高校教学质量监控与评价数字化平台建设思考

周 丹,朱新辉,杨鲜丽,王嵊茗

(南宁理工学院,广西 桂林 541006)

一、前言

随着社会整体信息化程度不断加深,信息技术对教育的革命性影响日趋明显。习近平总书记在首届国际教育信息化大会的贺信中提到,积极推动信息技术与教育融合创新发展,以教育信息化构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系,努力以信息化为手段扩大优质教育资源覆盖面,进一步深入推进教育综合改革,在更高层次上促进教育公平,全面提升教育质量[1]。近两年,随着国家对人工智能的重视及推广,人工智能在各行各业得到广泛应用,借助海量数据和大规模计算,人工智能发展突飞猛进。“十四五”期间,随着《深化新时代教育评价改革总体方案》的深入落实,高校教学质量监控与评价的数字化平台建设对提高学校教育教学信息化水平、提升教育教学质量、促进高校教育综合改革取得更多实效等方面起着重要作用。

二、教学质量监控与评价数字化平台建设的必要性

(一)当前高校教学质量监控与评价的痛点分析

1.教学全过程监控难

当前,现有的教学质量监控工作主要依靠质量监控人员和督导委员完成,通过听课、日常巡课等方式,抽查教师教学过程的组织和实施情况,了解学生的出勤情况和学习状况,并记录相关的教学行为[2]。然而,这种随机抽查的方式,无法深入教学各环节,也不能全面掌握教师课堂的行为、学生正面行为、学生负面行为、教学风格等信息,导致教学质量监控覆盖的广度和深度不够,教学质量监控的实效大打折扣,教学质量提升成效缓慢。

2.教学评价数据分析费力

教学评价是衡量教学质量的主要手段,要确保教学评价的客观性、科学性,必须根据教学质量标准,用科学的方法对所采集的信息与数据进行分析,对教学目标、内容、过程与教学结果作出评价。现行的教学评价数据主要来源于学生评教、领导听课评价、督导听课评价、同行听课评价等方面,收集的信息能定量分析的少,定性的信息往往是依据经验或者大概整体情况,具有主观性且易产生偏差。此外,收集的数据复杂纷乱,教学质量监控人员通过简单的筛选、统计、分析,不能做到实时分析,并确保分析的科学性,也无法总结出规律性的结论,无法为教学质量的提升提供依据。

3.教学评价信息反馈滞后

教学评价的最终目的是通过发现问题—反馈问题—实时改进的不断循环提升教学质量。然而,当前的教学评价如学生评教、课程评估、教学评估等都具有阶段性的特点,大多是每个学期评价一次,并通过人工分析形成分析报告后予以反馈,这也导致教学评价信息反馈滞后,不能动态实时改进。

(二)建设教学质量监控与评价数字化平台的必要性分析

1.信息一体化建设的需求

随着信息技术与教育教学的深入融合,以信息化为基础的数字化校园建设成为了现代教育发展的重要内容,尽管当前大部分高校都建立了行政办公系统、学生管理工作系统、教务管理系统、资产管理系统、迎新管理系统等各类信息系统,但大多是各自独立进行软硬件建设,都有独立运行的服务器和软件资源平台,资源共享度低,各级子系统不能融合,最终形成了以“数据孤岛”“应用孤岛”等组成的“孤岛架构”,没有统一的数据出口,这也使各高校在教学质量评价数据采集时,数据类型覆盖范围较窄,工作效率低,且容易出错,数据的全面性、准确性、一致性无法得到保证。建立教学质量监控与评价数字化平台便于数据采集和管理,从而实现信息一体化,为教学质量评价分析提供直观、准确、高效的数据基础。

