劉艷輝，張玉霞

（邯鄲學(xué)院 a.電子信息工程實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)中心；b.信息工程學(xué)院，河北 邯鄲 056005）

引 言

在發(fā)達(dá)國家，比如美國對于高校教學(xué)質(zhì)量評價與教學(xué)管理的監(jiān)控以及反饋已經(jīng)通過一系列諸如“帆布”“學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)”等教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于大數(shù)據(jù)的質(zhì)量保障體系[1]。我國相對于許多發(fā)達(dá)國家，高校信息化建設(shè)較晚，起始于20世紀(jì)90年代，但我國的發(fā)展速度是不容小覷的，逐漸從最開始的初級階段轉(zhuǎn)換為深度的應(yīng)用，更是廣泛應(yīng)用到高校教學(xué)中，并且取得了良好的效果。以北京大學(xué)教學(xué)質(zhì)量保障體系構(gòu)建為例，以外部保障和內(nèi)部保障兩方面為核心，開展資源—評價—獎勵的保障體系研究與探索，同時構(gòu)建了相對完善的以數(shù)據(jù)為中心的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，開展深度學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析，從而展開教學(xué)過程的反思與改進(jìn)，這對我國重點(diǎn)院校的質(zhì)量保障建設(shè)提供了新思路和指導(dǎo)方向[2]，但相對信息化技術(shù)進(jìn)展較慢的應(yīng)用型地方院校來說，還具有較大的難度。

一、目前地方高校教學(xué)質(zhì)量保障平臺的現(xiàn)狀

高校是培養(yǎng)綜合性人才的主要場地，教學(xué)管理直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，教學(xué)質(zhì)量的高低與否是衡量一個院校發(fā)展情況的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)[3]。目前，傳統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量保障方式使用較初級的辦公軟件來收集、分析，并通過人為活動反饋教學(xué)質(zhì)量數(shù)據(jù)的管理方式，已經(jīng)不能滿足日益復(fù)雜的教學(xué)質(zhì)量保障系統(tǒng)有效運(yùn)行的需要。地方高校由于其相似的發(fā)展路徑，或者是地方普通高校轉(zhuǎn)型發(fā)展而來，或者是高職高專院校升格而來，所以內(nèi)部教學(xué)質(zhì)量保障體系與保障方式相對不夠完善，教學(xué)質(zhì)量保障信息化應(yīng)用較低，并且具有相同的特點(diǎn)，都沒有及時跟進(jìn)技術(shù)發(fā)展潮流，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量保障體系的信息化建設(shè)。

自升本以來，地方高校始終堅(jiān)持質(zhì)量保障建設(shè)，在迎評促建的過程中，地方高校圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)的辦學(xué)定位，堅(jiān)持以提高質(zhì)量為核心的內(nèi)涵式發(fā)展道路，完善了教學(xué)質(zhì)量管理保障體系，并逐步形成教學(xué)質(zhì)量保障的長效機(jī)制，諸如相對完整的組織機(jī)構(gòu)，明確的質(zhì)量保障主題責(zé)任體系，制度保障體系，質(zhì)量文化協(xié)同體系、教學(xué)質(zhì)量常態(tài)監(jiān)控體系等，這些工作在很大程度上保障并提高了地方高校教學(xué)質(zhì)量的水平，但是對于信息技術(shù)滲透到教學(xué)質(zhì)量保障體系中的應(yīng)用相對薄弱，尤其在信息化技術(shù)的高速發(fā)展下，教育部需要高等教育質(zhì)量保障體系強(qiáng)調(diào)新方法，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，對高校開展周期性評估和質(zhì)量常態(tài)監(jiān)測，搭建自己的教學(xué)質(zhì)量數(shù)據(jù)平臺，基于大數(shù)據(jù)平臺開展專業(yè)評估、課程評估、教學(xué)質(zhì)量過程化評估、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)決策支持等，是高校構(gòu)建和完善內(nèi)部教學(xué)質(zhì)量保障體系的堅(jiān)實(shí)基石，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量保障體系“常態(tài)化監(jiān)控、及時反饋、持續(xù)改進(jìn)“閉環(huán)運(yùn)行的有效途徑[4]，因此地方院校積極開展質(zhì)量保障平臺信息化建設(shè)，對提高高校教育與管理水平有著深遠(yuǎn)的意義。

