教育部产学合作协同育人教学内容和课程体系改革项目申报书-基于评价大数据的“数据库系统”实践教学过程控制

2023年美丽软件科技有限公司教育部产学合作协同育人项目申请书项目名称：基于教评一体化的网络安全人才BITS能力培养新模式负责人：联系电话：工作邮箱：学校名称：通信地址：二○二三年七月制填表说明(1)全日制本科高校在职教师或在校学生；(2)原则上不接受之前已获得过同类项目资助的重复2.有关项目内容、具体要求和说明请参考项目申报指3.项目负责人填写的内容由所在单位负责审核，所填内容必须真实、可靠。4.申请书由项目负责人填写并手写签名，报送所在高校主管部门审查、签署意见并盖章后，将扫描文件上传到项目平台()。项目概况(单选)项目负责人(主要教学及科研工作)获得蓝桥杯软件设计大赛省赛二等奖2020.10操作系统慕课设计和制作的探究2024.6疫情下教师在线教学能力提升的探究项目主要成员(不含项目负近年来，国务院和教育部先后发布《促进大数据发展行动纲要》《“新一代人工智能”发展规划》《关于一流本科课程建设的实施意见》等文件，“新工科”“一流本科课程”建设方兴未艾

[1]。“金课”以“高阶性、创新性、挑战度”（简称“两性一度”）为标准，通常需要科学的、完整的、可追溯的教学过程控制与评价体系作支撑

[2]。随着“以学生为中心”理念逐渐成为各大高校的共识

[3]，教学过程控制与教学评价逐渐从单一指标评估转变为综合性多元指标评价

[4]，从追求以管理为核心的“教学成果”转变为追求以学生为核心的“学习效果”

[5-6]，面向学生个性化、多样化发展的细粒度教学过程控制逐渐从幕后走到台前。1“数据库系统”课程实验教学过程控制的难点“数据库系统”课程建设“金课”的目标是围绕培养学生“系统研发能力、系统应用能力、系统分析能力、终身学习能力、职业规范能力”5种能力，实现让“课程优起来”“课堂活起来”和“学生忙起来”3个目标。在具体教学实践过程中，“课程优起来”和“课堂活起来”问题可以通过教师主导的课程内容重构、教学过程设计、课堂效果评估等方式解决

[7]，但“学生忙起来”问题，主体是学生，是一个自下而上的问题。由于任课教师难以通过统一的平台实时掌握和控制教学过程，从而也就很难准确计量和评估“学生是否真正忙起来”“学生忙起来的效果怎样”等细节，再加上学生群体的自学能动性和问题理解力不均衡、助教的教学能力不足和教学不规范等因素，无法实时建立教学反馈通道，造成教学内容、教学方法和教学评价难以形成完整闭环

[8-10]，造成该问题无法得到很好的解决。因此，从控制论视角来看，围绕“学生忙起来”问题，如何通过科学的评价手段进行教学过程控制和反馈，是一流课程建设背景下“数据库系统”实践教学的难点问题。2基于评价大数据的教学过程控制体系整体设计基于教学评价大数据的教学过程控制体系主要分为教学评价反馈控制和大数据分析两个子阶段，前者通过教学实验综合平台和发展性评价系统全方位采集学生、助教和教师参与教学活动的原始信息，在教师、学生和助教之间形成反馈控制小循环，后者利用教学评价大数据，应用相关的智能算法计算得到教学过程控制综合指标并反馈给教师，形成基于大数据的反馈控制大循环

