高校教學質量監控與評價數字化平臺建設思考

周 丹,朱新輝,楊鮮麗,王嵊茗

(南寧理工學院,廣西 桂林 541006)

一、前言

隨著社會整體信息化程度不斷加深,信息技術對教育的革命性影響日趨明顯。習近平總書記在首屆國際教育信息化大會的賀信中提到,積極推動信息技術與教育融合創新發展,以教育信息化構建網絡化、數字化、個性化、終身化的教育體系,努力以信息化為手段擴大優質教育資源覆蓋面,進一步深入推進教育綜合改革,在更高層次上促進教育公平,全面提升教育質量[1]。近兩年,隨著國家對人工智能的重視及推廣,人工智能在各行各業得到廣泛應用,借助海量數據和大規模計算,人工智能發展突飛猛進。“十四五”期間,隨著《深化新時代教育評價改革總體方案》的深入落實,高校教學質量監控與評價的數字化平臺建設對提高學校教育教學信息化水平、提升教育教學質量、促進高校教育綜合改革取得更多實效等方面起著重要作用。

二、教學質量監控與評價數字化平臺建設的必要性

(一)當前高校教學質量監控與評價的痛點分析

1.教學全過程監控難

當前,現有的教學質量監控工作主要依靠質量監控人員和督導委員完成,通過聽課、日常巡課等方式,抽查教師教學過程的組織和實施情況,了解學生的出勤情況和學習狀況,并記錄相關的教學行為[2]。然而,這種隨機抽查的方式,無法深入教學各環節,也不能全面掌握教師課堂的行為、學生正面行為、學生負面行為、教學風格等信息,導致教學質量監控覆蓋的廣度和深度不夠,教學質量監控的實效大打折扣,教學質量提升成效緩慢。

2.教學評價數據分析費力

教學評價是衡量教學質量的主要手段,要確保教學評價的客觀性、科學性,必須根據教學質量標準,用科學的方法對所采集的信息與數據進行分析,對教學目標、內容、過程與教學結果作出評價。現行的教學評價數據主要來源于學生評教、領導聽課評價、督導聽課評價、同行聽課評價等方面,收集的信息能定量分析的少,定性的信息往往是依據經驗或者大概整體情況,具有主觀性且易產生偏差。此外,收集的數據復雜紛亂,教學質量監控人員通過簡單的篩選、統計、分析,不能做到實時分析,并確保分析的科學性,也無法總結出規律性的結論,無法為教學質量的提升提供依據。

3.教學評價信息反饋滯后

教學評價的最終目的是通過發現問題—反饋問題—實時改進的不斷循環提升教學質量。然而,當前的教學評價如學生評教、課程評估、教學評估等都具有階段性的特點,大多是每個學期評價一次,并通過人工分析形成分析報告后予以反饋,這也導致教學評價信息反饋滯后,不能動態實時改進。

(二)建設教學質量監控與評價數字化平臺的必要性分析

1.信息一體化建設的需求

隨著信息技術與教育教學的深入融合,以信息化為基礎的數字化校園建設成為了現代教育發展的重要內容,盡管當前大部分高校都建立了行政辦公系統、學生管理工作系統、教務管理系統、資產管理系統、迎新管理系統等各類信息系統,但大多是各自獨立進行軟硬件建設,都有獨立運行的服務器和軟件資源平臺,資源共享度低,各級子系統不能融合,最終形成了以“數據孤島”“應用孤島”等組成的“孤島架構”,沒有統一的數據出口,這也使各高校在教學質量評價數據采集時,數據類型覆蓋范圍較窄,工作效率低,且容易出錯,數據的全面性、準確性、一致性無法得到保證。建立教學質量監控與評價數字化平臺便于數據采集和管理,從而實現信息一體化,為教學質量評價分析提供直觀、準確、高效的數據基礎。