2.解决“三大痛点”的需要

现行的教学质量与评价体系面临的“三大痛点”,制约着教学质量的持续提升,建设教学质量监控与评价数字化平台,对学校的教学资源、教学管理、教学过程监控、教学信息反馈、教学改进等进行数字化管理和科学化分析,从而可为学校领导层、各教学部门及教师了解学校教学相关情况提供便利,及时查摆问题、分析不足,并针对性地进行改进,补齐短板,发挥优势,通过不断螺旋式改进上升,促进教风、学风建设,持续提升教学质量。

总之,建立科学合理、系统规范的教学质量监控与评价数字化平台已成为一种趋势,利用无感知考勤、师生行为分析、在线课堂巡查、录播等功能设计,可以有效解决现行教学质量与评价体系的痛点问题,从而持续提升教学质量。

三、教学质量监控与评价数字化平台建设的原则

(一)安全实用原则

安全实用是数字化平台建设最关键的要素,平台中的基础数据需要导入教师、学生的基本信息等重要材料,因而平台建设要把安全性放在首位,以满足实际应用需求为基础,遵循传统与革新兼容,实现系统集成、系统互联、资源整合和信息共享,边建边用,把数字化平台建设成实用工程。

(二)开放扩展原则

平台建设中必须遵循开放、标准化的原则,提供全面的技术培训,以确保平台与其他子系统协同运行及平台功能扩展的需求,在技术选择上既注重先进、实用,也兼顾可扩展性、可容纳性等因素。

(三)稳定可维护原则

平台从总体架构、技术措施、设备性能、平台管理、厂商技术支持及维护等多方面保障平台的可靠性和稳定性,且具备自检、故障诊断、故障弱化功能,在出现故障时能够及时快速修复。

(四)易操作原则

突出以人为本的设计理念,适应多功能、外向型的需求,对于来自内外的各类信息展开收集、处理、存储、传输、检索、查询,为实际使用者和管理者提供高效的信息服务和充分的决策依据,为用户和管理人员营造安全、舒适、方便、快捷、高效、节约的工作和办公环境。

四、高校教学质量监控与评价数字化平台建设的路径

(一)总体框架

教学质量监控与评价数字化平台建设,绝不是对各个子系统进行简单堆砌,而是以满足各个子系统功能为前提,探索内部各子系统之间、与外部其他智能化系统之间的完美结合[3],平台依托智慧教育ICC管理系统,实现对课堂点名、教学行为评估、课堂教学巡查、教学反思、教学大数据等业务的应用。

(二)具体路径

1.建设满足多元教学模式需求的现代化多媒体教学场所

现代化多媒体教学场所按照多教学模式、学习空间类型进行分类分标建设,分别满足传统讲授模式、TBL、PBL、PI、线上线下融合教学(OMO)、课前课中课后混合教学(O2O)等多种不同教学模式,也能满足分组研讨、远程互动、精品录播、VR/AR教室、微格教室等不同学习空间的需求。因此,基于分类分标原则,现代化多媒体教学场所以学习者为中心,以改革教学为目的,合理应用技术,通过软硬件整体解决方案,实现全过程智慧教学并兼顾传统宣讲的新型学习空间,运用学习空间融合教学法开展信息技术和空间设计,综合考量学生和教师的特质,筑造高品质学习体验。空间设计兼顾传统与革新、灵活与稳固,开放式小组信息岛,适应教学的灵活多变,以满足教师多样化的教学需要和学生个性化的学习需要,促进师生、生生互动,提升学习效率。

2.建设基于人脸识别技术的监控系统

在日常教学与管理过程中,课堂点名是一项重要内容,口头签到成本低廉,简单易用,但是劣势也很明显。此外,每个学生平时在课堂表现差异很大,折射出每个教师课堂纪律约束能力各不相同、教学质量也存在差异。如果不能及时发现这些情况,没有相应的量化分析手段,也就很难促进教学质量提升。