二、基于大數(shù)據(jù)的地方高校教學(xué)質(zhì)量保障平臺的建設(shè)方案

根據(jù)應(yīng)用型地方高校目前的教學(xué)質(zhì)量保障體系所提出的問題，將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于高校質(zhì)量保障平臺的建設(shè)中具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，因此本文提出以多數(shù)應(yīng)用型高校已有質(zhì)量監(jiān)控體系為起點(diǎn)，以信息技術(shù)應(yīng)用為目標(biāo)，搭建基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)質(zhì)量保障平臺的實(shí)踐方案，具體方案內(nèi)容包括以下幾方面。

（一）建設(shè)教學(xué)質(zhì)量評價平臺（核心）

該平臺建設(shè)以學(xué)生為中心，以達(dá)成度為目標(biāo)，建立系列評價系統(tǒng)，主要包括過程評價，按照課堂評價-課程評價-教師評學(xué)-學(xué)業(yè)成績評價線性順序開展階段性評價，多元評價主體，包括學(xué)生評價、教學(xué)督導(dǎo)、專家聽課、教師自評、教師評學(xué)、同行聽課等、實(shí)現(xiàn)過程化評價的全面性和多元性；實(shí)踐評價，以即將畢業(yè)的學(xué)生為參加主體，評價畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)以及學(xué)科競賽等多方面，分析培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求達(dá)成度，提供改進(jìn)與完善措施；教師考核，作為一種激勵考核參考，提升教師自我改進(jìn)與完善的步伐；調(diào)研反饋，通過在校生調(diào)查、教師調(diào)查與訪談、畢業(yè)生調(diào)查、校友調(diào)查等，以市場需求為導(dǎo)向，推進(jìn)教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)工作。

（二）建設(shè)教學(xué)質(zhì)量信息采集平臺（基礎(chǔ)）

教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系有效運(yùn)行的第一步，是對校內(nèi)各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，完成以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的建設(shè)模型，本課題以影響教學(xué)質(zhì)量因素的相關(guān)性為準(zhǔn)則，按照數(shù)據(jù)源頭的性質(zhì)、種類和范圍對數(shù)據(jù)進(jìn)行了業(yè)務(wù)劃分，采用與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類似的層次結(jié)構(gòu)，分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(專業(yè)、課程、教師、學(xué)生等基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù))、資源數(shù)據(jù)(教學(xué)課件、教案、微課、教學(xué)軟件、教學(xué)視頻、圖片照片等教學(xué)資源)和行為數(shù)據(jù)(教師教導(dǎo)行為、學(xué)生學(xué)習(xí)行為、課堂活動等)，為數(shù)據(jù)分析平臺采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)學(xué)習(xí)與分析提供支持。

（三）建設(shè)大數(shù)據(jù)決策分析與持續(xù)改進(jìn)平臺（進(jìn)階）

借助于教學(xué)質(zhì)量信息采集平臺的數(shù)據(jù)模型，采用基于深度學(xué)習(xí)的類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層次分析方法，探究現(xiàn)有數(shù)據(jù)與教學(xué)質(zhì)量之間的潛在量化關(guān)系，生成質(zhì)量分析報(bào)告，包括：教師課堂教學(xué)分析報(bào)告、學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量報(bào)告、課程達(dá)成度報(bào)告、培養(yǎng)方案達(dá)成度報(bào)告、畢業(yè)要求達(dá)成度報(bào)告等，以數(shù)字化/圖形化等可視化方式展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)智能統(tǒng)計(jì)分析，為學(xué)校提升管理水平、教師改善教學(xué)方法、學(xué)生成績早期預(yù)警提供大數(shù)據(jù)決策支持，從而達(dá)到提升教學(xué)質(zhì)量，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標(biāo)。

二、大數(shù)據(jù)分析在高校教學(xué)質(zhì)量平臺中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)平臺的建立是進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，因此大數(shù)據(jù)分析模塊在質(zhì)量保障平臺中占據(jù)核心位置，基于大數(shù)據(jù)的高校質(zhì)量保障平臺的框架結(jié)構(gòu)（如圖1）。在此基礎(chǔ)上，通過采用大數(shù)據(jù)分析常用的聚類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹等算法應(yīng)用到教學(xué)質(zhì)量數(shù)據(jù)挖掘與分析中，以此更好推動教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)[5]。下面介紹在本文中使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對線上學(xué)習(xí)效果的數(shù)據(jù)挖掘與分析的實(shí)踐應(yīng)用與分析。

