研究规划重大课题 一、研制背景及目的 二、设计理念及技术实现 三、实际应用成效 目 录 本项目从影响课堂教学质量的外因、内因（教师主体和学生客体）和技术手段等多个角度深入系统地分析当前面临的问题。 外因： 受大环境功利主义影响，大学 难以专心致志、聚精会神地办教育 。 为应对排名和评估，高校 重显性指标，轻内涵品质，重科研轻教学， 造成教学中心地位严重偏离，课堂教学质量和秩序严重受损。 内因： 教师主体：教师的职业素养和教学能力。 学生客体：受“应试教育”和“网络数字化”的影响。 技术手段 : 尚未建立
2、 起目标导向、过程可控，能对来自学生、督导、同行专家、管理人员甚至开放学习者等的课堂教学质量 大数据监测与分析系统 。 课堂教学是人才培养的主阵地 ， 占 70%以上的资源投入 。 其质量受： 一、 研究背景及目的 重知识传授，轻人格养成，缺人文情怀 重技巧，轻思想，重课堂，轻实践 重标准答案，轻求异创新，读书少，美国大学生的阅读量为 500页 800页 /周，而中国大学生不到 100页 /周 重个人绩效，轻团队协作，重优秀学生，轻问题学生 课堂 教学存在的问题 国内外研究现状： 加州大学洛杉矶分校（ UCLA）副校长 Cindy Fan教授： “ 单声道 ” 的课堂教学模式是掣肘一流本科教育
3、质量的最大短板 。 课堂教学 “ 五重境界 ” ：沉默 (Silence)， 回答 (Answer)， 互动交流 (Dialogue)， 提问质疑 (Critical)和辩论 （Debate） 。 中国一流大学与世界一流大学的质量差距很可能就在“ 单声道 ” 的课堂教学模式上 。 一、 研究背景及目的 研究对象： 针对普通高校的课堂教学质量问题，从内因 (教师、学生 )和外因等角度开展深入、系统研究，研制一套面向课堂教学质量的大数据采集、分析与评价系统。 影响课堂教学质量的内外部因素： 社会环境，价值观 校园文化 5 7 3 1 6 2 条件及资源投入 4 8 评教体系、奖惩办法 职业素养、师
4、德水平、育人观念 教学能力、经验和水平 学习目标、价值取向 学习兴趣、评价体系 教学方法和手段 一、 研究背景及目的 一、研制背景及目的 二、设计理念及技术实现 三、实际应用成效 目 录 01 02 04 03 “四位一体” 的教育质量观 具备扎实的基础知识和深入系统的专业知识 ； 知识 具备运用所学知识解决实际问题的方法和能力 ； 能力 具备强烈的责任感 、 事业心和担当精神 。 境界 具备不断进取的创新意识和思维； 思维 2 PART 设计理念： 正确的质量观 + 有效的技术 PART 提升人才培养质量的总体思路 “四位一体”的培养目标 一流的生源 大类培养方案 （通识教育 +宽口径专业）
5、 一流的师资 夯 实 综 合 基 础 强 化 实 践 创 新 加 强 国 际 联 培 拓 展 综 合 素 质 目标驱动，过程可控的精细化、规范化、信息化管理平台 PART 2 基本思路： 成人 + 成才，抓秩序，促内涵 PART 2 8 项工程 生源质量提升工程 名师、名课 、名教材 建设工程 创意 、 创新 、 创业（三创）平台建设工程 学科 /专业 经典 文献集建设工程 学生双向国际交流、双学位推进工程 研究生 “三助一辅 ”体系建设工程 教学条件改善工程 大学生文化素质教育工程 5 7 3 1 6 2 4 8 举措： “双一流计划” 1.6亿元人才培养 8大工程 PART 2 实施 教育
6、教学质量提升行动计划 1. 使命教育：品行养成 弘扬社会主义核心价值观 ，西迁精神 ， 将百年交大的文化和西迁精神融入到师生的血脉之中 。 2.践行 “ 四个一百 ” ， 厚实人文素养 阅读 100本经典 ， 聆听 100场报告 ， 认识 100名老师 ， 参加 100场活动 ， 将其纳入课外八学分考核体系 。 3.名家名师投入教学 邀请国家级 、 省级教学名师和青年教师一起研讨如何实现卓越教学 。 4.课堂教学质量综合评价 开展启发式 、 互动式 、 研讨式教学 ， 严肃教学秩序 ， 建立品行 、知识 、 能力多维度的质量评价与监控体系 。 PART 2 5.规范管理 ， 精细服务 ， 营造
