教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目申報(bào)書-基于評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)的“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)過程控制

2023年美麗軟件科技有限公司教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目申請(qǐng)書項(xiàng)目名稱：基于教評(píng)一體化的網(wǎng)絡(luò)安全人才BITS能力培養(yǎng)新模式負(fù)責(zé)人：聯(lián)系電話：工作郵箱：學(xué)校名稱：通信地址：二○二三年七月制填表說明(1)全日制本科高校在職教師或在校學(xué)生；(2)原則上不接受之前已獲得過同類項(xiàng)目資助的重復(fù)2.有關(guān)項(xiàng)目?jī)?nèi)容、具體要求和說明請(qǐng)參考項(xiàng)目申報(bào)指3.項(xiàng)目負(fù)責(zé)人填寫的內(nèi)容由所在單位負(fù)責(zé)審核，所填內(nèi)容必須真實(shí)、可靠。4.申請(qǐng)書由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人填寫并手寫簽名，報(bào)送所在高校主管部門審查、簽署意見并蓋章后，將掃描文件上傳到項(xiàng)目平臺(tái)()。項(xiàng)目概況(單選)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(主要教學(xué)及科研工作)獲得藍(lán)橋杯軟件設(shè)計(jì)大賽省賽二等獎(jiǎng)2020.10操作系統(tǒng)慕課設(shè)計(jì)和制作的探究2024.6疫情下教師在線教學(xué)能力提升的探究項(xiàng)目主要成員(不含項(xiàng)目負(fù)近年來，國務(wù)院和教育部先后發(fā)布《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》《“新一代人工智能”發(fā)展規(guī)劃》《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》等文件，“新工科”“一流本科課程”建設(shè)方興未艾

[1]?！敖鹫n”以“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”（簡(jiǎn)稱“兩性一度”）為標(biāo)準(zhǔn)，通常需要科學(xué)的、完整的、可追溯的教學(xué)過程控制與評(píng)價(jià)體系作支撐

[2]。隨著“以學(xué)生為中心”理念逐漸成為各大高校的共識(shí)

[3]，教學(xué)過程控制與教學(xué)評(píng)價(jià)逐漸從單一指標(biāo)評(píng)估轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性多元指標(biāo)評(píng)價(jià)

[4]，從追求以管理為核心的“教學(xué)成果”轉(zhuǎn)變?yōu)樽非笠詫W(xué)生為核心的“學(xué)習(xí)效果”

[5-6]，面向?qū)W生個(gè)性化、多樣化發(fā)展的細(xì)粒度教學(xué)過程控制逐漸從幕后走到臺(tái)前。1“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程控制的難點(diǎn)“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”課程建設(shè)“金課”的目標(biāo)是圍繞培養(yǎng)學(xué)生“系統(tǒng)研發(fā)能力、系統(tǒng)應(yīng)用能力、系統(tǒng)分析能力、終身學(xué)習(xí)能力、職業(yè)規(guī)范能力”5種能力，實(shí)現(xiàn)讓“課程優(yōu)起來”“課堂活起來”和“學(xué)生忙起來”3個(gè)目標(biāo)。在具體教學(xué)實(shí)踐過程中，“課程優(yōu)起來”和“課堂活起來”問題可以通過教師主導(dǎo)的課程內(nèi)容重構(gòu)、教學(xué)過程設(shè)計(jì)、課堂效果評(píng)估等方式解決

[7]，但“學(xué)生忙起來”問題，主體是學(xué)生，是一個(gè)自下而上的問題。由于任課教師難以通過統(tǒng)一的平臺(tái)實(shí)時(shí)掌握和控制教學(xué)過程，從而也就很難準(zhǔn)確計(jì)量和評(píng)估“學(xué)生是否真正忙起來”“學(xué)生忙起來的效果怎樣”等細(xì)節(jié)，再加上學(xué)生群體的自學(xué)能動(dòng)性和問題理解力不均衡、助教的教學(xué)能力不足和教學(xué)不規(guī)范等因素，無法實(shí)時(shí)建立教學(xué)反饋通道，造成教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)難以形成完整閉環(huán)

[8-10]，造成該問題無法得到很好的解決。因此，從控制論視角來看，圍繞“學(xué)生忙起來”問題，如何通過科學(xué)的評(píng)價(jià)手段進(jìn)行教學(xué)過程控制和反饋，是一流課程建設(shè)背景下“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)的難點(diǎn)問題。2基于評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)的教學(xué)過程控制體系整體設(shè)計(jì)基于教學(xué)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)的教學(xué)過程控制體系主要分為教學(xué)評(píng)價(jià)反饋控制和大數(shù)據(jù)分析兩個(gè)子階段，前者通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合平臺(tái)和發(fā)展性評(píng)價(jià)系統(tǒng)全方位采集學(xué)生、助教和教師參與教學(xué)活動(dòng)的原始信息，在教師、學(xué)生和助教之間形成反饋控制小循環(huán)，后者利用教學(xué)評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)，應(yīng)用相關(guān)的智能算法計(jì)算得到教學(xué)過程控制綜合指標(biāo)并反饋給教師，形成基于大數(shù)據(jù)的反饋控制大循環(huán)