[11]。整套体系利用数据驱动教学过程控制，通过持续性的教学评价帮助教师进行教学过程控制，形成“教—学—评”的反馈双循环

[12]，如图1所示。本次项目的实施为后续企业与高校的合作搭建了平台，具有桥梁的作用，项目实施的意义较大。2.项目培训方式：本项目培训的方式更加多元化，采用线上线下、理论+实践相结合的培训方式。大数据分析相关师资培训研议报告及大数据分析技术相关学习资料等，。在进行线下培训时，采用理论+实践的培训方式，不仅要注重理论知识，还要注重实战锻炼，在实学习成效。为了提高教师的学习效率，以及更好地掌握教师培训情况，本项目采用以任务为导向，将培训内容分解成每天的学习任务，最后以学习日志和课程设计的形式提交。除进行线下培训外，还可以带领高校教师参观企业，组织专任教师去企业顶中去。项目实施的途径和方式更加多元化，更具有趣味性，可以训。3.项目培训内容：本项目实施目的是提高教师专业技能、教学能力和课程建设水平。本项目对教师专业技能的培训更注重教师实践能力的提升，培训内容不拘泥于课本理论，侧重于大数据分析技术在企业中的实际应用。通过实际项目演练，加深教师对所学知识点的理解和掌握，使得教师通过培训达到大数据专业的能力要求。2.2教学评价反馈控制子阶段2.2.1

客观性评价客观性评价依托于教学实验综合平台（图2），以学生完成实验的“过程数据”和结果为主要参考，检验学生对于知识的掌握程度，衡量课程目标的达成度。教师根据课程大纲安排，将课程知识点、习题集等通过教学实验综合平台推送给学生，让学生按照要求在线完成相应的实验考试，通过自动评判功能将学生完整的实验过程记录下来，包括实验时间、改正次数、每个问题完成时长等，并对实验数据进行查重和分析，使学生的所有操作记录、提交的数据详情、实验评判情况等日志数据由平台统一管理和保存，从而得到每个学生在整个学习周期的实验过程及结果大数据，作为对学生综合能力评估的基础数据

[13]。2.2.2

发展性评价发展性评价数据来自于发展性评价系统（图3）。“数据库系统”课程为解决实践教学过程控制问题，配备了实验课程助教，每名助教负责指导30名学生。助教可以更加专注于每一个学生的具体需求，并提供一对一的辅导和帮带。发展性评价产生于教师、助教和学生三者互相依赖的教学过程中，通过互评的形式建立稳定的评价循环，是一种更加主观、开放的评价方式，用于衡量学生的综合能力及潜能，同时也可以判断助教的教学能力强弱

[14]。2.2.3

评价系统运行规则和设计原则运行规则：实验评价系统通过电脑、手机等智能终端登录使用，可定制多种在线问卷或投票，便于收集不同维度的评价数据。①助教对学生的综合能力形成性评价主要基于学生学术成果或对实验任务的独特解决方案等“代表性”成果，使用文字描述为学生成长的各种里程碑事件“打标签”。②学生对助教的认可性评价通过打分和投票来计量。③教师对助教的工作绩效评价主要依据助教完成任务情况，任课教师对助教工作拥有一票否决权。④教学互动效果评价来自于学生评教信息，系统通过自然语言处理算法提取文本的关键信息，并结合统计数据检测和判断教师学生之间的沟通是否存在障碍。设计原则：①信息不对称原则。从学生视角来看，系统会向学生公开助教的得分情况，但是学生无法得知助教对自己的评价，从助教视角来看，系统会在教师对助教工作完成绩效评价之后公开其绩效得分，在此之前助教无法获知学生对自己的投票打分情况，通过此原则可以避免学生与助教的作弊行为

[15]。②匿名原则。助教仅能获知最终的评价结果而不能获得每名学生的打分情况，学生对教师的上课情况可以匿名建议，匿名原则可以很好地保护学生、助教和教师的隐私

[16]。③公平原则。从教师视角来看，学生与助教的互相评价是一个动态博弈的过程

[17]，教师利用博弈过程中的评价信息实现对教学过程的有效控制。动态博弈需要公平的环境才会保证评价过程的持续性和稳定性，因此系统在设计上对于所有助教和学生一视同仁