2.解決“三大痛點”的需要

現行的教學質量與評價體系面臨的“三大痛點”,制約著教學質量的持續提升,建設教學質量監控與評價數字化平臺,對學校的教學資源、教學管理、教學過程監控、教學信息反饋、教學改進等進行數字化管理和科學化分析,從而可為學校領導層、各教學部門及教師了解學校教學相關情況提供便利,及時查擺問題、分析不足,并針對性地進行改進,補齊短板,發揮優勢,通過不斷螺旋式改進上升,促進教風、學風建設,持續提升教學質量。

總之,建立科學合理、系統規范的教學質量監控與評價數字化平臺已成為一種趨勢,利用無感知考勤、師生行為分析、在線課堂巡查、錄播等功能設計,可以有效解決現行教學質量與評價體系的痛點問題,從而持續提升教學質量。

三、教學質量監控與評價數字化平臺建設的原則

(一)安全實用原則

安全實用是數字化平臺建設最關鍵的要素,平臺中的基礎數據需要導入教師、學生的基本信息等重要材料,因而平臺建設要把安全性放在首位,以滿足實際應用需求為基礎,遵循傳統與革新兼容,實現系統集成、系統互聯、資源整合和信息共享,邊建邊用,把數字化平臺建設成實用工程。

(二)開放擴展原則

平臺建設中必須遵循開放、標準化的原則,提供全面的技術培訓,以確保平臺與其他子系統協同運行及平臺功能擴展的需求,在技術選擇上既注重先進、實用,也兼顧可擴展性、可容納性等因素。

(三)穩定可維護原則

平臺從總體架構、技術措施、設備性能、平臺管理、廠商技術支持及維護等多方面保障平臺的可靠性和穩定性,且具備自檢、故障診斷、故障弱化功能,在出現故障時能夠及時快速修復。

(四)易操作原則

突出以人為本的設計理念,適應多功能、外向型的需求,對于來自內外的各類信息展開收集、處理、存儲、傳輸、檢索、查詢,為實際使用者和管理者提供高效的信息服務和充分的決策依據,為用戶和管理人員營造安全、舒適、方便、快捷、高效、節約的工作和辦公環境。

四、高校教學質量監控與評價數字化平臺建設的路徑

(一)總體框架

教學質量監控與評價數字化平臺建設,絕不是對各個子系統進行簡單堆砌,而是以滿足各個子系統功能為前提,探索內部各子系統之間、與外部其他智能化系統之間的完美結合[3],平臺依托智慧教育ICC管理系統,實現對課堂點名、教學行為評估、課堂教學巡查、教學反思、教學大數據等業務的應用。

(二)具體路徑

1.建設滿足多元教學模式需求的現代化多媒體教學場所

現代化多媒體教學場所按照多教學模式、學習空間類型進行分類分標建設,分別滿足傳統講授模式、TBL、PBL、PI、線上線下融合教學(OMO)、課前課中課后混合教學(O2O)等多種不同教學模式,也能滿足分組研討、遠程互動、精品錄播、VR/AR教室、微格教室等不同學習空間的需求。因此,基于分類分標原則,現代化多媒體教學場所以學習者為中心,以改革教學為目的,合理應用技術,通過軟硬件整體解決方案,實現全過程智慧教學并兼顧傳統宣講的新型學習空間,運用學習空間融合教學法開展信息技術和空間設計,綜合考量學生和教師的特質,筑造高品質學習體驗。空間設計兼顧傳統與革新、靈活與穩固,開放式小組信息島,適應教學的靈活多變,以滿足教師多樣化的教學需要和學生個性化的學習需要,促進師生、生生互動,提升學習效率。

2.建設基于人臉識別技術的監控系統

在日常教學與管理過程中,課堂點名是一項重要內容,口頭簽到成本低廉,簡單易用,但是劣勢也很明顯。此外,每個學生平時在課堂表現差異很大,折射出每個教師課堂紀律約束能力各不相同、教學質量也存在差異。如果不能及時發現這些情況,沒有相應的量化分析手段,也就很難促進教學質量提升。