[11]。整套體系利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)過程控制，通過持續(xù)性的教學(xué)評(píng)價(jià)幫助教師進(jìn)行教學(xué)過程控制，形成“教—學(xué)—評(píng)”的反饋雙循環(huán)

[12]，如圖1所示。本次項(xiàng)目的實(shí)施為后續(xù)企業(yè)與高校的合作搭建了平臺(tái)，具有橋梁的作用，項(xiàng)目實(shí)施的意義較大。2.項(xiàng)目培訓(xùn)方式：本項(xiàng)目培訓(xùn)的方式更加多元化，采用線上線下、理論+實(shí)踐相結(jié)合的培訓(xùn)方式。大數(shù)據(jù)分析相關(guān)師資培訓(xùn)研議報(bào)告及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)相關(guān)學(xué)習(xí)資料等，。在進(jìn)行線下培訓(xùn)時(shí)，采用理論+實(shí)踐的培訓(xùn)方式，不僅要注重理論知識(shí)，還要注重實(shí)戰(zhàn)鍛煉，在實(shí)學(xué)習(xí)成效。為了提高教師的學(xué)習(xí)效率，以及更好地掌握教師培訓(xùn)情況，本項(xiàng)目采用以任務(wù)為導(dǎo)向，將培訓(xùn)內(nèi)容分解成每天的學(xué)習(xí)任務(wù)，最后以學(xué)習(xí)日志和課程設(shè)計(jì)的形式提交。除進(jìn)行線下培訓(xùn)外，還可以帶領(lǐng)高校教師參觀企業(yè)，組織專任教師去企業(yè)頂中去。項(xiàng)目實(shí)施的途徑和方式更加多元化，更具有趣味性，可以訓(xùn)。3.項(xiàng)目培訓(xùn)內(nèi)容：本項(xiàng)目實(shí)施目的是提高教師專業(yè)技能、教學(xué)能力和課程建設(shè)水平。本項(xiàng)目對(duì)教師專業(yè)技能的培訓(xùn)更注重教師實(shí)踐能力的提升，培訓(xùn)內(nèi)容不拘泥于課本理論，側(cè)重于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在企業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。通過實(shí)際項(xiàng)目演練，加深教師對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，使得教師通過培訓(xùn)達(dá)到大數(shù)據(jù)專業(yè)的能力要求。2.2教學(xué)評(píng)價(jià)反饋控制子階段2.2.1

客觀性評(píng)價(jià)客觀性評(píng)價(jià)依托于教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合平臺(tái)（圖2），以學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的“過程數(shù)據(jù)”和結(jié)果為主要參考，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握程度，衡量課程目標(biāo)的達(dá)成度。教師根據(jù)課程大綱安排，將課程知識(shí)點(diǎn)、習(xí)題集等通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合平臺(tái)推送給學(xué)生，讓學(xué)生按照要求在線完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)考試，通過自動(dòng)評(píng)判功能將學(xué)生完整的實(shí)驗(yàn)過程記錄下來，包括實(shí)驗(yàn)時(shí)間、改正次數(shù)、每個(gè)問題完成時(shí)長(zhǎng)等，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行查重和分析，使學(xué)生的所有操作記錄、提交的數(shù)據(jù)詳情、實(shí)驗(yàn)評(píng)判情況等日志數(shù)據(jù)由平臺(tái)統(tǒng)一管理和保存，從而得到每個(gè)學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)周期的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果大數(shù)據(jù)，作為對(duì)學(xué)生綜合能力評(píng)估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

[13]。2.2.2

發(fā)展性評(píng)價(jià)發(fā)展性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來自于發(fā)展性評(píng)價(jià)系統(tǒng)（圖3）。“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”課程為解決實(shí)踐教學(xué)過程控制問題，配備了實(shí)驗(yàn)課程助教，每名助教負(fù)責(zé)指導(dǎo)30名學(xué)生。助教可以更加專注于每一個(gè)學(xué)生的具體需求，并提供一對(duì)一的輔導(dǎo)和幫帶。發(fā)展性評(píng)價(jià)產(chǎn)生于教師、助教和學(xué)生三者互相依賴的教學(xué)過程中，通過互評(píng)的形式建立穩(wěn)定的評(píng)價(jià)循環(huán)，是一種更加主觀、開放的評(píng)價(jià)方式，用于衡量學(xué)生的綜合能力及潛能，同時(shí)也可以判斷助教的教學(xué)能力強(qiáng)弱

