（计算机应用技术专业论文）基于svm的本科教学水平评估方法应用研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 教育评价、教育基础理论和教育发展是当今世界教育领域中的三大研究课题。随着 高等教育改革的不断深化，高等教育所培养出来的人才质量成为教育质量的核心问题。 行之有效的教学质量监控与评估体系是提高人才培养质量的关键。教育部第一轮本科教 学水平评估以及其它各种形式的评估检查结束，对高等教育本科教学质量的提高有了一 定的推动和促进作用，然而我国的教学质量评估多为政府教育部门组织的根据建立的教 学质量评估体系进行教学评估检查，通过外界的压力来推动教学质量的提高，缺乏对教 学质量内在的自我约束机制和完整的、制度化、规范化的高校质量内部保证体系。因此， 本文论述了一种全方位、多维度的教学质量评价方法。 本文阐述了高等学校评估的发展阶段，比较国内外教学质量保证体系，分析了该领 域的研究现状，建立了专家、同行、用人单位、教师、学生、家长共同参与的教学质量 内部评估指标体系。根据建立的指标体系对高校的各个专业进行样本数据采集，并将支 持向量机( s v m ) 应用于本科专业教学水平评估，根据训练样本数据得到训练模型，建 立本科专业教学水平评估方法。该方法中高校的每一个专业为一个向量，根据指标体系 对专业进行评价得出结果。 实验使用的数据集是根据本科专业教学水平评估指标体系对两所高校共5 1 个专业 进行问卷调查所得的数据。用其中的4 0 个专业作为训练样本，其余的1 1 个专业作为测 试样本。试验表明，此评估方法是建立在科学的指标体系之上，精度高、速度快，具有 较大的实用价值。 关键词：教学水平；评估；指标体系；支持向量机 基于s v m 的本科教学水平评估方法应用研究 a p p l i c a t i o nr e s e a r c hf o run d e r g r a d u a t ee d u c a t i o ne v a l u a t i o n m e t h o db a s e do ns v m a b s t r a c t e d u c a t i o ne v a l u a t i o n ，b a s i c 廿1 e o r yo fe d u c a t i o na n de d u c a t i o nd e v e l o p m e n ta r et h r e e i m p o r t a n tr e s e a r c hs u b j e c t si nm o d e me d u c a t i o nf i e l d 。w i n lt h ec o n s t a n t l yd e p t ho fa d v a n c e d e d u c a t i o nr e f o r m ，t a l e n tq u a l i t yo fh i g h e re d u c a t i o nb e c o m e sak e r n e lq u e s t i o no fe d u c a t i o n q u a l i t y a ne f f i c i e n ts y s t e mf o rm o n i t o r i n ga n da s s e s s i n ge d u c a t i o nq u a l i t yi st h ek e yt o i m p r o v et a l e n tf o s t e r i n gq u a l i t y w i t ht h ee n do ff i r s tr o u n du n d e r g r a d u a t et e a c h i n ge v a l u a t i o n o ft h em i n i s t r yo fe d u c a t i o na n do t h e rv a r i o u sf o r m so fe v a l u a t i o nc h e c k i n g ，u n d e r g r a d u a t e t e a c h i n go fh i g h e re d u c a t i o ni sf a c i l i t a t e da n dp r o m o t e d h o w e v e r ，m o s to ft e a c h i n gq u a l i t y a s s e s s m e n t so fo u rc o u n t r yi ss e tu pb yg o v e r n m e n te d u c a t i o nd e p a r t m e n ti na c c o r d a n c ew i t h t h et e a c h i n gq u a l i t ye v a l u a t i o ns y s t e m t h ea i mo ft e a c h i n ge v a l u a t i o ni s t oi m p r o v et h