因此,在實現學生-教師互動分析(S-T分析)、姿態估計等AI分析基礎上,迫切需要運用人臉識別技術為大數據分析提供保障。

(1)無感知考勤:通過人臉識別技術分析人臉庫,通過抓拍、優選、比對等,減少漏拍,杜絕代答、代簽現象,支持實時抓拍考勤及考勤報表展示。

(2)師生行為分析及檢索:通過實時識別學生行為,如學生應答、起立發言、趴桌子、玩手機、交頭接耳等多種行為分析,以及教師行為,如走上講臺、走下講臺等軌跡分析,采集教師行為、學生正面行為、學生負面行為,按照上課時間軸生成課堂行為占比分析圖,對學生課堂行為的大數據分析模型進行比對計算, 形成學生專注度分析,對教師講臺上授課停留次數、講臺下與學生互動或者巡視次數進行對比,還原教師課堂行為軌跡,形成教師行動軌跡分析,方便教師進行課后教學反思,為教學設計調整提供客觀依據。

3.建設滿足評建一體化的機制設計

(1)在線課堂巡查:巡課是高校教學管理和教學督導的一項重要內容,是教學管理工作走向精細化、科學化的一個標志[4],針對傳統人工巡課費時費力、缺乏客觀量化依據,建設數字化平臺,實現在線可視化巡課,促進教師的課堂教學行為規范,提高課堂教學效率,從而實現師生教學相長、學生全面發展的教學目標。

(2)錄播:年輕教師在教學經驗和教學方法等方面與老教師還有一定差距,傳統的提升方法是到課堂現場進行學習觀摩,但這對時間、空間的安排要求非常高。建設數字化平臺,從教師角度來看,一方面可以隨時進行觀摩學習,另一方面可以讓教師進一步自我總結,對自己教學模式的優點和缺點進行自我檢討和自我改進,促進教學質量的提升。從學生角度來看,線下的教學對同一個知識點只有一次學習的機會,即使有記筆記的方式也沒有辦法完全還原課堂內容,教學錄播可讓學生們反復學習同一個知識點,進一步鞏固所學知識。

(3)教學比對分析:針對同一教學主題、不同教師的教學設計,可以安排多位教師進行教學實施,可對教學過程中的教學模式、教學經驗、教學風格等客觀數據進行對比分析,打造名師模范效應,幫助普通教師進行觀摩學習,找到差異性,從而不斷提升教學水平。

五、教學質量監控與評價數字化平臺的實踐

2018年,教育部發布《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》指出,加快形成多元協同、內容豐富、應用廣泛、服務及時的高等教育云服務體系,大力推動互聯網、大數據、人工智能、虛擬現實等現代技術在教學和管理中的應用,以現代信息技術推動高等教育質量提升的“變軌超車”[5]。傳統的教學質量監控與評價模式,教學主管部門很難全面、客觀地了解學校教學質量整體水平。利用信息化技術來管理和分析教學工作,讓學校對教學質量水平情況有更清晰的了解,從而可以有針對性地進行改進,形成評價、反饋、改進的閉環,持續提升教學質量[6]。在實踐中,本課題組依托學校遵循教學質量監控與評價數字化平臺建設的原則與路徑,開展了具體的實踐,取得了較好的效果。

(一)利用考勤大數據,助推學風建設

在高校教學和學生工作管理過程中,考勤是一個非常重要的環節,學生的出勤率直接影響到學校的學風建設。傳統的點名考勤方式耗時長、效率低。學校通過教學質量與評價數字化平臺,將教室人臉考勤狀態設置為正常、遲到、早退、曠課、請假等狀態,采用人臉識別驗證的方式對教室內的學生進行人臉周期性掃描、全方位覆蓋,實時比對,上報結果,且通過巡航時間的設置重復輪巡,大大減少人員漏拍問題,并可有效杜絕代答、代簽現象,實現人、地、時三者合一,同時根據不同的需求,設置設備端實時效果、客戶端實時考勤、BS端考勤報表展示三種不同的考勤信息展示板,真正做到考勤工作的高效性、及時性,督促學生不遲到、不曠課,積極營造良好的學習氛圍和學習風氣,推進學風建設。