[14]。2.2.3

評(píng)價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)則和設(shè)計(jì)原則運(yùn)行規(guī)則：實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)通過電腦、手機(jī)等智能終端登錄使用，可定制多種在線問卷或投票，便于收集不同維度的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。①助教對(duì)學(xué)生的綜合能力形成性評(píng)價(jià)主要基于學(xué)生學(xué)術(shù)成果或?qū)?shí)驗(yàn)任務(wù)的獨(dú)特解決方案等“代表性”成果，使用文字描述為學(xué)生成長(zhǎng)的各種里程碑事件“打標(biāo)簽”。②學(xué)生對(duì)助教的認(rèn)可性評(píng)價(jià)通過打分和投票來計(jì)量。③教師對(duì)助教的工作績(jī)效評(píng)價(jià)主要依據(jù)助教完成任務(wù)情況，任課教師對(duì)助教工作擁有一票否決權(quán)。④教學(xué)互動(dòng)效果評(píng)價(jià)來自于學(xué)生評(píng)教信息，系統(tǒng)通過自然語言處理算法提取文本的關(guān)鍵信息，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)檢測(cè)和判斷教師學(xué)生之間的溝通是否存在障礙。設(shè)計(jì)原則：①信息不對(duì)稱原則。從學(xué)生視角來看，系統(tǒng)會(huì)向?qū)W生公開助教的得分情況，但是學(xué)生無法得知助教對(duì)自己的評(píng)價(jià)，從助教視角來看，系統(tǒng)會(huì)在教師對(duì)助教工作完成績(jī)效評(píng)價(jià)之后公開其績(jī)效得分，在此之前助教無法獲知學(xué)生對(duì)自己的投票打分情況，通過此原則可以避免學(xué)生與助教的作弊行為

[15]。②匿名原則。助教僅能獲知最終的評(píng)價(jià)結(jié)果而不能獲得每名學(xué)生的打分情況，學(xué)生對(duì)教師的上課情況可以匿名建議，匿名原則可以很好地保護(hù)學(xué)生、助教和教師的隱私

[16]。③公平原則。從教師視角來看，學(xué)生與助教的互相評(píng)價(jià)是一個(gè)動(dòng)態(tài)博弈的過程

[17]，教師利用博弈過程中的評(píng)價(jià)信息實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)過程的有效控制。動(dòng)態(tài)博弈需要公平的環(huán)境才會(huì)保證評(píng)價(jià)過程的持續(xù)性和穩(wěn)定性，因此系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上對(duì)于所有助教和學(xué)生一視同仁

[18]。2.3大數(shù)據(jù)分析子階段評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)：評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)的“大”主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)量上，既包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中大量操作日志、實(shí)驗(yàn)過程記錄、代碼和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，又包括評(píng)價(jià)系統(tǒng)中評(píng)分、投票、標(biāo)簽等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)量隨著時(shí)間推移不斷積累，是典型的高維異構(gòu)時(shí)間序列數(shù)據(jù)。通過異質(zhì)圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、時(shí)間序列卷積網(wǎng)絡(luò)或基于Transformer結(jié)構(gòu)的相關(guān)時(shí)間序列算法，計(jì)算出每個(gè)學(xué)生的評(píng)價(jià)特征，并進(jìn)行學(xué)生之間的特征相似性分析、關(guān)聯(lián)分析等，最終形成學(xué)生個(gè)性化的評(píng)價(jià)特征畫像

[19]。異常檢測(cè)：異常檢測(cè)利用分類、聚類、統(tǒng)計(jì)等方法發(fā)現(xiàn)并標(biāo)記異常，幫助教師發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中學(xué)生、助教或者課程中出現(xiàn)的整體性或局部性異動(dòng)。常見的異常：某學(xué)生在客觀性或者發(fā)展性評(píng)價(jià)某項(xiàng)指標(biāo)中發(fā)生突變而且幅度較大，需要及時(shí)提醒教師對(duì)該學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注；學(xué)生整體在某項(xiàng)指標(biāo)上發(fā)生較大幅度波動(dòng)，可以認(rèn)為是課程在作業(yè)設(shè)置、試題難度或者教學(xué)方法上出現(xiàn)異常，應(yīng)提醒教師調(diào)整課程難度或授課方式。評(píng)價(jià)權(quán)重自學(xué)習(xí)：評(píng)價(jià)權(quán)重自學(xué)習(xí)功能主要對(duì)發(fā)展性評(píng)價(jià)中助教學(xué)生互評(píng)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，剔除無效、重復(fù)評(píng)價(jià)，并自主學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)人的歷史行為，對(duì)經(jīng)常提供高質(zhì)量評(píng)價(jià)的學(xué)生或者助教給予更高的賦分權(quán)重值，代表其評(píng)價(jià)更具有說服力；另外利用自然語言處理相關(guān)技術(shù)，對(duì)評(píng)價(jià)內(nèi)容進(jìn)行信息抽取和分類，對(duì)不同類別的評(píng)價(jià)賦予動(dòng)態(tài)的權(quán)重系數(shù)，從而使評(píng)價(jià)得分更加全面。統(tǒng)計(jì)分析：統(tǒng)計(jì)分析功能從整體上關(guān)注課程的全部評(píng)價(jià)信息，通過大數(shù)據(jù)可視化工具和模型，計(jì)算并生成學(xué)生評(píng)價(jià)直方圖、雷達(dá)圖、云圖等，幫助教師或管理人員更加直觀地審視教學(xué)效果和學(xué)生能力培養(yǎng)效果

