基于OBE理念的人工智能技术课堂教学质量智能监测诊改实践

侯柏林

关键词：OBE理念；质量智能监测系统；人工智能技术；教学目标达成度

1引言

在智能云教学时代，随着移动互联网、云计算、大数据、人工智能与教育教学的深度融合，中国的教学方式已经从根本上改变了教学管理、监督和评估方式。云计算就是在这种环境下产生的，并伴随着手机网络的广泛使用和云教育的现代化特点而快速流行。

教学工作是学校核心工作，而课堂教学是教学工作的基础，培养目标是保证和提高人才培养目标的关键。加强对教师的评估和监测，而完善的评估和监测手段是保障和提高教师队伍素质的重要途径。惠州城市职业学院联合北京智启蓝墨公司开发“惠州城市职业学院课程质量智能监测与诊改系统平台”，利用基于OBE理念的人工智能技术课堂教学质量智能监测，构建智能化的课程实施的评价模型与反馈机制，构建五个课程实施质量诊改与反馈闭环和两个课程实施质量成果，通过数据比对从而得出教学数据信息中的规律，优化教学活动，从而实现教学智能化，提高课堂教学的质量和效率。

2教学资源平台分析

当前，高职院校的学生是伴随着信息化、智能化、网络化时代成长的，学校的教学方式、教学手段也发生了深刻的变化，疫情使得线上线下混合式教育成为教学的重要方式，先进的网络教学平台及优质教学资源及课堂组织非常重要。

2.1蓝墨云班课资源平台

蓝墨云班课是基于移动互联网和智能移动设备进行互动教学的云服务平台，也是一款时尚的智能教学助手，使教学课堂变得轻松、有趣、快乐。蓝墨云班课具备以学生为主的主体性、移动性、资源共享性、交互式、高效率等优点，其功用巨大，能够轻易完成课堂资源推送、研讨问答、课堂签到、布置作业、投票问题、头脑风暴等互动课堂教学活动。该平台因其互动性好、经验值、等级奖励等措施激发学生自主学习，学习过程全自动记录、反馈等优势，教师可利用学生自主生成的平台大数据进行挖掘、分析、总结等。

2.2课程实施质量智能监测系统

通过整合系统，为推进OBE提供全路径的技术解决方案，为深入推进OBE提供技术支持。蓝墨的“课程实施智能诊改与评价系统”通过开发智能化的课程，建立课程标准，再通过智能化的课程实施采集教师、学生班课每节课堂的详细教学资源和教学活动行为数据，形成全方位的课程实施云教学大数据。人工智能可对教学过程行为大数据进行分析，并自动与课程标准对照，形成无需人工干预的智能化实时诊改与反馈闭环。

基于课程实施教学过程行为大数据，采用智能画像技术，针对学生、教师和班课三个主体智能画像，建立模型和算法，反映质量的数据维度与数据点，实现通过客观实证大数据对课堂教学质量进行评价的方法，并通过学生的学习行为大数据构建分析模型进行，最后形成课程实施质量评价的实时监测大屏和课程实施质量报告。部署课堂质量监测与诊改平台，结合学校现有的各类平台，整合构建助力OBE落地的整体性技术方案。

2.3教学资源分析

蓝墨云课堂，教师会按照教学要求上传各类教学资料，其中包括课件、案例文档、视频等；案例动画，案例图片，相关知识收集，网站链接等资源。平台会将所有的数据都收集起来，从数据结构来看，系统会根据不同的数据进行分类，如表1所列。在资源学习上，该系统会追踪、记录学员的学习进程、类型，并将学生得到的经验与已发布的总经验进行比较：数据以图表、饼图等方式显示。例如，80%以上、60%到80%、60%以下比例，并會在资源学习中，产生5个最优秀的学生。在教学中，教师设定视频观看模式，比如不能拖拽、须全程看、系统实时回放录像等功能。通过对比学生观看视频的时间比等措施可得出不同区段的比例人数，再用图像进行分析，如图1所示。根据学生在学习过程中查看的时间长短，由高到低依次排列，最终获得了前五位和后五位学生的学习情况。

3基于成果导向的“机电传动与控制技术”课程改革实践

3.1明确课程成果的课程标准制定课程成果

通过掌握电动机、电器、电磁铁、继电器、变频器、伺服等元器件集成应用于自动化设备项目设计、编程、接线、选型等；准确使用三种常用机电传动控制系统进行控制、设计、编程；利用人机界面控制2个以上负载案例，准确应用常用三种直、交流调速以及伺服控制对电机、设备进行控制；借助气动与液压试验平台，实现气动与液压系统的回路组装与动作控制：由继电器控制到三菱PLC控制进阶：具备有效沟通、团队合作完成工程项目的能力，具备开放合作包容、国际视野的能力，具有国家自主品牌认同、工作自信、关怀客户的能力。