因此,在实现学生-教师互动分析(S-T分析)、姿态估计等AI分析基础上,迫切需要运用人脸识别技术为大数据分析提供保障。

(1)无感知考勤:通过人脸识别技术分析人脸库,通过抓拍、优选、比对等,减少漏拍,杜绝代答、代签现象,支持实时抓拍考勤及考勤报表展示。

(2)师生行为分析及检索:通过实时识别学生行为,如学生应答、起立发言、趴桌子、玩手机、交头接耳等多种行为分析,以及教师行为,如走上讲台、走下讲台等轨迹分析,采集教师行为、学生正面行为、学生负面行为,按照上课时间轴生成课堂行为占比分析图,对学生课堂行为的大数据分析模型进行比对计算, 形成学生专注度分析,对教师讲台上授课停留次数、讲台下与学生互动或者巡视次数进行对比,还原教师课堂行为轨迹,形成教师行动轨迹分析,方便教师进行课后教学反思,为教学设计调整提供客观依据。

3.建设满足评建一体化的机制设计

(1)在线课堂巡查:巡课是高校教学管理和教学督导的一项重要内容,是教学管理工作走向精细化、科学化的一个标志[4],针对传统人工巡课费时费力、缺乏客观量化依据,建设数字化平台,实现在线可视化巡课,促进教师的课堂教学行为规范,提高课堂教学效率,从而实现师生教学相长、学生全面发展的教学目标。

(2)录播:年轻教师在教学经验和教学方法等方面与老教师还有一定差距,传统的提升方法是到课堂现场进行学习观摩,但这对时间、空间的安排要求非常高。建设数字化平台,从教师角度来看,一方面可以随时进行观摩学习,另一方面可以让教师进一步自我总结,对自己教学模式的优点和缺点进行自我检讨和自我改进,促进教学质量的提升。从学生角度来看,线下的教学对同一个知识点只有一次学习的机会,即使有记笔记的方式也没有办法完全还原课堂内容,教学录播可让学生们反复学习同一个知识点,进一步巩固所学知识。

(3)教学比对分析:针对同一教学主题、不同教师的教学设计,可以安排多位教师进行教学实施,可对教学过程中的教学模式、教学经验、教学风格等客观数据进行对比分析,打造名师模范效应,帮助普通教师进行观摩学习,找到差异性,从而不断提升教学水平。

五、教学质量监控与评价数字化平台的实践

2018年,教育部发布《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》指出,加快形成多元协同、内容丰富、应用广泛、服务及时的高等教育云服务体系,大力推动互联网、大数据、人工智能、虚拟现实等现代技术在教学和管理中的应用,以现代信息技术推动高等教育质量提升的“变轨超车”[5]。传统的教学质量监控与评价模式,教学主管部门很难全面、客观地了解学校教学质量整体水平。利用信息化技术来管理和分析教学工作,让学校对教学质量水平情况有更清晰的了解,从而可以有针对性地进行改进,形成评价、反馈、改进的闭环,持续提升教学质量[6]。在实践中,本课题组依托学校遵循教学质量监控与评价数字化平台建设的原则与路径,开展了具体的实践,取得了较好的效果。

(一)利用考勤大数据,助推学风建设

在高校教学和学生工作管理过程中,考勤是一个非常重要的环节,学生的出勤率直接影响到学校的学风建设。传统的点名考勤方式耗时长、效率低。学校通过教学质量与评价数字化平台,将教室人脸考勤状态设置为正常、迟到、早退、旷课、请假等状态,采用人脸识别验证的方式对教室内的学生进行人脸周期性扫描、全方位覆盖,实时比对,上报结果,且通过巡航时间的设置重复轮巡,大大减少人员漏拍问题,并可有效杜绝代答、代签现象,实现人、地、时三者合一,同时根据不同的需求,设置设备端实时效果、客户端实时考勤、BS端考勤报表展示三种不同的考勤信息展示板,真正做到考勤工作的高效性、及时性,督促学生不迟到、不旷课,积极营造良好的学习氛围和学习风气,推进学风建设。

