运用教学大数据分析技术提高课堂教学质量

郑庆华

摘要：闡述了课堂教学质量的内涵及提高课堂教学质量的重要性，建立了涵盖学生评教、督导评教、管理人员巡教、学生考勤、课堂实况、学习绩效等综合反映教学质量数据，进行大数据挖掘，找出影响教学质量的因素，并进行关联分析。对激励教学质量的政策设计，到改进具体课堂质量的每一个细节，例如到课率、抬头率、知识点、提问和回答情况等，均可以精准到每一位老师的每一堂课。这对于精准督导、精细化改进课堂教学质量起到了重要的技术支撑作用。

关键词：高等学校；课堂教学；大数据；质量；因素；技术手段

一、课堂教学质量的内涵及提高课堂教学质量的重要性

人们对质量有不同的理解，一是物理学意义上的质量，即是量度物体惯性大小的物理量、产品的优劣程度等；二是社会学意义上的质量，即客观价值或主体感受的质量，如管理质量、学习质量等。在实际的课堂教学中，教学活动是作为一个整体存在着的，因此，就其内涵而言，课堂教学质量是以课堂教学过程质量为主的教学过程质量和教学结果质量有机统一体。这是因为，教学质量的高低是围绕教学过程展开的，教学过程是生成教学质量的主要内容，教学结果是教学过程的自然结果，因此，基于对课堂教学质量的整体认识，相对于课堂教学结果质量而言，课堂教学过程质量居于核心地位。

课堂不但是传授知识的殿堂，而且是价值塑造、能力培养、品行养成的主战场。学生在校期间所获得的知识、能力、专业素养甚至人生观、价值观的形成，正是由一门一门的课程、一节一节的授课积累而成的。大学之间水平的差距，最根本的不是大楼和实验室，而是教师的教育教学活动，课堂教学质量的好坏直接关系到每一个学生未来的发展，关系着立德树人的重大职责。

当前，我国正处于高等教育大众化快速发展的历史阶段，就提高高等教育质量而言，抓教学质量，特别是课堂教学质量，极为紧迫，非常关键，是提高高等教育质量工作的重中之重。

二、欧美国家提高大学课堂教学质量的举措

英国教育管理部门和高校为保证人才培养质量，历来重视教学管理，在国家层面和学校层面上形成了对教学质量进行管理的制度和传统，在世界上享有良好声誉。英国高校的本科课堂教学基本上采用的是一种导师制下的精英教学模式。在这一过程中，学生可以选择导师，课堂是一种见面制度的安排，师生共同制订研究性学习计划，课堂的核心是学生汇报，教师的作用是“诊断”与引导，教师的提问甚于答案，课堂结束时学生不是带着知识而是带着一系列有待研究的问题离开。

美国大学的课堂教学强调以学生学习与发展为中心，强调学生全程参与教学，提倡小组活动式教学等方式，课堂教学形式丰富多样，教师不再是知识的提供者，而是学术活动的组织者、学习与研究活动的指导者以及学术水平的鉴定者。

就整体而言，欧美大学的课堂教学强调学生独立思考、自由探索精神的培养，强调学生对知识的重构而非直接获取，强调以学生学习与发展为中心，强调教师通过引导调动和激发学生的学习积极性等，这些都是十分有益的经验，符合教学认知的规律。加州大学洛杉矶分校（UCLA）副校长Cindy Fan教授在参加我国某高校的审核评估时曾指出，大学课堂教学可以分为“五重境界”，即“沉默”（silence），“回答”（answer），“互动交流”（dialogue），“提问质疑”（critical）和“辩论”（debate）。中国大学的课堂往往是“单声道”的，由老师讲，学生听，多数属于“沉默”的境界，少部分处于“回答”的境界，“互动交流”很少，“提问质疑”和“辩论”则更为稀缺。她认为中国一流大学与世界一流大学在教学质量上的差距，很可能就是这种“单声道”的课堂教学模式导致的，这是我国大学课堂教学的最大短板。此外，随着互联网技术全面渗透至教育教学，世界一流高校都在积极倡导并探索MOOC/SPOC方式开展翻转式、启发式、探究式课堂教学，不仅极大地丰富和拓展了课堂教学的内涵，而且也提出了混合式教学等新的课堂教学模式，值得我们学习和实践。

