文/ 鎖志海

西安交通大學(xué)教育大數(shù)據(jù)分析驅(qū)動(dòng)智慧教育

文/ 鎖志海

如今，大數(shù)據(jù)對(duì)高校的管理、人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會(huì)服務(wù)等方面做出前所未有的支撐和服務(wù)。西安交通大學(xué)在結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”，利用大數(shù)據(jù)手段保障課堂教學(xué)質(zhì)量方面做出了一系列積極的探索與實(shí)踐。

圖1 教育教學(xué)質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)

構(gòu)建智能化教學(xué)環(huán)境

“教書(shū)是件憑良心的差事！”長(zhǎng)期以來(lái)，由于技術(shù)、觀念以及制度的限制，課堂上教師與學(xué)生兩大主體之間信息嚴(yán)重不對(duì)稱，教師的教學(xué)質(zhì)量、學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量、學(xué)校的管理質(zhì)量很難從目前“結(jié)果導(dǎo)向”的考核指標(biāo)中體現(xiàn)出來(lái)，從而形成一種“憑良心”“靠感覺(jué)”的師生互動(dòng)關(guān)系，這也是目前掣肘一流課堂教育質(zhì)量提升的最大瓶頸。

要推動(dòng)“雙一流”建設(shè)，首先要推動(dòng)課堂教學(xué)質(zhì)量改革；而要推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量改革，就先要撬動(dòng)“教”與“學(xué)”的關(guān)系發(fā)生革命性的轉(zhuǎn)變。2016年起，學(xué)校著手建設(shè)了教育教學(xué)質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“平臺(tái)”），在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，探索出了一條改革之路。

平臺(tái)不僅涵蓋課程知識(shí)資源，教師與學(xué)生的教學(xué)結(jié)果數(shù)據(jù)，還包括教學(xué)人機(jī)交互環(huán)境信息、教學(xué)監(jiān)管評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)及一切潛在影響教學(xué)與管理的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的充分挖掘與創(chuàng)新應(yīng)用，為最終提升教與學(xué)的質(zhì)量，構(gòu)建智能化教學(xué)環(huán)境起著決定性的基礎(chǔ)作用，基于教育大數(shù)據(jù)的挖掘和分析，依靠深層教育大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智慧教育。平臺(tái)能夠?qū)φn堂教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確采集，基于“物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算”技術(shù)的智慧教室管理，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)生出勤率、教師到課率以及課堂教學(xué)的全程錄制。解決數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集問(wèn)題，從而嚴(yán)肅教學(xué)秩序。收集考勤數(shù)據(jù)每天約187726條，每周約1314083條；收集的課堂錄像數(shù)據(jù)，目前采集的教室約110個(gè)，全程實(shí)時(shí)錄制；同時(shí)每堂課截取12張采樣照，每天約6870張（600MB），每周4.8萬(wàn)張約4GB，每學(xué)期約80GB。此外，平臺(tái)還能夠?qū)崟r(shí)反映和跟蹤每節(jié)課的到課情況，未到課學(xué)生的去向分析，實(shí)時(shí)給出每位教師的課堂到課率，并按學(xué)院統(tǒng)計(jì)并分析到課率情況。

平臺(tái)建立了分類多維度評(píng)教體系。解決多源指標(biāo)融合問(wèn)題，對(duì)不同維度原始數(shù)據(jù)進(jìn)行共性指標(biāo)抽取與整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)范化，并將多維評(píng)教指標(biāo)進(jìn)行融合計(jì)算（如圖2所示）。

圖2 多維度評(píng)教體系

同時(shí)，平臺(tái)重點(diǎn)解決了以下三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：

一是建立起完備的評(píng)價(jià)體系，解決教師“怎么教”的問(wèn)題。平臺(tái)針對(duì)理論課、體育課、藝術(shù)課、醫(yī)學(xué)見(jiàn)習(xí)課、實(shí)驗(yàn)課等不同類型的課程，分別從學(xué)生、督導(dǎo)專家、同行以及教學(xué)管理人員的角度建立了一套較為完備的評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)指標(biāo)覆蓋教師課前備課、課堂授課以及課后輔導(dǎo)等方方面面；在評(píng)教過(guò)程中，還融合使用課堂現(xiàn)場(chǎng)錄像數(shù)據(jù)、學(xué)生出勤率等數(shù)據(jù)綜合對(duì)比，做到每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)精確可量化，對(duì)評(píng)價(jià)高的教師樹(shù)立典型，對(duì)評(píng)價(jià)較低的教師進(jìn)行督導(dǎo)和指導(dǎo)，保證教師隊(duì)伍的整體教學(xué)水平。截至目前，系統(tǒng)中共包括全校2463名教師的各類評(píng)教數(shù)據(jù)7061262條。

