基于教育大数据课堂教学质量提升-郑庆华

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CindyFan教授：“单声道”的课堂教学模式是掣肘一流本科教育质量的最大短板。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573162条件及资源投入48评教体系、奖惩办法职业素养、师德水平、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01020403“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2PART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）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PARTPARTPART2基本思路：成人+成才，抓秩序，促内涵PART2PARTPART8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57316248举措：“双一流计划”1.6亿元人才培养8大工程PART2PARTPART实施教育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。PART2PARTPART5.规范管理，精细服务，营造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PART2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：56GbpsFDR全线速管理网络：万兆交换存储系统：总计340TB，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)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。11111(,)()TTCcCCcgxwwx(,)()TTcncnCnCnCngxwwx课程类别11c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…TOPN(NORM((())g,))ciTCiCixw分类推选决策融合,ffy1c指标集教师…综合打分(,)ffy(,)()Tffffywy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。•