eq u a l i t y o ft e a c h i n gb ye x t e m a lp r e s s u r e h o w e v e r ，t h e s ee v a l u a t i o ns y s t e m sa r ed e v o i do fi n t e r n a l s e r f - r e s t r a i n tm e c h a n i s ma n dac o m p l e t ei n s t i t u t i o n a l i z e da n ds t a n d a r d i z a t i o ni n t e r n a lq u a l i t y a s s u r a n c es y s t e m t h e r e f o rt h i st h e s i sp r e s e n t saa l l - d i r e c t i o n a l ，m u l t i d i m e n s i o n a le v a l u a t i o n m e t h o do ft e a c h i n gq u a l i t y t h i st h e s i s p r e s e n t s t h e d e v e l o p m e n ts t a g e o fi n s t i t u t i o no fh i g h e re d u c a t i o n e v a l u a t i o n , c o m p a r e st e a c h i n gq u a l i t ya s s u r a n c es y s t e ma th o m ea n da b r o a d , a n a l y z e so ft h e c u r r e n tr e s e a r c hs t a t eo ft h ef i e l d ，a n dt h e nc o n s t r u c t sa ni n t e r n a le v a l u a t i o ne d u c a t i o nq u a l i t y s y s t e mi nw h i c he x p e r t s ，p e e r s ，e m p l o y e r s ，t e a c h e r s ，s t u d e n t s ，p a r e n tc a np a r t i c i p a t e a c c o r d i n g t ot h es y s t e m , w es e tu pd a t as e t ，a n du s es u p p o r tv e c t o rm a c h i n e ( s v m ) t oe v a l u a t et h el e v e lo f u n d e r g r a d u a t et e a c h i n g w e o b t a i ne v a l u a t i o nm o d e lb yt r a i n i n gs a m p l e ，a n ds e tu p u n d e r g r a d u a t et e a c h i n gl e v e le v a l u a t i o nm e t h o d e a c hm a j o ro fc o l l e g e sa n du n i v e r s i t i e si s r e g a r da sav e c t o ri nt h i sm e t h o d t h ee v a l u a t i o nr e s u l t so fm a j o ra r eo b t a i n e df i r s t l y t h ee x p e r i m e n t sa r em a d eo nq u e s t i o n n a i r es u r v e yd a t as e t , i nw h i c h51m a j o r so ft w o 场曲s c h o o l sa c c o r d i n gt ou n d e r g r a d u a t et e a c h i n ge v a l u a t i o ns y s t e m 4 0s a m p l e sa f eu s e da st h e t r a i n i n gs a m p l e ，a n dt h er e s ta leu s e da st e s t i n gs a m p l e s t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h e m e t h o dh a sah i 曲p e r f o r m a n c eo ne v a l u a t i o np r e c i s i o na n ds p e e d ，i th a sg r e a