三、我国大学提升课堂教学质量所面临的内外部因素

要提高课堂教学质量，不调动一线教师的积极性和创造性，是很难取得实效的，因为教师是课堂教学过程的组织者、实施者，直接影响课堂教学质量。由于教学工作是一项复杂的智力活动，教师的教学质量受多种因素的影响：（1）教师的职业素养、师德水平、育人观念。有研究表明，教师自身素质对其教学质量的影响最大。在教师自身素质中，教学设计这一子因素影响最大；其次是教师风范，主要表现在教师的教学热情、敬业精神、教书育人等方面。（2）教师的教学态度、能力、经验和水平。研究发现，教师的教学态度、责任心、教学内容、教学方法及教学能力等对教师的课堂教学效果具有重要影响。（3）教学方法和手段。教师传道、授业、解惑，依赖于合适的教学方法与手段，单纯的“满堂灌”已经不适应当今的课堂教学，必须综合运用多种方法、方式。（4）创新理念和能力。教师是否具有创新理念和创新能力不仅影响其自身发展，而且也直接影响着其教育教学的水平和质量。教育教学活动本身就是一个创新的过程，作为教师首先应更新自己的教学观念，教师的创新理念是培养学生创新意识、创新能力的首要条件。

提高课堂教学质量，没有学生的积极参与，是不可能实现的。从学生自身的角度看，影响课堂学习质量的因素主要包括：（1）学习态度和能力。有研究发现，学生的学习态度、学习主动性和学习能力对课堂教与学的质量起着非常重要的作用。（2）学习动机、目标、兴趣及价值取向。学习动机是学习活动的根本动力，它极大地影响和制约着学生的学习效果和学习的积极性。而明确的学校目标和学习兴趣是激发学习动机的重要因素。（3）考核及评价体系。单纯以学生学业成绩为主进行的考核方式对学生的学习与发展是非常不利的，要改革考核和评价体系，着力引导学生关注过程，发展个性，促进综合素质发展和提高创新能力。

影响大学提高课堂教学质量的外部因素也有很多，主要包括：（1）社会环境和校园文化。校园文化作为社会文化的一个组成部分，与其所处的社会环境有着密切关系。现阶段我国大学受社会大环境中功利主义的影响比较大，缺乏文化品质、精神气质、理想特质，难以专心致志、聚精会神地办学。大学从“思想引领、文化引领、科技引领”等社会进步的引领者逐步转变为“追随者”，从而使大学生在选专业、选修课程、择业和社会交往中，出现了一定程度的功利主义倾向。（2）教学管理制度。没有一流的教学管理，就没有一流的教学水平和课堂教学质量。加强教学管理，形成以学生为本、以学生的学习和发展为中心的教学管理，是改进课堂教学、提高课堂教学质量的重要保障。（3）教学条件及资源投入。教学资源是为教学有效开展提供的各种可资利用的条件，课堂教学的各项条件和各项资源的合理使用是影响课堂质量的重要因素之一。（4）评价体系和奖惩办法。社会和高等教育管理部门如何评价大学，也是影响大学课堂教学质量的非常重要的因素。目前的一些评估与排名，重显性指标，轻内涵品质，重科研轻教学，造成教学中心地位的严重漂移，课堂教学质量和秩序严重受损。（5）技术手段的制约。目前很多学校尚未建立起目标导向、过程可监督的大规模课堂教学质量监控体系，对课堂教学质量的评价只能是定性的、宏观的。急需建立一套来自学生、督导、同行专家、管理人员甚至开放学习者等的评教大数据及其质量分析系统。