(二)利用教学行为评估,提升课堂教学质量

教学行为作为教学的核心部分,既是教学活动的具体内容和细节,也是教学过程中最具主观能动性的部分。通过教学质量与评价数字化平台,评估教学行为,提高课堂效能,提升教学质量。一是利用课堂点名球或者行为分析服务器分析扫描抓拍的图片,识别分析出学生独立学习、听讲、应答、起立发言、趴桌子、玩手机、交头接耳以及教师走上走下讲台、奔跑、板书、背对等多种师生行为,与识别到的师生人脸进行行为关联,汇总分析师生行为数据,实现师生行为的统计、对比和趋势分析以及生成课堂维度的行为统计数据、课堂行为趋势图。根据姓名、课程、时间等条件检索相关人员的行为导出数据报表,对学生课堂表现量化分析,辅助教学考核,严肃课堂纪律。二是采集上课过程中的教师行为、学生正面行为、学生负面行为,按照上课时间轴生成课堂行为占比分析图;对照学生课堂行为的大数据分析模型进行比对计算,以图形化的方式直观展示不同时刻学生课堂专注度,形成学生专注度分析;采集教师课堂行为数据,统计讲台上授课停留次数、讲台下与学生互动或者巡视次数对比,还原教师课堂行为轨迹,形成教师行动轨迹分析。通过教学过程各类数据分析,为教师进行课后教学反思提供便利,为教学设计调整提供客观依据。三是采集教师和学生课堂教学活动行为,统计学生和教师行为次数、转化频次,形成S-T互动分析图、授课风格类型图,为评课提供可视化数据参考,辅助教师结合教案设计对照查看上课各环节是否达到预期效果,以便进行课堂教学过程改进。四是对同一门课程或同一教学主题不同教师的教学模式、教学经验、教学风格等教学实施过程中的客观数据进行对比分析,发掘优质示范课,发挥名师示范效应,助力教师成长,不断提升教学水平。

(三)利用在线巡课督导,保障教学质量

巡课督导是教学质量监控常态工作之一,但传统巡课依靠人工巡课,费时费力,同时无法对课堂进行全面性评价,也无法形成统一巡课记录。为解决这些问题,平台的巡课督导系统业务贯穿课前课中课后三个环节。课前,自定义评价指标,统一巡查标准,规范巡查任务及行为;课中,利用已有的课堂点名摄像机或者录播摄像机进行教室场景各画面采集,远程实时在线巡查,掌控课堂师生一举一动;课后,形成巡查电子记录统一存档,并形成分析报告,通过课堂出勤率、师生课堂表现、教学风格、课堂管理能力、巡课评价等维度生成课堂综合评价报告,为教师教学能力提升提供辅助信息支撑。通过课堂教学过程数据采集分析,展示全校班级出勤率排行榜、巡课得分排行榜、课堂积极参与度排行榜等,为学校管理人员针对日常教学督导、绩效考评等工作提供辅助依据。对在线巡课中发现的教学问题及时监督整改,保障教育教学质量,促进教师教学水平提升,确保教学秩序的平稳有序。

六、结语

教育靠质量立本,学校靠质量立校。随着高等教育从扩大规模的外延式发展进入以提高质量为特征的内涵式发展阶段,推进高质量发展,提升教学质量成为最紧迫最核心的任务,而完善的教学质量监控与评价体系对推动教学质量提升具有举足轻重的作用,因而建设教学质量监控与评价体系相对应的数字化平台也成为高校提升教学质量的迫切需求。本文通过对高校现行教学质量监控与评价的“三大痛点”进行分析,在建设多元教学模式需求的现代化多媒体教学场所、基于人脸识别技术的监控系统、满足评建一体化的机制设计的路径下,在考勤大数据、教学行为评估、在线巡课督导三个方面进行实践,充分发挥数字化平台在教学管理中的作用,提升教学质量评价数据的全面性、准确性和有效性,为教学诊断与改进、专业评估、教学评估提供翔实的过程信息数据和材料,为日常教学管理提供数据支撑和决策依据,为教学质量的持续提升提供有效支撑。