tp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e k e yw o r d s - u n d e r g r a d u a t ee d u c a t i o n ；e v a l u a t i o n ；m a n a g e m e n ts y s t e m ；s v m 1 1 一 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文题目：劾三匕丛遮乏匦丝望姆i 聋鱼缝生盘牮鸳瘥 作者签名：药日毫j 二一日期：4 年互月丛日 大连理下大学硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 塞i 旦型边笠堑渔型壑季通鱼遗鲨趋纽坌建 作者签名：萤垒凼)日期：珥年厶月堑日 导师签名：一2 1 妻兰l日期：2 丝立年j 乙月j 生日 大连理上大学硕士学位论文 1绪论 1 1 选题背景 高校本科教学工作水平评估是当代中国大学体系建构的客观要求之一，也是其内在 的组成部分，通过评估促进当代中国高校现代化发展已经成为中国高等教育的历史性使 命。本科教学工作水平评估的实施标志着高等教育评估走上正规化、制度化和经常化的 轨道。评估实践证明，教学评估是全面推进学校改革、建设与发展的重要措施，在促进学 校端正办学指导思想、加大教学投入力度、改善办学基本条件、健全教学保障体系、深 化教育教学改革、促进管理制度建设、提高教育教学质量、增强广大师生员工的凝聚力 等方面起了重要作用。在整个教学评估过程中，制度化是其实质和核心，包括教学评估 体系、评价标准、评估规范等等，具有很强的指令性和操作性。评估工作的制度化是高 校贯彻落实科学发展观、提高教育教学质量的有效手段。评估方案对于高校而言，就是一 本如何办好学校的基本教科书，也是一根如何加强管理的指挥棒川。 1 1 1我国高等教育评估发展阶段 从我国本科教学评估制度发展过程中可以将高等教育评估分以下几个阶段： ( 1 ) 高等教育评估探索阶段( 1 9 4 9 年- 1 9 8 4 年) 。 这一阶段的高等教育活动中，高等教育评估工作没有被真正的认识，或者说高等教 育评估工作正处于徘徊摸索阶段。 ( 2 ) 高等教育评估起步试点阶段( 1 9 8 5 年- 1 9 8 9 年) 。 1 9 8 5 年5 月发布的中共中央关于教育体制改革的决定提出“对高等学校的办学 水平进行评估”，明确规定：“国家及其教育管理部门要加强对高等教育的宏观指导和 管理。教育管理部门还要组织教育界、知识界和用人部门定期对高等学校的办学水平进 行评估，对成绩卓著的学校给予荣誉和物质上的重点支持，办得不好的学校要整顿以至 停办。 同一年，原国家教委召开了“高等工程教育评估问题专题讨论会”并于年底颁 布了关于开展高等工程教育评估研究和试点工作的通知，全面部署了高等工程教育 评估研究和试点工作。1 9 8 7 年1 0 月，“具有中国特色的高等教育评估制度的研究与实 践”课题，被列为“七五”期间国家教委的重点研究项目。1 9 8 9 年1 月至1 9 9 0 年1 月， 原国家教委组织了全国首次普通高等学校优秀教学成果的评审奖励工作，并决定此项工 作以后每四年进行一次。1 9 8 6 年6 月，在北京召丌了“评估高等学校工作状态理论与方 法学术讨论会”，会议提出了高等教育评估的一些重要概念，如区分合格评估与选优评 估、指标体系的简化、自评的作用、评估的心理状态等，会议还对美国和日玎苏联的教育 基于s v m 的本科教学水平评估方法应用研究 评估作了比较研究。1 9 8 6 年1 2 月，原国家教委在成都召开“高等工程教育评估试点工 作会议 。会议讨论了4 个部委、3 5 所工科院校提出的学校专业、课程评估的指标体系、 标准与方法，以及德育、体育评估的指标体系。至此，高等教育评估真正起步，整个试 点工作也全面展开。 ( 3 ) 高等教育评估发展阶段( 1 9 9 0 年- 1 9 9 9 年) 。 原国家教委于1 9 9 0 年颁布了普通高等学校教育评估暂行规定，对中国高等教 育评估的性质、主要目的、基本任务、指导思想、评估机构、评估基本形式都作了明确 的规定。1 9 9 1 年6 月2 5 日，“中国教育评价研究协作组”成立大会在天津大学举行。 协作组的成立，有利于整体规划和协调中国高等教育评估研究工作，集中力量攻克重大 课题。1 9 9 2 年底，原国家教委成立了全国高等学校设置评议委员会。该委员会作为原国 家教委的咨询机构，接受原国家教委的委托，组织力量对省、自治区、直辖市以及中央 各部门申报的普通高等学校和成人高等学校进行评议。1 9 9 3 年2 月，中共中央、国务院 颁布了中国教育改革和发展纲要。1 9 9 4 年7 月2 9 日，受国务院学位委员会和原国 家教委的委托，经中国兵器工业总公司批准，“高等学校与科研院所学位与研究生教育 评估所”在北京理工大学成立。该所是受国务院学位委员会和国家教委的委托，承担开 展学位与研究生教育评估及有关咨询服务的事业性质的非营利性机构。 ( 4 ) 高等教育评估立法发展阶段( 1 9 9 9 年一2 0 0 2 年) 。 