四、建立基于大數据的课堂教学质量监控与

评价系统，保障和提升课堂教学质量

1.建立基于信息技术和大数据分析的课堂教学质量分析模型

为了充分利用现代信息技术和大数据分析手段，有效提升课堂教学质量，西安交通大学近年来本着“质量驱动、问题导向、实证研究、成效评价、模式推广”的思路，在“高等数学”和“大学物理”等典型大面积基础课程教学试点的基础上，实现全校第一课堂的大面积覆盖。基于课堂教学数据采集、智能教室系统，建构了涵盖课堂大数据、教学模式和方法、教师培训、学习环境、育人环境等要素的综合评价模型，形成了“分类建模一指标设计一实证课堂一数据采集一效果评测一反馈改进”的可推广的课堂教学质量保障模式、案例和实施办法（见图1）。

2.利用基于大数据的课堂教学质量监控与评价系统促进教学质量管理

学校通过建设基于大数据的课堂教学质量监控与评价系统，形成了一套学生课前、课中、课后一体化的“互联网+”的教学体系。通过课程视频随堂录制、监控，实时统计学生出勤率，教师到课率，使教师能够更加关注教学本身，努力提升教学水平；建立了严格、多维的学生、督导、同行专家、领导和管理人员甚至开放学习者等评教的大数据教学质量监督评价体系；基于物联网技术，可以动态感知学生状态，为学校制订和完善各类人才培养方案提供了大量信息依据。系统的基本框架如图2所示。

基于课堂教学质量的评价数据源、课堂教学运行状态数据源，在我校现有的智能教室控制系统以及学生、督导等综合评教系统等信息系统的基础上，进一步研制出不同类型课堂教学质量的综合评价信息系统。以西安交通大学近3000门课程为实例，建立课堂教学质量大数据采集与分析平台及其质量常态监控体系，用事实和数据说话，支持同一课程的纵向历史比对，同一课程不同教师之间、同类课程不同教师之间甚至不同类课程之间的横向关联比较，进一步建立课堂质量评估结果的反馈机制。在此基础上，建立优秀课堂教学的评价模型，为建设和开发精彩课堂提供典型案例参考。

基于课堂教学质量分析评价结果，实现正面激励、负面惩戒、精准督导，以提升课堂教学质量。

（1）正面激励。质量监控系统为有效发现优秀课堂、优秀教师，培育教学名师提供了重要依据；为建立精品课堂、示范课堂，进行表彰奖励等也提供了量化的基于大数据质量分析的依据；此外，为不同利益相关者多维度评价教学质量提供了技术手段，例如教师职称晋升，年度最喜爱老师的评选。这些功能有效地发挥了课堂教学质量监控与评价的正面激励的作用。

（2）负面惩戒。同样依托这一系统，对评教结果为“中”或以下的教师，进行诫勉谈话；对第一次评教为“差”者，进行培训，连续两次评教结果为“合格”或以下的教师，暂停其授课资格，培训达标后再允许其上讲台；两次评教不合格的教师取消授课资格，从而发挥课堂教学质量监控与评价的惩戒功能。

（3）精准督导。原来的督导，需要到课堂现场听课，现在既可随堂听课，也可实时采集每堂课的到课率，通过网上点播或回放视频录像，实现质量问题的准确定位和精准督导，帮助教师改进教学。

3.通过基于大数据的课堂教学质量监控与评价系统促进课堂教学评价变革

基于大数据的课堂教学质量监控与评价系统，学生可以随堂在线评教，实时查看评教结果；教师可以通过手机查看评教结果、专家建议及教学班级出勤情况，并通过横纵比较发现自己和他人的差距；督导专家可以实时采集电子证据，实现精准督导，帮助教师改进教学；学校、学院领导和管理部门可以通过数据统计、图表分析，了解教学的整体情况、各个院系的教学情况和每一位老师的授课情况，科学、客观评价教学质量，分析其变化趋势，并为表彰先进、鞭策落后、淘汰不合格、客观公正处理教学事故提供支持。

基于大数据的课堂教学质量监控与评价系统，实现了课堂教学评价的四大转变：从模糊宏观的质量评价转变为量化精准的评价，从每学期之间互不关联的评价转变为常态持续的关联分析，从部分课堂的抽查式评价转变为全面覆盖所有课堂的评教，从事后评价转变为实时动态评价。