7、良好氛围 认真梳理问题 ， 实现精细化 、 规范化 、 个性化精准服务 。 图书馆 24小时开放 。 6.褒扬尊师重教 ， 追求卓越教学 开展教师评优活动 ， 营造尊师重教 、 追求卓越教学的良好氛围 ， 出台 “ 教师乐教 ” 的激励政策 。 7.科教融合 ， 校企合作 ， 协同育人 与龙头企业 、 科研院所合作创办 “ 菁英班 ” ， 打破门户界限 ，以研促学 ， 知行合一 。 8.践行 “ 体育精神 ” ， 为祖国健康工作 50年 实施 教育教学质量提升行动计划 PART 2 加强基础课、核心课质量建设 开展基础课、核心课质量建设，瞄准国内引领地位 选派教师到 UCB培训 正在制定 基础
8、课教师评价考核发展办法 顶层设计 1、基层教学组织与团队建设 2、教师进修与培训 3、大班授课，小班辅导 4、第三方命题与评测 5、建立过程累加式评价体系 。 主要措施 研究目标 提高课堂教学质量的总体设计 模糊宏观 量化精准 每学期制 常态持续 部分随机 全面覆盖 事后评价 实时动态 实现四大转变 学校本科教育五项重点工作之一 技术支撑： 课堂教学质量实时监测系统 地位 ： 西北高校最快超算系统 运算速率 ： 122.79万亿次 /秒 计算节点 ： 双路刀片 *110台 异构节点 ： GPU机架 *2 计算网络 ： 56Gbps FDR 全线速 管理 网络 ：万兆交换 存储系统 ： 总计 3
9、40TB， 5GB/s高带宽 基础平台：建立 122万亿次高性能云平台 数据采集的真实性、实时性、权威性问题； 来自学生评教、督导评教、同行评教、管理人员巡教等多源数据的权重比例、融合计算与结果排序问题； 评教结果的实际应用问题。 （二）平台设计及功能 当前综合评教面临的问题： 1. 服务学生 2. 服务教师 3. 服务督导专家 4. 服务校 、 院领导和管理部门 随堂在线评教，实时查看评教结果 及时温馨提示 /警示 手机查看评教结果、建议及教学班级出勤情况； 精准定位问题，横纵比较找差距，改进教学。 实时采集每堂课的到课率、抬头率 精准督导，采集电子证据 帮助老师改进教学，通过视频录像重现
10、课堂 教学 实景， 实现质量问题的准确定位和 精准督导 。 通过数据统计、图表分析，提供教学情况、教学质量的量化分析，对比分析，趋势分析； 科学、客观评价教学质量，表彰先进，鞭策落后，淘汰不合格，客观公正处理教学事故 。 根本目标：提升教学管理与服务水平 平台设计及功能 Input 数据来源 学生评教数据 督导评价数据 同行评议数据 教管检查数据 一卡通刷卡数据 课堂视频数据 Output 典型场景 课堂教学 课堂考勤 图书馆门禁借阅 食堂刷卡 宿舍出入 超市消费 技术手段 聚类分析 相关性分析 回归分析 多源数据融合 深度学习 序列模式挖掘 应 用 量化教学质量 教学精准督导 教管数据分析
11、教学过程预警 教学管理辅助 学生学习预警 解决方案：通过技术手段对海量数据进行采集 处理 关联分析 应用 基于“物联网 +云计算”技术的智慧教室管理，实时统计学生出勤率，教师到课率。课堂教学的全程录制。 解决数据精准采集问题 ，从而严肃教学秩序。 考勤数据： 每天约 187,726条，每周约 1,314,083条。 课堂录像数据： 目前采集的教室约 110个， 全程实时录制；同时 每堂课截取 12张 采样 照 ， 每天约 6,870张 （ 600MB） ，每周 4.8万张 约 4GB，每学期约 80GB。 核心技术 1： 课堂教学数据的实时准确采集 评教数据采集： 自 2011年至今 2200
12、余门课程共计 8067万条 序号 数据项 数据源 数据量 备注 1 学院考勤统计 考勤服务系统 5535 （ 2015-09-07 2016-11-21） 2 课程考勤统计 99767 （ 2015-09-11 2016-11-21） 3 学生考勤 1787270 （ 2015-09-07 2016-11-21） 4 学生课表 教务系统 4679868 （ 2016-2017年第 一 学期） 5 教学班课表 2598691 （ 2011-2012第二学期 2016-2017年第 一 学期） 6 学生评教数据 6479352 (2012-2013第一学期 -2016-2017年第 一 学期 )
13、7 视频截图 教室视频监控系统 46588张， 6G （ 2016-09-05-2016-11-21） 8 宿舍门禁刷卡记录 宿舍身份识别系统 6499367 （ 2015-01-01-2016-11-21） 9 宿舍门禁刷卡记录 宿舍门禁系统 14332570 （ 2014-03-14 2016-11-21） 10 图书馆门禁刷卡记录 图书馆门禁系统 19383595 （ 2011-05-23 2016-11-21） 11 一卡通消费数据 一卡通系统 24779302 （ 2015-12-31 2016-11-21） 12 督导评价数据 综合教学质量评价系统 862 （ 2015-2016年