1 9 9 9 年颁布了中华人民共和国高等教育法，第四十四条规定：高等学校办学水 平、教育质量，接受教育行政部门的监督和由其组织的评估。加强了高等育评估中的政 府行政力量，第一次从法律上规定了高等教育评估的法律地位，为高等教育评估提供了 法律保障。 ( 5 ) 第一轮普通高等学校教学工作水平评估阶段( 2 0 0 3 年一2 0 0 8 年) 。 2 0 0 3 年l o 月，经教育部党组认真研究，决定成立教育部高等教育教学评估中心， 并于同年底上报中央机构编制委员会办公室。2 0 0 4 年3 月国务院批转教育部( ( 2 0 0 3 2 0 0 7 中国教育振兴行动计划，明确提出实行“五年一轮”的普通高等学校教学工作水 平评估制度，要求全面推进高等学校教学评估工作。2 0 0 4 年6 月，中央编制办批复同意 教育部设立高等教育教学评估中心。同年8 月，教育部以教人 2 0 0 4 1 7 号文教育部关于 设立教育部高等教育教学评估中心的通知、教人 2 0 0 4 号文教育部关于印发“教育 部高等教育教学评估中心职责任务、管理体制、机构设置和人员编制方案”的通知。 至此，教育部高等教育教学评估中心正式成立。到2 0 0 8 年底第一轮普通高等学校教学工 作水平评估工作全面结束，高校教育教学评估工作收到了丰硕的成果弘j 。 大连理工人学硕士学位论文 1 1 2国外本科教学质量保证体系对我国的影响 世界高等教育的发展经历了一个由“精英教育 到“大众教育 的发展进程，进而 又重视高等教育质量的过程。西方教育评价经过百余年发展，己经在评价理论、评价模 式以及评价标准等方面，取得了令人瞩目的成绩，形成了一套适合自己教育发展的评价 制度与措施。正如马丁特罗所说，从“精英”到“大众 、“普及”阶段发展过渡的高 等教育，必将在高等教育规模、高等教育观、功能、课程与教学形式、学生的学习经历、 学校类型与规模、领导与决策、学术标准、入学和选拔、学校管理等方面发生变化【3 j 。纵 观整个西方教育评价发展史，各国建立高等教育评估制度的目的基本上是一致的，都是 为了实现国家和社会对高等教育的监督和宏观控制，以确保高等教育的质量，使其适应 经济、社会发展需要。世界各国都重视高等教育质量保障体系的探索与实践，并先后建 立了各具特色的高等教育质量保障体系。当然，由于政治、经济和历史文化背景不同， 各国的高等教育制度不尽相同，高等教育评估制度也各有千秋。从比较的角度研究部分 发达国家高教评估制度的发展及其质量保障体系的建立，对于认识高等教育的发展规律， 借鉴国际经验，结合我国的具体国情、校情，完善本科教学评估体系，具有十分重要的 意义。 ( 1 ) 美国高校教学质量保障体系。 认证制度、政府的法律干预和市场竞争三者构成了影响和决定美国高等教育质量的 要素。高等教育质量认证制度是美国大学本科教学质量保障体系的最大特色。目前，美 国负责认证机构认可的组织有两种：民间性质的“美国高等教育认证委员会( c h e a ) ”和政 府性质的“美国教育部( u s d e ) ”。这些机构既不从属于某些社会团体或个人，也不受控 于某些高校，更不隶属于某个政府部门，它们作为一种社会中介机构，为高校提供认证 服务，认证机构与被认证高校是一种服务者与被服务者阳j 的相对独立关系，而非行政上 的上下级关系。认证评估专家组通常由高等教育专家和关心高等教育的公众代表组成。 这些专家不但要求要有精深的专业知识，还要有丰富的评估经验，熟悉高校的各个部门、 各个工作环节。以大批专家为主体，确保评估的科学性、公平性与有效性，才能使评估 的结果得到高校和社会的认同。公众代表则要求至少应占到评估裁决委员会的七分之一， 公众代表参与评估过程仅体现的是公众的利益，与高校和认证机构没用任何的利益关系， 因此增加了认证过程的透明度，加强了社会与高校问的联系。美国高等教育评估制度形 式多样，评估文化发达，高等院校参与评估的自觉性较高。联邦政府和州政府一般不直 接参与高等教育评估活动，但它们通过各种方式对评估活动施加影响，从而使高等教育 的发展符合国家和公众利益，满足政府和社会的需要。 ( 2 ) 英国高校教育质量保障体系。 基丁s v m 的本科教学水平评估方法应崩研究 英国的高等教育具有大学自治和重视质量的传统，虽然绝大多数的教育经费由国家 资助，但政府教育改革的市场取向与大学自治理念的有机结合，使英国高等教育质量保 障体系呈现出明显的多元参与的特征。英国采取了三级两元的高等教育质量保障制度。 “三级”是：高等学校自己负责其“课程质量控制”；高等教育质量委员会负责高等教 育体系的“质量审计 ；高等教育拨款委员会负责教育结果的“质量评估”。“两元” 是审计与评估分立，审计针对整个学校的办学效率，而对教育效果考虑较少；评估以学科 为单位，重在质量而非效率1 4 】。英国的高等学校教学质量保障体系是由院校的内部保障机 构和外部质量保障机构组成的。 内部质量保障即质量控制，它是指大学内部为维持和提高教育质量而实施的管理过 程，包括大学为达到一定的质量标准而采取的各种措施与行动。在英国高校内部质量保 障体系的组织机构中，学校董事会和学校领导处于整个组织体系的最高层，拥有最高决 策权，而且对教与学的质量和标准承担最终责任。