[18]。2.3大数据分析子阶段评价大数据：评价大数据的“大”主要体现在数据类型和数据量上，既包括学生实验过程中大量操作日志、实验过程记录、代码和实验报告等非结构化数据，又包括评价系统中评分、投票、标签等结构化数据，而且数据量随着时间推移不断积累，是典型的高维异构时间序列数据。通过异质图神经网络、时间序列卷积网络或基于Transformer结构的相关时间序列算法，计算出每个学生的评价特征，并进行学生之间的特征相似性分析、关联分析等，最终形成学生个性化的评价特征画像

[19]。异常检测：异常检测利用分类、聚类、统计等方法发现并标记异常，帮助教师发现教学过程中学生、助教或者课程中出现的整体性或局部性异动。常见的异常：某学生在客观性或者发展性评价某项指标中发生突变而且幅度较大，需要及时提醒教师对该学生进行重点关注；学生整体在某项指标上发生较大幅度波动，可以认为是课程在作业设置、试题难度或者教学方法上出现异常，应提醒教师调整课程难度或授课方式。评价权重自学习：评价权重自学习功能主要对发展性评价中助教学生互评进行权重计算，剔除无效、重复评价，并自主学习评价人的历史行为，对经常提供高质量评价的学生或者助教给予更高的赋分权重值，代表其评价更具有说服力；另外利用自然语言处理相关技术，对评价内容进行信息抽取和分类，对不同类别的评价赋予动态的权重系数，从而使评价得分更加全面。统计分析：统计分析功能从整体上关注课程的全部评价信息，通过大数据可视化工具和模型，计算并生成学生评价直方图、雷达图、云图等，帮助教师或管理人员更加直观地审视教学效果和学生能力培养效果

[20]，另外，统计分析也可以从不同专业、不同教研组的维度横向对比教学评价规律的异同，为教学研究工作提供可靠的数据分析基础

[21]。时序分析：时序分析功能提供给学生一个从时间维度全面观察自己成长过程的窗口，不仅可以展现个人成长过程中客观评价、发展评价的变化轨迹，并为每个学生绘制个性化的评价画像，通过时序相关性分析发现个人成长中的关键节点或者重要阶段，为指导教学工作的连续性提供新的线索和思路。通过本课题的研究，力求达到以下预期目标：（1）对区域代表性企业进行调查走访，通过调查结果分析得到围绕软件工程专业人才培养方案要求及毕业要求的解决复杂工程问题的创新能力需求报告；（2）校企双方教师尝试在嵌入式核心课程的实践教学中将OBE教学模式进行应用，包括共同进行项目选择、案例设计、场景设计及实施过程；（3）校企双方教师在课程设计中加入师生协同创新，制定过程化考核机制，完善软件工程专业课程体系；（4）形成带有实践效果的应用研究报告；（5）发表教学改革论文1-2篇。2023年8月-2023年1月：开展性工科产教融合、校企合作模式相关外政策及文献的整理，并对相关文献和法规进行研究探索，深入理解国家对新工科专业人才需求的具体标准和方向，并以此为基础对国内知名高校新工科专业建设现状进行调研，收集整理相关信息资料，通过学术交流等方式与领头高校专业负责人和领域专家进行沟通探讨，找到新工科专业与优质企业进行产教融合、校企合作的型模式，新标准。2024年2月-2024年7月：对现有“新工科”专业校企联合培养模式进行深入分析，进一步明确校企合作下的“新工科”专业办学定位，调整课程体系架构、学分设置、课程设置，实践实习课程内容，制定出一套更加符合国家对“新工科”专业人才在交叉学科领域中实际工作能力胜任要求的实用型课程体系。2024年8月-2025年1月：与企业协商签订“双师型”教师培养计划，并将双师型教学引入专业课程教学体系，在学生专业学习、政治理论学习、思想建设和实践学习中发挥重要作用。2025年2月-2025年4月：完善校企合作育人模式下的实践创新教学体系，一方面，利用学校和企业资源，帮助学生理论结合实践完成实习实践学习计划；另一方面，同时开展大学生科研训练计划、大学生科研活动、大学生专业学科竞赛、大学生创业知培训和大赛、实验教学手段更新与改革和实验室开放等活动。202