[20]，另外，統(tǒng)計(jì)分析也可以從不同專業(yè)、不同教研組的維度橫向?qū)Ρ冉虒W(xué)評(píng)價(jià)規(guī)律的異同，為教學(xué)研究工作提供可靠的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)

[21]。時(shí)序分析：時(shí)序分析功能提供給學(xué)生一個(gè)從時(shí)間維度全面觀察自己成長(zhǎng)過程的窗口，不僅可以展現(xiàn)個(gè)人成長(zhǎng)過程中客觀評(píng)價(jià)、發(fā)展評(píng)價(jià)的變化軌跡，并為每個(gè)學(xué)生繪制個(gè)性化的評(píng)價(jià)畫像，通過時(shí)序相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)個(gè)人成長(zhǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)或者重要階段，為指導(dǎo)教學(xué)工作的連續(xù)性提供新的線索和思路。通過本課題的研究，力求達(dá)到以下預(yù)期目標(biāo)：（1）對(duì)區(qū)域代表性企業(yè)進(jìn)行調(diào)查走訪，通過調(diào)查結(jié)果分析得到圍繞軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案要求及畢業(yè)要求的解決復(fù)雜工程問題的創(chuàng)新能力需求報(bào)告；（2）校企雙方教師嘗試在嵌入式核心課程的實(shí)踐教學(xué)中將OBE教學(xué)模式進(jìn)行應(yīng)用，包括共同進(jìn)行項(xiàng)目選擇、案例設(shè)計(jì)、場(chǎng)景設(shè)計(jì)及實(shí)施過程；（3）校企雙方教師在課程設(shè)計(jì)中加入師生協(xié)同創(chuàng)新，制定過程化考核機(jī)制，完善軟件工程專業(yè)課程體系；（4）形成帶有實(shí)踐效果的應(yīng)用研究報(bào)告；（5）發(fā)表教學(xué)改革論文1-2篇。2023年8月-2023年1月：開展性工科產(chǎn)教融合、校企合作模式相關(guān)外政策及文獻(xiàn)的整理，并對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)和法規(guī)進(jìn)行研究探索，深入理解國家對(duì)新工科專業(yè)人才需求的具體標(biāo)準(zhǔn)和方向，并以此為基礎(chǔ)對(duì)國內(nèi)知名高校新工科專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，收集整理相關(guān)信息資料，通過學(xué)術(shù)交流等方式與領(lǐng)頭高校專業(yè)負(fù)責(zé)人和領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行溝通探討，找到新工科專業(yè)與優(yōu)質(zhì)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)教融合、校企合作的型模式，新標(biāo)準(zhǔn)。2024年2月-2024年7月：對(duì)現(xiàn)有“新工科”專業(yè)校企聯(lián)合培養(yǎng)模式進(jìn)行深入分析，進(jìn)一步明確校企合作下的“新工科”專業(yè)辦學(xué)定位，調(diào)整課程體系架構(gòu)、學(xué)分設(shè)置、課程設(shè)置，實(shí)踐實(shí)習(xí)課程內(nèi)容，制定出一套更加符合國家對(duì)“新工科”專業(yè)人才在交叉學(xué)科領(lǐng)域中實(shí)際工作能力勝任要求的實(shí)用型課程體系。2024年8月-2025年1月：與企業(yè)協(xié)商簽訂“雙師型”教師培養(yǎng)計(jì)劃，并將雙師型教學(xué)引入專業(yè)課程教學(xué)體系，在學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)、政治理論學(xué)習(xí)、思想建設(shè)和實(shí)踐學(xué)習(xí)中發(fā)揮重要作用。2025年2月-2025年4月：完善校企合作育人模式下的實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)體系，一方面，利用學(xué)校和企業(yè)資源，幫助學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐完成實(shí)習(xí)實(shí)踐學(xué)習(xí)計(jì)劃；另一方面，同時(shí)開展大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃、大學(xué)生科研活動(dòng)、大學(xué)生專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)知培訓(xùn)和大賽、實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段更新與改革和實(shí)驗(yàn)室開放等活動(dòng)。202