但具体的教育质量控制和审核过程是 由下属的各种委员会，如：学术委员会、常务学术委员会、学位授予委员会、科研委员 会、教与学委员会、院务委员会和研究委员会来承担相应的责任。 英国高等学校教学质量外部保障首先是来自于政府的各种政策保证：英国高等学校 学位授予权要经过皇家宪章和议会法案的审批，或者经过教育部和就业部的特批。申请 学位授予权的高校必须证明自身很重视教学质量保障工作，并且具有完善的保障体系。 评估中介机构的合法性及其评估结果的合理性需要得到政府的认同和支持才能生效。教 学质量又有企业、职业团体以及新闻媒介的监督与评估。自1 9 9 2 年起， 泰晤士报试 图从民间的角度对大学做出全面评价，主要方面是：教学、科研、学生录平、师生比例、 图书以及计算机支出、其他设施支出、优秀本科毕业生、毕业生就业等，并定期介绍英 国的优秀大学。“泰晤士报不但按总分形式公布各优秀大学的排名及其总得分，而 且也给出了各评估指标的排行榜，同时也列出了新成立的大学、苏格兰地区的大学、威 尔士地区的大学和外省的大学的排名名次及其变化。 他的评价大多是根据政府的统计 报告、大学的年度报告等来源可靠的数据而做出的方面具有很高的科学参考价值和社会 信度，成为政府、民众以及国际上评判英国高量水平的一个重要依据，对大学不断提高 自身教育质量具有极大的促进作用。 。( 3 ) 对我国高等教育评价体系的启发。 自2 0 世纪8 0 年代以来，世界各国都重视高等教育质量保障体系的探索与实践，并 先后建立了各具特色的高等教育质量保障体系。而各国的质量保障体系都无不体现着伯 顿克拉克的三角协调模式理论。分析英美高校教学质量评价体系的发展，我国的应大力 一4 一 大连理工人学硕士学位论文 强化高校全面质量管理与监控；发展多元质量保障主体，我国应改变以往由政府大包大 揽的高等教育质量保障形式，建立由学校、政府、社会和家长四方共同组成的多元质量 保障主体；评估专家组成的多元化，不仅可以保证我国高校评估的公正与合理而且可以 更充分地反映不同的社会用人单位和社会领域的人才需求，有力地促进大学面向市场自 主办学，使教育走上科学发展的战略轨道。 在我国，教育部第一轮本科教学水平评估工作刚结束，对各高校基本达到了“以评 促建、以评促改、评建结合、重在建设”的目的。但是高等教育教学质量评估多为政府 教育部门组织的随机性教学检查，通过外界的压力来推动教学质量的提高，缺乏对教学 质量内在的自我约束机制和完整的、制度化、规范化的高校质量内部保证体系。近几年 来，政府开始重视通过建立教学质量评估体系来提高教学质量的方法。高等学校要根据 新世纪人才培养的要求，不断深化教学管理制度的改革，优化教学过程控制，建立用人 单位、同行、专家、教师、学生、家长共同参与的教学质量内部评估和认证机制。”这 种认识的变化，给建立高校教学质量评估体系的理论探索与实践带来了机遇。 基于数据的机器学习是现代智能技术中十分重要的一个方向。现实世界中存在大量 人类无法认识但可以观测到的事物，我们可以从样本出发，根据具体的统计得出内在规 律，利用这些内在规律去分析客观对象，对未来数据或无法观测的数据进行预测，因此 这种技术有着广泛的应用前景。支持向量机( s v m ) 是一种数据挖掘的方法，是建立在 统计学习理论的v c 维理论和结构风险最小化原则基础上的。它可以较好的解决小样本、 非线性、高维数和局部极小点灯实际问题的通用分类方法，根据有限样本信息在模型的 复杂性和学习能力之间寻求最佳折中，以期获得最好的泛化能力。 基于以上背景，本文在引入一种新的测量方法s v m ( s u p p o r tv e c t o rm a c h i n e ) 的基 础上构建了一种小范围的教学水平评价的评判模式，进而形成一种新的本科教学水平评 价系统。该系统使用了新的测量方法和更细化的观测点以及多方位多层面的测评数据， 以s v m 方法为基础，结合教学水平评价的基础理论建立的评价指标体系搭建出一个新的 本科教学水平评估平台。通过对学校各院系的本科教学水平系统检测与考核，评定其教 学效果与教学目标的实现程度，并做出相应的价值判断及其改进的过程。为各级领导提 供教育教学发展的决策依据。有利于促进教学、科研、教管、教改水平的进步，有利于 办学水平的提高。 1 2 该领域研究的现状 国家教育部从2 0 0 3 年开始，已在5 年时间内完成对全国所有本科院校和高职高专院校 的评估工作。评估是评学校人力、物力、财力资源作用的效域和效度。根据教育部高等 基于s v m 的本科教学水平评估方法应用研究 教育教学评估中心提出的普通高等学校本科教学工作水平评估指标体系( 后简称评 估指标体系) 的要求，有多少种指标要求，就得有多少种相应的资料与之相对应。评估 期间大部分高校以手工为主的评估数据收集和整理很难适应当今形势的发展，要规范、 高效、准确地在日常的教学工作中地收集各种评估资料，真正体现评估为高校的建设和 发展所起到的积极的促进和推动作用，使得评估的各项工作落实到学校日常教学管理中 工作中，设计一个性能优良、开放性和安全性都好的网上高校评估信息管理系统是一种 必然趋势，并且校园网的普及也为网上教学评估信息管理提供了良好的硬件环境【5 j 。 