利用人工智能大數(shù)據(jù) 創(chuàng)建“四精”育人新體系

鄭慶華 田鋒 鎖志海

哪些因素影響課堂教學質(zhì)量？如何精準評價課堂教學效果？如何精準督導教師課堂教學？如何精準幫扶學習、就業(yè)、經(jīng)濟困難學生？傳統(tǒng)的教學成效評價方式如何應對這些難題？如何更好地完成立德樹人根本任務？

面對這些問題，西安交通大學給出了自己的答案：將大數(shù)據(jù)、人工智能等關鍵技術(shù)與教育教學創(chuàng)新融合，建成全國首個智慧學鎮(zhèn)5G校園，自主研發(fā)支撐采評督幫“四精模式”的教學質(zhì)量實時監(jiān)測大數(shù)據(jù)平臺，精準破解高校本科教學改革中普遍存在的數(shù)據(jù)精準采集難、課堂精準評價難、教師精準督導難、學生精準幫扶難四大難題，營造師生共同敬畏課堂、促進全面發(fā)展的“四精”育人新體系，以明確的應用場景+大數(shù)據(jù)技術(shù)，為傳統(tǒng)教育教學領域賦能，助力高校更好地完成立德樹人根本職責和使命。

多數(shù)據(jù)源集成 為課堂、師生“精準”畫像

傳統(tǒng)的人工管理方式難以掌握學生學習的真實情況，對教師的評價結(jié)果也存在時效性差、可信度低的問題，而且跨部門數(shù)據(jù)很難利用。西安交大本著“問題導向、平臺驅(qū)動、機制創(chuàng)新、提質(zhì)增效”的建設思路，以創(chuàng)建“技術(shù)—制度—管理—服務”協(xié)調(diào)聯(lián)動的新機制為核心，運用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)建成教學質(zhì)量實時監(jiān)測大數(shù)據(jù)平臺，集成教務處、教師教學發(fā)展中心、學生處等校內(nèi)多個部門的數(shù)據(jù)，并基于“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的改革思路，研制出“物聯(lián)網(wǎng)+云計算”數(shù)據(jù)精準采集方法，研制與師生身份綁定的訪問控制精準化實時數(shù)據(jù)采集技術(shù)，對學生身份精準識別，確保數(shù)據(jù)真實可信。

平臺可以實時采集全校年均6028門次第一課堂的師生交流文本、視音頻、評教等信息，以及學生成長的第二課堂數(shù)據(jù)，累計形成年數(shù)據(jù)總量約6PB的全口徑、全覆蓋的教學大數(shù)據(jù)，建立了學生教育教學過程數(shù)據(jù)實時采集機制，融合了教務、招生、就業(yè)等11個部門的14個業(yè)務系統(tǒng)47類數(shù)據(jù)，成功解決了數(shù)據(jù)來源廣泛、共享困難、動態(tài)實時采集等難題。

全校已采集自2011年以來量表、文本、音視頻等超5.1億條教學質(zhì)量大數(shù)據(jù)。依托這些數(shù)據(jù)，學校可以真實、準確、如“畫像”般動態(tài)還原學生學習、社交、招生就業(yè)等情況，描摹出課堂教學的到課率、缺勤率，甚至每節(jié)課的抬頭率，為學校人才培養(yǎng)、教學質(zhì)量提升提供數(shù)據(jù)基礎。

在西安交大眾多師生的眼中，大數(shù)據(jù)平臺不是一個冰冷的數(shù)據(jù)庫，更像是一位“生活導師”。學生可以利用手機客戶端隨堂評教、實時查看評教結(jié)果;老師可以隨時查看評教結(jié)果及建議，精準掌握自己的課堂教學成效，以此改進教學;督導專家可實時查看每門課程的課堂教學情況，并結(jié)合學生評教數(shù)據(jù)進行橫向、縱向?qū)Ρ确治觯瑸榫珳识綄峁┲巍?/p>