3.2达成课程成果的课程评价指标研究

基于线上、线下混合式课程学习方式和学习成果评价体系，在线课程学习平台为蓝墨云班课学习平台，监测平台是课程实施智能诊改与评价系统。

本课程期终考核采取形成性考核方式，期末总成绩分数比例为“课程考核总体成绩=平时课堂成绩（20%）+实训项目成绩（40%）+蓝墨课程学习成绩（40%）”。平时成绩：平时课堂成绩（20%）线下包含出勤、纪律、课堂表现、回答提问、分享、展示等；蓝墨课程学习成绩（40%）通过线上包含线上签到、课程资源学习学习、课堂活动（包括投票、问卷、课堂表现、答疑、讨论、头脑风暴）、作业、在线测试等；实训项目成绩（40%）包含项目任务、实践活动等。

3.3达成教学成果的教学方式

以学生为中心、以成果为导向，基于自主学习、探究学习、合作学习等教学理念，采用小组学习法、讨论式、项目式等理实一体化教学方式，结合企业的项目实际案例，通过课内外形式让学生参与机电传动与控制技术应用场景中的自动化设备应用、开发、操作、毕业设计等，教学中充分体现了以学生为中心、以学习成果为导向的教学理念，注重培养学生的实际工程技术分析、解决具体问题等应用能力。

3.4构建课程诊改持续改进平台

我校构建了“惠州城市职业学院课程实施智能诊改与评价系统”研究平台，构建了以过程性评价和终结性评价相结合的课程考核评价机制。建立了系统化、规范、完整的智能制造专业群课程质量监控、评价、反馈体系，每学期定期开展学生教学效果的满意度调查、学生教学质量评价等，收集学生反馈意见，形成教学质量分析报告以及通过系统自动生成课程实施质量报告，其中包括班课学生达成度分析、学生过程学习报告、课程实施质量报告、过程教学汇总数据、过程教学明细数据、过程性教学报告、学生过程学习成绩等。

4课程实施

4.1教学方式

利用云教学开展线上为主线下为辅的混合式教学模式，采用翻转课堂、启发式、案例式和项目任务式教学方式，以过程性考核为主、自主学习考核和终结性考核结合的综合评价方式，形成对教学和学习效果的全面、客观、科学、准确评价。

4.2教学内容和教学活动对课程标准的支撑关系

“机电传动与控制技术”课程中采用项目方式，根据教学内容的重要性赋予第一权重的比例、子项目中的教学内容赋予第二权重的比例、课程内容及教学活动（比如资源学习、作业／小组任务、测试、头脑风暴、资源学习、考勤、投票问卷等教学活动）赋予第三权重的比例，从而监测学生学习过程及学习效果，进而检验教师的教学效果。

4.3课程目标总体达成度

通过一学期的教学实施及课堂教学质量智能监测诊改系统自动生成，机电传动与控制技术课程目标总体达成度为0.89，达到学期初制订的教学目标，达成率超过预期目标0.7。

4.4课程目标第一项达成度

“机电传动与控制技术”课程设置了24个项目教学内容，通过课程实施智能诊改与评价系统自动监测每个项目的课程目标第一项达成度，通过一学期的教学实施与监测，课程目标第一权重达成度平均值达到0.92，达到预期目标。具体如图2所示。

4.5课程目标细分项达成度

“机电传动与控制技术”课程中采用项目方式，根据教学内容的重要性赋予权重的比例情况，课程目标细分项基于子项目中的教学内容赋予第二权重的比例，课程内容及教学活动（如资源学习、作业／小组任务、测试、头脑风暴、资源学习、考勤、投票问卷等教学活动）赋予第三权重的比例，通过课程实施智能诊改与评价系统自动监测每个项目的课程目标细分达成度，通过一学期的教学实施与监测，课程目标第一权重达成度平均值达到0.91，达到预期目标。具体如图3所示。

4.6课程目标学生个人达成度分析

通过课程实施智能诊改与评价系统自动监测班级全体学生的总体目标个人达成度情况，通过一学期的教学实施与监测，总体目标个人达成度平均达到0.93、学生课程目标达成度平均达到0.936，均达到预期目标。具体如图4所示。

4.7教学诊断与改进

方式一是学生自主学习的诊断与改进：方式二是教学过程的诊断与改进。比如，（1）出勤率达到0.1%，参与度为0.00，参与度较低，建议改进。（2）作业／小组任务“任务19任务分析+任务实施（变频器外部与内部运行一变频器入门”，参与度为0.55，参与度较低，建议改进。方式三是考核过程的诊断与改进。通过教学质量智能监测诊改平台自动生成6个文件：《附件1-F19C66终结考核成绩．xlsx》《附件2-过程教学汇总数据xlsx》《附件3-过程教学明细数据xlsx》《附件4-过程性教学报告．docx》《附件5-班课学生过程性学习报告》《附件6一班级成绩》，从而达成教师与学生的教与学的全过程、全链条的闭环教育教学过程及结果。

5结束语

在大数据环境下，教师根据信息化平臺反馈学生学习结果来提出个性化的学习战略。通过对教师和学生的“教”和“学”，使教师和学生在课堂上做到因材施教和个性化的学习，从而使教学在诊断和改善中焕发新的生机，进而使教育质量得到进一步的提升。在大数据的推动下，高职院校的教学理念发生了变化，并应用大数据技术，实现了高职教学的快速发展，为适应未来社会做好准备。