目前，各学校对教学水平的评估还停留在等待政府教育部门发起的各种评估检查阶 段，随时等待“迎检”，而没有做到“自检”。很多教学工作人员忙于应付各种检查， 针对不同的检查评估准备大量的资料，按照各种评价指标准备材料，甚至调整师资力量、 资金投入、培养模式、教学内容来通过各种评估。而没有真正的在学校的内部形成机制 化、制度化，按照正确的办学指导思想，提高办学质量，在激烈的人力市场和教育市场 竞争中增强适应环境变化的能力，提高生存发展的能力。真j 下的做到满足各种评估的各 项指标。大部分还是通过外界的压力来推动教学质量的提高。学校内部对教学水平的保 障体系的建立重视不够，还只是简单的对教师教学、试卷、学生等分别测评上，没有做 到将各种测评结果综合分析查找其中的联系和挖掘潜在信息，建立一套行之有效的质量 监控体系。有效利用测评的反馈信息促进学校的发展。 当前已有各种教学水平评估系统，例如：基于m v c 模式的高校教学评估信息系统的 设计、基于c 群的面向对象方法在教学评估系统中的应用、基于a h p 模糊综合评判相结 合网上教学评估系统等等。由于能力因素本身具有明显的复杂性和模糊性，且存在主观 动机与客观效果之间的不一致性，以及我国传统文化中的管理讲人情、重人伦所带来的 管理中的不确定性因素的影响，使得这些系统优劣差别很大。有的可操作性不强难以实 施，有的可以实施但准确率不高，还有的分值分派过程主观性较大( 权重不合理、评价 层面少等诸多原因。现有的评价系统和开发工具还有待进一步完善和开发。 1 3 论文的主要研究内容 论述教育评价和教育测量以及本科教学评价的理论基础，分析当日订国内外教学评价 的现状，分析我国本科教学水平评估的指标体系的内容，和当前各高校中所使用的评价 指标体系，以及参加测评的人员结构层次，总结归纳出多观测点，多层面的本科专业教 学水平评价指标体系，根据不同层面的人员制定5 种调查问卷：用人单位、同行( 专家) 、 大连理工入学硕士学位论文 教师、学生、家长，建立一套行之有效的本科教学评估的指标体系。并选定某高校实施 问卷调查进行样本数据采集。 阐述数据挖掘和支持向量机的理论，讨论数据挖掘在教育评价测量中的作用。以s v m 方法为基础，结合教学水平评价的基础理论和全面的观测评价点搭建出一个新的本科教 学水平评估平台。提供了一个完整的评估方法：数据转换、指标调整、模型训练、评价 评测等。核心的步骤都是通过基于支持向量机的算法来实现的。 对学校各专业的本科教学水平系统检测与考核，评定其教学效果与教学目标的实现 程度，并做出相应的价值判断及其改进的过程。为各级领导提供教育教学发展的决策依 据。也为教学水平评估系统提供了一种较新的研究方法。该系统在某些高校进行了实验， 获得了评价数据。通过实验验证该系统的科学性，并在实践应用中进一步改进完善此系 统。 1 4 论文结构安排 本课题属于教学管理与机器学习交叉研究领域，在对支持向量机和教学管理基础理 论学习和当前形式分析的基础上，将s v m 方法引入到本科专业教学水平评价当中来，实 现用先进的方法完善教学管理。 论文结构安排如下： 第一章，绪论，简单介绍了本文的选题背景，论述当前教育评价和教育测量的基础 理论，分析该领域研究的现状，阐述了论文主要研究内容和论文的结构安排。， 第二章，需求分析，分析在构建本科教学水平评估方法时，如何用科学的方法确定 本科教学水平各方面所应包含的指标；如何对职称评定结果进行科学的量化；如何根据 量化指标科学评估本科教学水平等级；如何科学的利用支持向量机方法实现该方法。 第三章，支持向量机的原理，阐述数据挖掘技术和支持向量机的理论以及在教育评 价、测量领域内的应用程度和作用。 第四章，指标体系，介绍本科专业教学水平评价的指标体系构成及各观测点，分析 教育部本科教学水平评估指标体系，针对不同层次制定指标体系。 第五章，基于s v m 的本科专业教学水平评估方法的实验，介绍支持向量机在系统中 的引入、评价系统的多分类研究和本科专业教学水平评估方法的测评实验及结果。 基于s v m 的本科教学水平评估方法应。时研究 2需求分析而小7 丁1 7 i 需求( r e q u i r e m e n t ) 是指用户要求方法必须满足的所有功能和限制。需求分析是方法 应用研究的一个重要步骤。需求分析过程通常是从方法应用功能需求的调查研究入手， 最终形成能够全面反映各部分功能要求的描述文档。在构建本科教学水平评估方法时， 需要解决以下几个问题：如何用科学的方法确定本科教学水平各方面所应包含的指标； 如何对本科教学水平评估结果进行科学的量化；如何根据量化指标科学评估本科教学水 平等级；如何科学的利用支持向量机方法实现该方法。方法除了具备普通的统计、管理 等基本功能，还具备为学校管理部门提供辅助决策功能。 2 1 本科教学水平评估特点 在对本科教学水平评估进行了比较充分和大量的调研之后认为，本科教学水平评估 是对学校人力、物力、财力资源作用的效域和效度的评估，它具有如下特点： ( 1 ) 主观性 由于教学水平本身的复杂性与内在性，目前的评估还无法排除人的主观能动性而完 全由仪器评定。 ( 2 ) 抽象性 水平是非具体的东西，不像身高、体重那样可以直接测量与观察，是抽象的。 ( 3 ) 稳定性 稳定性指的是总体上的一致性，并非绝对意义下的一致性。聪明世也难免糊涂一 时；一个善良的人难免有一时的恶性发作。 ( 4 ) 互动性 除了评估的间接性与主观性外，与一般评估相比，它还具有互动性的特点。 ( 5 ) 层次差异性 本科教学专业水平，无论是整体结构还是单个方面，其发展水平都存在着不同的层 次差异。 ( 6 ) 间接性 教学水平是一种内在的抽象的东西，对它的评估是一种间接性的推测；是通过各方 面的评定来推断内在的素质。 ( 7 ) 整体性 大连理工大学硕士学位论文 教学水平就单个学校或专业进行“孤立性”的评估，往往难以定论，而把被评估 者放到整个被评估的学校中去比较，则素质的优劣，高低就一蒲二楚了。 侣1 社会性 人的价值观是由社会决定的并在社会活动中实现。因此教学水平评估的内容与标准 往往因社会性质的不同而不同，随着社会的变化而变化。 ( 9 ) 相对性与模糊性 水平评估是一种人对人和物的评估。水平本身是一种抽象模糊的东西，很难对它本 身进行精确的与绝对的评估。 根据评估的特点生成评估的主要过程如图21 所示，井形成了以下各部分的需求分 析，下面分别阐述各主要模块的功能。 曰m 刮圉t 一刮圆 圈2 1 评估过程 f i g 2i t h ep r o c e s s o f e v a l u a t i o n 22 功能需求 根据本科教学水平评估的具体情况，本科教学水平评估的方法主要由数据采集规范 功能、指标体系管理功能、参评人员管理功能、建模功能、参数生成功能、实验测试功 能组成。 22 1 数据采集与规范归一 评估数据采集是管理人员为了完成对某一个专业的评估任务，运用支持向量机进行 评估时，按照评估需求从被评估专业相关的院系、专家( 同行) 、家长、用人单位、教 师、学生按照指标体系通过网络问卷调查获得待评估数据的过程，是整个评估工作的最 基础、最基层的工作，直接影响到评估的准确性。因此对数据采集的性能作如下要求： 圈 一 圜 ， 圈 卅川 基于s v m 的本科教学水平评估方法应用研究 ( 1 ) 数据采集必须真实、可靠 在采集、统计、整理评估数据的过程中，都有可能使数据失真、失效，造成评估结 果不准确，这种影响可能由管理人员的素质造成，有可能由参加评估人员的水平造成， 也有可能是统计不准或操作不当造成的，当然也不排除参加评估的人员工作态度不认真 甚至可能提供虚假的评估数据。总而言之，人为因素占主要影响成分，对此，必须对有 关人员进行必要的动员与监督，以确保数据的真实、可靠。 ( 2 ) 评估数据必须完整充分 评估应在实施采集的前提下，初步确定数据的层面和数量需求，防止因考虑不周全 而反复多次、随机性过大的提出数据需求而耽误评估数据的收集。评估数据采集要尽量 做到全面并保证数量，采集数据来自评估指标体系中所提出的a 类指标包括专家、同行、 教师、学生、家长、用人单位，数据采集必须保证数据量的饱满。 ( 3 ) 数据必须规范、统一 由于指标体系不同，生成的数据库结构也是不同的，管理员在采集数据的过程中要 将不规范的数据进行规范化处理后录入到评估指标体系数据库中。规范数据用的是归一 化公式，数据管理用的文本文件。 ( 4 ) 数据采集要高效率、高质量 数据采集是评估工作的基础，如果数据采集不及时，整个评估工作会出现时过境迁 的情况，对评估工作的进行产生严重影响。由于教学水平评估的复杂性，和人为因素的 影响，数据采集的效率和质量是评估水平高低的直接表现。 ( 5 ) 数据采集有较为完善的备份功能 为避免数据整理过程中的误操作而影响源数据库，必须对基础数据库进行备份。同 时对处理后的数据进行保存，可形成评估训练集。为其它研究评估的人员使用数据提供 了便利。 2 2 2 指标管理 在指标管理模块中，主要包括以下四个部分的功能：专业类别、指标类别、指标类 别列表。 ( 1 ) 专业类别 专业类别需要进行单独的信息管理。在评估某所学校前，专业类别是确定的，不能 在添加指标中填写。而不同学校的专业类别是不同的，所以需要评估管理人员实现对专 业的添加、删除和修改，这样在添加评估指标时就可以直接对新学校的专业类别进行选 择了。图2 2 为专业类别管理用例图。 大连理工大学硕士学位论文 。 浏览专业类别 。 添, j n 专业类别 八。 修改专业类别 图2 2 专业类别管理用例图 f i g 2 2 t h eu s cc a d i a g r a mo fs p e c i a l t yc l a s sm a n a g e m e n t ( 2 ) 指标类别 指标类别就是参加本科教学水平评估的层面，在进行评估之前就要确定指标的层次 管理，管理人员要求对指标的类别进行统一的管理，不能在添加指标时填写。所以需要 实现对招标类别的添加、删除和修改，这样在添加指标的时候就可以直接对新指标的类 型进行选择了。图2 3 为指标类别管理的用例图。 查看指标类别 修改指标类别 添加指标类别 图2 3 指标类别管理用例图 f i g 2 3 t h eu s ec a s ed i a g r a mo fi n d e xc l a s sm a n a g e m e n t ( 3 ) 指标体系 指标体系就是针对教学水平评估特点而制定的多层次、多角度、全方位的评估指标 列表。