圖3 學(xué)生成績(jī)發(fā)展趨勢(shì)

二是基于教師教學(xué)行為與學(xué)生興趣跟蹤的關(guān)聯(lián)性挖掘，解決學(xué)生“怎么學(xué)”的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的積累，平臺(tái)形成了來(lái)自195個(gè)學(xué)科、專業(yè)的27805名學(xué)生的成長(zhǎng)案例庫(kù)，通過(guò)智能化的深度學(xué)習(xí)技術(shù)，將學(xué)生成長(zhǎng)軌跡化、圖譜化。在大學(xué)四年中，結(jié)合每個(gè)學(xué)生用戶的成長(zhǎng)特點(diǎn)，結(jié)合其參加過(guò)的社會(huì)活動(dòng)、聆聽(tīng)過(guò)的各類講座、參與過(guò)的各類科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等，與第一課堂教學(xué)，互為補(bǔ)充，輔助學(xué)生朝著優(yōu)秀的方向發(fā)展。

三是基于學(xué)生網(wǎng)絡(luò)日志與學(xué)校管理記錄的序列數(shù)據(jù)建模與關(guān)聯(lián)分析，解決學(xué)校“怎么管”的問(wèn)題。平臺(tái)通過(guò)抽取來(lái)自考勤系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、教室視頻監(jiān)控系統(tǒng)、宿舍門(mén)禁系統(tǒng)、消費(fèi)系統(tǒng)等十余個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的16項(xiàng)學(xué)生學(xué)習(xí)、生活、社會(huì)工作方面的數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)學(xué)生的在校行為形成“自畫(huà)像”，精確掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)業(yè)水平、生活軌跡、社會(huì)工作以及心理活動(dòng)等，通過(guò)來(lái)自各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的1.1億條數(shù)據(jù)的交叉比對(duì)與分析，對(duì)經(jīng)濟(jì)困難的學(xué)生進(jìn)行精準(zhǔn)幫扶，對(duì)學(xué)業(yè)困難的學(xué)生進(jìn)行精準(zhǔn)輔導(dǎo)，對(duì)心理有問(wèn)題的學(xué)生進(jìn)行精準(zhǔn)輔導(dǎo)，對(duì)就業(yè)有困難的學(xué)生進(jìn)行精準(zhǔn)推薦，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生管理的精準(zhǔn)化（如圖3所示）。

大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧教育不僅針對(duì)不同的學(xué)生個(gè)體進(jìn)行個(gè)性化定制的微觀定位與精準(zhǔn)指導(dǎo)，還為我們提供了科學(xué)的宏觀特征與規(guī)律。根據(jù)教育教學(xué)新規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，學(xué)校制定了《西安交通大學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)實(shí)施辦法》、《西安交通大學(xué)本科生學(xué)籍管理與學(xué)位授予規(guī)定》等多個(gè)教學(xué)改革管理辦法和意見(jiàn)，為應(yīng)對(duì)當(dāng)前教育的重大問(wèn)題嘗試性給出了解決方案。平臺(tái)正式上線運(yùn)營(yíng)一年多來(lái)，一是實(shí)現(xiàn)了教學(xué)從以教師為主的“賣(mài)方市場(chǎng)”向以學(xué)生為主的“買(mǎi)方市場(chǎng)”轉(zhuǎn)變；二是構(gòu)筑了以教學(xué)質(zhì)量為中心的教師、學(xué)生、學(xué)院、學(xué)校四位一體的人才培養(yǎng)體系，在全校上下形成了育人合力；三是利用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了面向教學(xué)全過(guò)程的數(shù)字畫(huà)像，利用信息技術(shù)手段保障教學(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)可控、可管。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，以及平臺(tái)在學(xué)校教育教學(xué)過(guò)程中的深度推廣和應(yīng)用，還將進(jìn)一步圍繞智慧化的教育教學(xué)環(huán)境構(gòu)建開(kāi)展創(chuàng)新型應(yīng)用，用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)智慧教育。

（作者系西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心主任）