個性化幫扶 特色建設推進教育改革

目前，通過大數(shù)據(jù)平臺，西安交大每天各校區(qū)、教學樓、教室不同節(jié)次的學生到課率、缺勤學生的去向一目了然，精準回答了“學生喜歡上什么課、學生去哪兒了”等問題。同時，西安交大推行的“分類評測—多維排序—結(jié)果融合”評價方法，將課堂分為理論、實驗、體育、藝術(shù)、醫(yī)學見習5種類型，設計出與此匹配的評價指標。平臺針對文本、數(shù)據(jù)、視音頻數(shù)據(jù)，依據(jù)不同的模型和算法，挖掘反映課堂教學質(zhì)量的細粒度特征，研制出多源多類評價密度分布的多維指標排序算法，最終識別出課堂教學中存在的問題。針對問題，采用現(xiàn)場點評、課后還原、約談警示、遞進培訓、專家會診等精準督導方式，進行指導糾正、名師培育，形成“評價、引導、反饋、提高”的督導閉環(huán)，為科學的教學質(zhì)量評價和教師督導體系提供了“精準診斷”的依據(jù)。

在教學上，西安交大依托大數(shù)據(jù)平臺，多部門協(xié)同制定出6項新制度，從中體現(xiàn)教風學風、績效分配、職稱晉升的價值導向，將評價結(jié)果作為主要依據(jù)，創(chuàng)建教務、學工等多部門協(xié)調(diào)聯(lián)動的精準督導與幫扶機制。此外，西安交大建立專職督導團隊，構(gòu)建校、院、系三級立體交叉的督導機制，2011年7月成立教師教學發(fā)展中心，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為依托，探索教學模式、教學方法的改革，不斷改進教學方法，提高基礎課程課堂教學質(zhì)量。

在學生管理和幫扶上，西安交大基于大數(shù)據(jù)分析生成涵蓋學業(yè)、社團、社交、消費、上網(wǎng)、作息六維特征的學生精準畫像，發(fā)現(xiàn)問題及早介入。平臺依據(jù)學生消費金額、恩格爾系數(shù)、家庭經(jīng)濟情況、致貧原因等26個指標，實現(xiàn)家庭經(jīng)濟困難學生的“精準認定、精準預警、精準幫扶”和全過程動態(tài)管理。

通過大數(shù)據(jù)平臺對貧困生的隱性特征挖掘分析，西安交大有針對性地開展如溫暖水果券、臨時困難補助等“送溫暖、送關懷”生活專項資助活動，針對貧困生普遍存在提高自信心、提升人際交往能力、明晰職業(yè)規(guī)劃等發(fā)展性需求，通過推進“西遷精神新傳人”培育計劃、“綜合能力提升”計劃、“飲水思源·青春擔當”計劃等，多措并舉深化資助育人內(nèi)涵，實現(xiàn)資助工作“解困—育人—成才—回饋”的良性循環(huán)，讓學生資助工作更有溫度、更有智慧。

此外，大數(shù)據(jù)平臺可以精準預測學生學業(yè)走勢、識別行為異常等問題，便于學校及時實施教育引導。截至目前，西安交大采取啟智立志、學業(yè)輔導、心理疏導等方式，精準幫扶學生1.3萬余人次。

應用成效顯著 發(fā)展前景可期

教學質(zhì)量實時監(jiān)測大數(shù)據(jù)平臺運行多年來，在平臺與機制的保障下，解決了精準采集、評價、督導、幫扶4個難題，真正實現(xiàn)課堂教學“經(jīng)常抓、抓經(jīng)?！?，為提升教學質(zhì)量、促進師生發(fā)展起到了以往人工方式難以企及的作用。學生到課率從2011年的74.18%增長到2020年的97.14%。2014年以前認定的教學事故中教師遲到的比例為75%，2016年下降為20%，2020年為零。2014年以來，教學評價后1%的教師共206名，經(jīng)幫扶后，重返課堂教學效果評價優(yōu)良達97%。不及格人數(shù)從2012年的18.51%下降到2020年的7.57%;具有網(wǎng)絡沉溺等異常行為學生比例逐年降低，學生成績優(yōu)良比例、四級通過率、課程及格率等均有顯著上升;面向精準扶貧，實現(xiàn)家庭經(jīng)濟困難學生的“精準認定、精準預警、精準幫扶”和全過程動態(tài)管理。教學質(zhì)量實時監(jiān)測大數(shù)據(jù)平臺2017年獲得陜西省教學成果獎特等獎，2018年獲得國家教學成果獎二等獎。

作者單位：西安交通大學