评估人员希望能以一个表的形式清晰列出各专业评估的各项指标，其中需要列出 的信息包括：a 类指标名称、b 、c 类指标名称、b 、c 类指标评估结果。 根据本科教学水平评估的特点，评估指标体系中的指标项很多，尤其是b 、c 类指标。 这样不利于评估人员对指标分项的查找，所以要求对指标信息加入查询的功能，这样使 得评估体系的评估信息能够一目了然。评估人员对已经评估过的指标体系信息需要进行 基于s v m 的本科教学水平评估方法应用研究 维护。也就是说，需要对指标体系信息进行修改和删除。所以还需要实现项目的编辑和 删除。图2 4 为a 类指标信息管理用例图，图2 5 为b 、c 类指标信息管理用例图。 厂弋 浏览a 类指标信息 下 ) 吠 ) 查询a 类指标信息 评估管理人员 修改a 类指标信息 图2 4a 类指标信息管理用例图 f i g 2 4 t h eu s ec a - 置gd i a g r a mo fa - c l a s si n d e xi n f o r m a t i o nm a n a g e m e m 浏览b 、c 类指标信息 下 0 ，称以为支持向量；如果5 2 ? = c ，称x 。为边界 支持向量；如果0 口? - y i o f i k ( x l ，x ) + 6 ) ( 3 1 8 ) i = 1 这样就通过核函数和线性可分支持向量机方法解决了非线性可分问题1 。 3 2 3 核函数的性质 ( 1 ) 核函数的计算量与特征空间的维数无关。核函数的引入避免了直接在变换后的高 维特征空间中运算，大大减小了计算量，避免了维数灾难。因此，可以选择一些核函数， 使得特征空间的维数无穷大，以提高模式分类能力。 大连理t 人学硕士学位论文 ( 2 ) 无需知道非线性变换函数矽( ) 的形式及其参数。在原始输入空间进行的核函数计 算，实质上是隐式地对应于在非线性变换函数( ) 变换后的高维特征空间的运算，这样克 服了一般的映射方法中非线性函数结构及其参数的确定以及特征空间维数的限制。 ( 3 ) 不同的核函数确定了不同的非线性变换函数。核函数的形式和参数的变化会改变 特征空间的性质，因而选择不同形式的核函数k 就可以生成不同的支持向量机。 ( 4 ) 核函数方法可以和不同的算法结合起来，形成多种不同的基于核函数技术的方 法。而且这两部分的设计可以单独进行，并可以为不同的应用选择不同的核函数和算法。 ( 5 ) 所有满足m e r c e r 条件的任意对称函数都可作为核函数。 目前，常用的核函数有以下几种： 线性核函数： k ( x ，x j ) = x ，x ， ( 3 1 9 ) 多项式核函数： k ( x ，x ，) = 【( x ，x ，) + 1 】d ( 3 2 0 ) 径向基函数： k ( x ) = e x p ( 一州x ，- x _ ，1 1 2 ) ( 3 2 1 ) 多层感知机 支持向量机采用s i g m o i d 函数作为内积，这时就实现了包含一个隐层的多层感知机， 隐层节点数目由算法自动确定。满足m e r c e r 条件的s i g m o i d 函数为： k ( ，石，) = t a n h ( v ( x ? 宰x ，) + c ) ( 3 2 2 ) 基ts v m 的本科教学水平评估方法应用研究 4 指标体系 结合本科教学水平评估实际，根据调查研究法、文献查问法等确定指标体系，b 、c 类指标权重适用于理工类专业，其他专业可根据各自特色和学校办学定位的不同进行相 应的调整。 本科专业教学水平评估指标由三个维度的评估指标构成： a 类指标：对于参加学校本科教学水平评估的几个层面，即一个大的分类，每一个a 类可包含若干子类指标。b 类指标：a 类指标细化出的若干子类指标。c 类指标( 评价内 容和标准) ：描述每一类评价指标要评价的内容和要求。通常细化到b 类指标。 4 1a 类指标体系 4 1 1a 类指标及权重 ( 1 ) 专家、同行评价的指标体系( 权重：0 3 7 ) ； ( 2 ) 教师评价的指标体系( 权重：0 1 9 ) ； ( 3 ) 学生评价的指标体系( 权重：o 1 5 ) ； ( 4 ) 家长评价的指标体系( 权重：0 。0 6 ) ； ( 5 ) 用人单位评价的指标体系( 权重：0 2 3 ) ； 4 1 2 指标数据管理 根据本科教学水平的评估需求，对指标体系进行数据管理，每个学校的专业评估指 标数据见表4 1 ，字段为评估体系中的a 类指标体系列表，记录为各专业，记录数等于专 业数。 表4 1 专业表 t a b 4 1 s p e c i a l t yt a b l e 专业l 专业2 专业3 很好 较好 一般 好 很好 较好 好 一般 一般 一般 最好 较差 较好 好 筹 大连理工大学硕士学位论文 4 2b 类指标和c 类指标体系 4 2 1 专家、同行评价的指标及权重 ( 1 ) 学校目标定位准确( 权重：0 0 7 1 4 2 9 ) ： 人才培养目标明确，符合学校与学院的定位，人才培养模式符合人才培养目标和社 会发展的需要。 ( 2 ) 办学思路( 权重：0 0