14、第二学期 、 小学期 -2016-2017年第 一 学期） 13 教管人员评价数据 206 （ 2015-2016年第二学期及小学期） 核心技术 1： 课堂教学数据的实时准确采集 精准回答： 学生去哪儿了？学生喜欢上哪些课？ 到 课 率： 实时反映和跟踪每节课的到课情况，未到课学生的去向分析 教师维度： 实时给出每位教师的课堂到课率 课程维度： 按课程统计并分析到课率 学院维度： 分学院统计并分析到课率 秩序建设： 可以自动精准地知会未按时到课的教师和学生，增强师生的纪律要求，敬畏课堂。 学生评教 课程分类： 理论课程、实验课程、体育类课程、艺术类课程、医学见习课程、实践类课 。 督导听课 管
15、理员巡查 同行评价 学习效果、教学方法、教学内容、互动交流、教学手段、教学资源 教学效果、教学方法、教学内容、教学态度、学生表现、教学条件 教学效果、教学方法、教学内容、考核方式 教学秩序、教学态度、课堂效果、教学条件 核心技术 2： 建立分类多维度评教体系 评教维度 主要指标 解决多源指标融合问题， 对不同维度原始数据进行 共性指标抽取与整合 ，实现数据规范化，并将多维评教指标进行融合计算。 教学态度教学内容教学方法教学效果教学认真负责讲授熟练条理清晰学生积极备课充分善于引导课程资源丰富课堂氛围活跃抬头率评教原始数据 抽取共性指标 指标融合学生评教数据督导评价数据同行评议数据教管检查数据课堂
16、录像数据核心技术 2： 建立分类多维度评教体系 y= 核心 技术 3： 教学质量综合评价模型 目的与思路： 分类测评，多维排序 按年龄分析： 对 35岁以下、 35-50岁、 50岁以上进行分类分析。 按职称分析： 正高、副高、其他。 教师排名： 按照综合评分进行前 5%、 10%、后 5%等分类排序 。 课程排名： 按照课程评分进行排序 。 开课单位排名： 按照开课学院评分进行排序 。 y= 提出“ 分类推选 决策融合 ”的二级综合评教模型，解决 综合评价一致性评价难题。 1 1 1 1 1( , ) ( )TTC c C C cg x w w x ( , ) ( )TTc n c nC n
17、 C n C ng x w w x 课程类别 1 1c指标集 教师 gc1 教师评分计算 分数标准化 NORM 推选前 N名 TOPN 课程类别 N 指标集 教师 gcn 教师评分计算 分数标准化 NORM 推选前 N名 TOPN T O P N ( N O R M ( ( ( ) )g , )ci TC i C ixw分类推选 决策融合 , ffy1c指标集 教师 综合打分 ( , )ffy( , ) ( )Tf f ff y w y评价结果 Top1.张三 97分 Top2.李四 96.5分 Top3.王五 96分 . 核心 技术 3： 教学质量综合评价模型 一、背景及目的 二、平台设计及
18、功能 三、实际应用成效 目 录 作用 1： 全过程监测，师生一起敬畏课堂 阶段 1 阶段 2 阶段 3 开课周起 3次课 第 4次课至课程结束 本轮结束到下轮开始 开课首周 期末考核 /考试 下一轮首周 阶段 1 学生评价结果实时排序，及时发现问题课堂 督导专家及时跟进，通过一对一辅导改进教学（尤其对新开课教师） 阶段 2 抓秩序 ： 考勤数据 历史成绩 及时发现问题学生，学工跟进 抓内涵 ： 学生 督导 同行 教管评价 发现问题课堂，精准督导 阶段 3 综合评价授课质量，赏优、罚劣 促进授课内容和方法持续改进、提高 作用 2： 及时发现问题课堂，及时“精准督导” 教师课堂教学质量进行综合评价 教学质量的历史比较 每一堂课到课率的演变情况 使用视频、快照方式还原课堂 专家评价 学生评教 到课率 课堂现场 精准督导，找出问题，改进教学 精准定位教师课堂教学的问题？ 专家评价： 对教师课堂教学过程进行分析。 学生评教： 将 2012年以来该教师评教成绩进行趋势统计。 到课率： 将 2015年以来教师每一堂课到课率进行统计 。 课堂现场： 使用视频、快照方式还原课堂。 作用 3： 及时提醒学生本人 、辅导员、班主任 以短信、邮件等及时、精准提醒学生、辅导员和班主任！ 历史缺勤记录： 将学生到课情况分学期记录统计。 学生历史成绩： 将学生入学以来成绩及分布进行统计。