疫情防控常態(tài)化下的高校教學(xué)模式正在發(fā)生改變，課堂教學(xué)作為高校學(xué)生獲取知識的主要來源也在悄然改變，在線學(xué)習(xí)給了學(xué)生更多的學(xué)習(xí)機(jī)會和資源，在線學(xué)習(xí)總會有多種多樣的學(xué)習(xí)行為，每一種學(xué)習(xí)行為也會對課程的學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生影響，如何通過某種技術(shù)手段來量化這種影響呢？并通過分析這樣的影響對課堂教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)與指導(dǎo)呢？神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)人的認(rèn)知過程而設(shè)計(jì)的一種問題求解算法，網(wǎng)絡(luò)就像人的大腦一樣，經(jīng)過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的“各個神經(jīng)元”之間的權(quán)值，不斷地對輸入和輸出進(jìn)行訓(xùn)練，從而產(chǎn)生更接近理想的輸出，當(dāng)訓(xùn)練結(jié)束后，這個訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)就可以根據(jù)神經(jīng)元上的權(quán)值對給定的輸入計(jì)算輸出結(jié)果，從而利用這個輸出結(jié)果來預(yù)測目標(biāo)。本文中我們通過將大學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，包括課堂出勤率、網(wǎng)絡(luò)課堂學(xué)習(xí)進(jìn)度、課程作業(yè)完成率、在線學(xué)習(xí)時長、討論與發(fā)帖次數(shù)、測試成績、單元練習(xí)成績等過程化考核內(nèi)容與期末考試成績作為輸入和輸出，通過對輸入數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則進(jìn)行訓(xùn)練，確定好激勵函數(shù)、訓(xùn)練的次數(shù)等，并不斷地測試與修改網(wǎng)絡(luò)層數(shù)，每層上的神經(jīng)元數(shù)，完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建，并通過python進(jìn)行試驗(yàn)環(huán)境的搭建，并對學(xué)生線上學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)與分析。為了說明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)效果預(yù)測的可行性，選擇輸入數(shù)據(jù)時，選擇了同門課同老師和同門課不同老師以及不同課不同老師的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)利用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對學(xué)生在線學(xué)習(xí)效果進(jìn)行了預(yù)測和回歸分析，可以得出有意義的結(jié)論，因此不斷分析和挖掘教育大數(shù)據(jù)潛在的知識和價值，持續(xù)改革和創(chuàng)新教育教學(xué)運(yùn)行和管理機(jī)制，促進(jìn)教學(xué)運(yùn)行和學(xué)生自主學(xué)習(xí)，對提高教學(xué)質(zhì)量具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖. 1大數(shù)據(jù)高校質(zhì)量保障平臺框架

結(jié) 語

在大數(shù)據(jù)的時代背景下，海量數(shù)據(jù)帶給各行各業(yè)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，如何在海量數(shù)據(jù)中快速準(zhǔn)確地獲取有效信息是核心，而這有效信息不僅可以進(jìn)行預(yù)測性分析，也可以進(jìn)行總結(jié)性展示，這對提高行業(yè)發(fā)展前景來說都是行之有效的途徑。因此將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到高校教學(xué)質(zhì)量保障平臺中具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，但是大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)并非一朝一夕的事情，這需要將數(shù)據(jù)的收集、分析、應(yīng)用與反饋等各方面形成一個閉環(huán)建設(shè)，不僅僅是技術(shù)的問題，規(guī)范化的管理、制度化的要求等都是保障該平臺可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，需要各個部門共同參與進(jìn)來，形成教學(xué)過程管理、制度管理、結(jié)果量化管理、反饋持續(xù)改進(jìn)管理等循環(huán)性的過程。同時，對于數(shù)據(jù)的采集、分類、篩選也是一個動態(tài)變化的過程，根據(jù)時代和需求的變化，數(shù)據(jù)需要不斷的修整，檢驗(yàn)，形成新的數(shù)據(jù)模型，再進(jìn)行下一輪數(shù)據(jù)分析等，只有多方面的并進(jìn)，才能真正保障基于大數(shù)據(jù)的教學(xué)質(zhì)量保障平臺不斷完善與改進(jìn)，發(fā)揮可持續(xù)作用。