(二)利用教學行為評估,提升課堂教學質量

教學行為作為教學的核心部分,既是教學活動的具體內容和細節,也是教學過程中最具主觀能動性的部分。通過教學質量與評價數字化平臺,評估教學行為,提高課堂效能,提升教學質量。一是利用課堂點名球或者行為分析服務器分析掃描抓拍的圖片,識別分析出學生獨立學習、聽講、應答、起立發言、趴桌子、玩手機、交頭接耳以及教師走上走下講臺、奔跑、板書、背對等多種師生行為,與識別到的師生人臉進行行為關聯,匯總分析師生行為數據,實現師生行為的統計、對比和趨勢分析以及生成課堂維度的行為統計數據、課堂行為趨勢圖。根據姓名、課程、時間等條件檢索相關人員的行為導出數據報表,對學生課堂表現量化分析,輔助教學考核,嚴肅課堂紀律。二是采集上課過程中的教師行為、學生正面行為、學生負面行為,按照上課時間軸生成課堂行為占比分析圖;對照學生課堂行為的大數據分析模型進行比對計算,以圖形化的方式直觀展示不同時刻學生課堂專注度,形成學生專注度分析;采集教師課堂行為數據,統計講臺上授課停留次數、講臺下與學生互動或者巡視次數對比,還原教師課堂行為軌跡,形成教師行動軌跡分析。通過教學過程各類數據分析,為教師進行課后教學反思提供便利,為教學設計調整提供客觀依據。三是采集教師和學生課堂教學活動行為,統計學生和教師行為次數、轉化頻次,形成S-T互動分析圖、授課風格類型圖,為評課提供可視化數據參考,輔助教師結合教案設計對照查看上課各環節是否達到預期效果,以便進行課堂教學過程改進。四是對同一門課程或同一教學主題不同教師的教學模式、教學經驗、教學風格等教學實施過程中的客觀數據進行對比分析,發掘優質示范課,發揮名師示范效應,助力教師成長,不斷提升教學水平。

(三)利用在線巡課督導,保障教學質量

巡課督導是教學質量監控常態工作之一,但傳統巡課依靠人工巡課,費時費力,同時無法對課堂進行全面性評價,也無法形成統一巡課記錄。為解決這些問題,平臺的巡課督導系統業務貫穿課前課中課后三個環節。課前,自定義評價指標,統一巡查標準,規范巡查任務及行為;課中,利用已有的課堂點名攝像機或者錄播攝像機進行教室場景各畫面采集,遠程實時在線巡查,掌控課堂師生一舉一動;課后,形成巡查電子記錄統一存檔,并形成分析報告,通過課堂出勤率、師生課堂表現、教學風格、課堂管理能力、巡課評價等維度生成課堂綜合評價報告,為教師教學能力提升提供輔助信息支撐。通過課堂教學過程數據采集分析,展示全校班級出勤率排行榜、巡課得分排行榜、課堂積極參與度排行榜等,為學校管理人員針對日常教學督導、績效考評等工作提供輔助依據。對在線巡課中發現的教學問題及時監督整改,保障教育教學質量,促進教師教學水平提升,確保教學秩序的平穩有序。

六、結語

教育靠質量立本,學校靠質量立校。隨著高等教育從擴大規模的外延式發展進入以提高質量為特征的內涵式發展階段,推進高質量發展,提升教學質量成為最緊迫最核心的任務,而完善的教學質量監控與評價體系對推動教學質量提升具有舉足輕重的作用,因而建設教學質量監控與評價體系相對應的數字化平臺也成為高校提升教學質量的迫切需求。本文通過對高校現行教學質量監控與評價的“三大痛點”進行分析,在建設多元教學模式需求的現代化多媒體教學場所、基于人臉識別技術的監控系統、滿足評建一體化的機制設計的路徑下,在考勤大數據、教學行為評估、在線巡課督導三個方面進行實踐,充分發揮數字化平臺在教學管理中的作用,提升教學質量評價數據的全面性、準確性和有效性,為教學診斷與改進、專業評估、教學評估提供翔實的過程信息數據和材料,為日常教學管理提供數據支撐和決策依據,為教學質量的持續提升提供有效支撐。