西安交通大学教育大数据分析驱动智慧教育

文/ 锁志海

西安交通大学教育大数据分析驱动智慧教育

文/ 锁志海

如今，大数据对高校的管理、人才培养、科学研究、社会服务等方面做出前所未有的支撑和服务。西安交通大学在结合“互联网+”，利用大数据手段保障课堂教学质量方面做出了一系列积极的探索与实践。

图1 教育教学质量实时监测大数据平台

构建智能化教学环境

“教书是件凭良心的差事！”长期以来，由于技术、观念以及制度的限制，课堂上教师与学生两大主体之间信息严重不对称，教师的教学质量、学生的学习质量、学校的管理质量很难从目前“结果导向”的考核指标中体现出来，从而形成一种“凭良心”“靠感觉”的师生互动关系，这也是目前掣肘一流课堂教育质量提升的最大瓶颈。

要推动“双一流”建设，首先要推动课堂教学质量改革；而要推动教学质量改革，就先要撬动“教”与“学”的关系发生革命性的转变。2016年起，学校着手建设了教育教学质量实时监测大数据平台（以下简称“平台”），在“互联网+”的背景下，探索出了一条改革之路。

平台不仅涵盖课程知识资源，教师与学生的教学结果数据，还包括教学人机交互环境信息、教学监管评价数据及一切潜在影响教学与管理的数据。这些数据的充分挖掘与创新应用，为最终提升教与学的质量，构建智能化教学环境起着决定性的基础作用，基于教育大数据的挖掘和分析，依靠深层教育大数据驱动智慧教育。平台能够对课堂教学数据进行实时准确采集，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、教师到课率以及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。收集考勤数据每天约187726条，每周约1314083条；收集的课堂录像数据，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6870张（600MB），每周4.8万张约4GB，每学期约80GB。此外，平台还能够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，实时给出每位教师的课堂到课率，并按学院统计并分析到课率情况。

平台建立了分类多维度评教体系。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（如图2所示）。

图2 多维度评教体系

同时，平台重点解决了以下三个关键问题：

一是建立起完备的评价体系，解决教师“怎么教”的问题。平台针对理论课、体育课、艺术课、医学见习课、实验课等不同类型的课程，分别从学生、督导专家、同行以及教学管理人员的角度建立了一套较为完备的评价体系，评价指标覆盖教师课前备课、课堂授课以及课后辅导等方方面面；在评教过程中，还融合使用课堂现场录像数据、学生出勤率等数据综合对比，做到每个教学环节精确可量化，对评价高的教师树立典型，对评价较低的教师进行督导和指导，保证教师队伍的整体教学水平。截至目前，系统中共包括全校2463名教师的各类评教数据7061262条。

图3 学生成绩发展趋势

二是基于教师教学行为与学生兴趣跟踪的关联性挖掘，解决学生“怎么学”的问题。经过长期的积累，平台形成了来自195个学科、专业的27805名学生的成长案例库，通过智能化的深度学习技术，将学生成长轨迹化、图谱化。在大学四年中，结合每个学生用户的成长特点，结合其参加过的社会活动、聆听过的各类讲座、参与过的各类科技创新实验等，与第一课堂教学，互为补充，辅助学生朝着优秀的方向发展。

三是基于学生网络日志与学校管理记录的序列数据建模与关联分析，解决学校“怎么管”的问题。平台通过抽取来自考勤系统、教务系统、教室视频监控系统、宿舍门禁系统、消费系统等十余个业务系统中的16项学生学习、生活、社会工作方面的数据，对每个学生的在校行为形成“自画像”，精确掌握每个学生的学业水平、生活轨迹、社会工作以及心理活动等，通过来自各业务系统的1.1亿条数据的交叉比对与分析，对经济困难的学生进行精准帮扶，对学业困难的学生进行精准辅导，对心理有问题的学生进行精准辅导，对就业有困难的学生进行精准推荐，从而实现学生管理的精准化（如图3所示）。

大数据驱动的智慧教育不仅针对不同的学生个体进行个性化定制的微观定位与精准指导，还为我们提供了科学的宏观特征与规律。根据教育教学新规律的发现，学校制定了《西安交通大学课堂教学质量综合评价实施办法》、《西安交通大学本科生学籍管理与学位授予规定》等多个教学改革管理办法和意见，为应对当前教育的重大问题尝试性给出了解决方案。平台正式上线运营一年多来，一是实现了教学从以教师为主的“卖方市场”向以学生为主的“买方市场”转变；二是构筑了以教学质量为中心的教师、学生、学院、学校四位一体的人才培养体系，在全校上下形成了育人合力；三是利用技术手段实现了面向教学全过程的数字画像，利用信息技术手段保障教学关键环节可控、可管。随着信息技术的发展，以及平台在学校教育教学过程中的深度推广和应用，还将进一步围绕智慧化的教育教学环境构建开展创新型应用，用大数据分析和人工智能技术驱动智慧教育。

（作者系西安交通大学网络信息中心主任）