【摘 要】
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教学测量是教学研究的重要组成部分,通过对师生教学行为的量化,为教学评价提供重要的客观数据依据。PBL（Problem-Based Learning）教学法是一种在国内外医学教育中广泛应用的讨论型教学方法。疫情期间,华中科技大学同济医学院提出了线上PBL与线下PBL教学行为差异分析的教学研究课题,该课题急需一套教学行为测量系统来为研究提供可靠的课堂行为量化数据依据。对此,本文从最基础最重要的课堂发言
【基金项目】
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国家重点研发计划（2018YFB1004504）“基于大数据的教学效果评价技术”；
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教学测量是教学研究的重要组成部分,通过对师生教学行为的量化,为教学评价提供重要的客观数据依据。PBL（Problem-Based Learning）教学法是一种在国内外医学教育中广泛应用的讨论型教学方法。疫情期间,华中科技大学同济医学院提出了线上PBL与线下PBL教学行为差异分析的教学研究课题,该课题急需一套教学行为测量系统来为研究提供可靠的课堂行为量化数据依据。对此,本文从最基础最重要的课堂发言行为出发,设计并实现了线上PBL课堂发言行为测量系统。针对线上PBL课堂的教学测量需求,本文提出的课堂发言行为测量系统从视频和音频两种课堂记录数据格式出发,分别设计并实现了端到端的课堂发言行为测量方案。本文主要的工作内容有以下几个方面:（1）设计了PBL课堂发言行为数据的采集标注方案,自建了32课时的线上PBL课堂发言行为数据集,填补了线上PBL教学场景下的数据集空白;（2）对视频课堂记录进行分析,使用了颜色直方图分析和光学字符识别OCR提取帧级别课堂发言信息,在此基础上通过时间维度的身份映射和后处理实现了段落级别的课堂发言行为测量,该方案在自建线上PBL数据集上达到了21.92%的分割错误率;（3）对音频课堂记录进行分析,使用了说话人分割技术,对基于Bi-LSTM的有效语音检测模块、说话人变化点检测模块和基于TDNN的说话人识别模块进行训练与级联,在更通用的场景下实现了课堂发言行为测量,该方案在自建线上PBL数据集上达到了9.66%的分割错误率;（4）在两套测量方案的实现基础上提出了音视频联合的测量优化方案,将测量系统的分割错误率进一步降低到7.55%。本文所设计实现的线上PBL课堂发言行为测量系统,解决了线上PBL的课堂发言行为测量问题,为分析学生教学心理、剖析线上PBL教学问题、比较线上线下PBL教学差异、提升PBL教学质量做出了积极贡献。
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