天津大學教育質量與學習科學實驗室于2019年成功獲批天津市普通高等學校社會科學實驗室（第一批），主要依托單位為天津大學教育學院，同時有天津大學醫學工程與轉化醫學研究院與天津大學人工智能學部的共同參與。實驗室圍繞教育質量這一當代教育的核心議題，立足全球視野，以國家教育發展需求和科技重大戰略布局為牽引，聚焦于教育質量，以人工智能、大數據、腦科學為基礎，圍繞教育質量相關問題積極開展研究探索，推動教育科學研究與新興科學技術的交叉融合。現任實驗室主任為劉陽陽教授。
教育質量與學習科學實驗室目前包括教育質量大數據實驗室、教育神經科學實驗室和人工智能應用實驗室。教育質量與學習科學實驗室不僅和天津大學教育學院現有的學科緊密相關，而且與天津大學的醫學、信息科學、心理學、生物學等其他學科密切關聯；該方向涵蓋了天津大學的眾多優勢學科，也與天津市社會經濟發展緊密相關；不僅立足于學科發展的現有需求，也考慮了今后新興的交叉學科的發展趨勢。
實驗室聚集了一支跨學科、多元化的高水平研究團隊，重視并積極促進與國內外相關專家學者的學術交流；同時，實驗室借助于先進的實驗平臺提供了教師示范、學生參與的廣闊空間，推動研究與教學之間的良性循環，為培養科學研究的新生力量提供了重要的平臺。實驗室現有固定人員16人，流動人員若干。固定人員中正高級職稱10人，副高級職稱6人，均具有博士學位。
教育質量與學習科學實驗室的建立，體現了“新文科”的發展要求，該實驗室將借助一流的設備、一流的分析手段將自然科學的方法應用于教育科學的研究，進而為我國教育質量的提升提出切實可行的基于實證研究的對策建議。實驗室的研究將大大推動新興技術與教育的深度融合，促進“新文科”教育體系的構建，助推未來教育研究的科學化、規范化發展，實現學科知識的持續創新，服務于區域教育與經濟的可持續發展。
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