（计算机应用技术专业论文）基于专家系统的高校教学质量评价系统的研究与实现.pdf

基于专家系统的高校教学质量评价系统的 研究与实现 摘要 高校教学质量评价是高校教学中的一个非常重要的环节。随着高校教学改 革的不断深入，高校教学质量评价的手段和方法也在不断的完善，传统的教学 质量评价方法已经不能完全满足目前高校教学质量评价的实际需求。学生通过 计算机网络迸行在线评教并由计算机程序汇总结果已经成为了国内外各个高校 普遍采用的方法。但是由于教学质量评价的复杂性和教学评价目标的不确定性， 使得很多计算机程序在处理教学质量评价时并不能尽如人意。 论文研究了基于专家系统的思想来设计和开发高校教学质量评价系统，主 要采用以专家系统为构架，借助模糊数学以及线性规划中的相关理论，利用知 识库的思想对开发通用型实用教学质量评价系统进行了积极有益的尝试； 在专家知识库的设计中，研究基于关系型数据库的专家知识库，利用关系 数据库成熟的管理技术能够对知识库中的各种知识进行集中管理，可以方便地 对这些知识进行增加、删除、修改、浏览等操作，增强了知识对技术人员的透 明度；针对教学质量评价中的不确定性引入模糊数学的概念建立数学模型，采 用模糊数学中的标准模糊划分理论，对评价域进行标准模糊划分：并对评价指 标的权重用“德尔菲”法进行确定；构成模糊评价矩阵，利用综合加权法对评 价矩阵进行汇总和推断，最后形成评价结论；并对模糊评价的模式进行了讨论； 在系统的实现上，采用了面向对象的软件工程方法学，对系统的需求进行面向 对象的分析和设计，最后进行黑盒测试，保证了系统的逻辑上的正确性，和使 用的可靠性。 目前该系统已经投入使用，实现了在校学生的网上评教和计算机推理生成 评价结果，取得了良好的应用效果。 关键词：专家系统；质量评价；模糊划分；面向对象 r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no fc o l l e g e t e a c h i n gq u a l i t y e v a l u a t i o ns y s t e mb a s e do ne x p e r ts y s t e m a b s t r a e t c o l l e g et e a c h i n gq u a l i t ye v a l u a t i o ni sam o s ti m p o r t a n tp a r ti nt h ep r o c e s so fc o l l e g ee d u c a t i o n w i t l ig r a d u a i l yd e v e l o p m e n to fc o l l e g ee d u c a t i o n sr e f o r m a t i o l i i t sw a y se n dm e t h o d sa r ei m p r o v i n g a n dp e r f e c t i n gm o r ea n dm o r e ，a n dt r a d i t i o n a lm e t h o d sh a v en o tb e e nf u l l ym e ta c t u a ld e m a n d si nt h e p r o c e s so f c o l l e g ee d u c a t i o nq u a l i t ye v a l u a t i o na tp r e s e n t t h a ts t u d e n t se v a l u a t ee d u c a t i o no nl i n ea n d c o m p o t e rp r o g r a m sr e a c hr e s u l t st h r o u g ht h ec o m p u t e rn e t w o r kh a sb e e na d o p t e db yv 撕o u sc o l l e g e s a n du n i v e r s i t i e sa lh o m ea n da b r o a d b u tg e n e r a l l yt h em e t h o du s e d , b u tb e c a u s et h ec o m p l e x i t yo f e v a l u a t i o no ft e a c h i n gq u a i l t ya n dt h eu n c e r t a i n t yo fe v a l u a t i o ng o a l s ，w h i c hm a k e si tu n s a t i s f a c t o r y w h e nm a n yc o m p u t e rp r o g r a m se v a l u a t et e a c h i n gq u a l i t y 1 1 1 i sd i s s e r t a t i o np r e s e n t sas y s t e mo fh i g he d u c a t i o nq u a l i t ye v a l u a t i o nw h i c hi sd e s i g n e da n d d e v e l o p e db a s e do nt h ei d e ao fe x p e r ts y s t e m e x p e r ts y s t e mi se m p l o y e d 褐t h ea r c h i t e c t u r ei nt h e a r t i c l e b yw a yo fr e l a t e dt h e o r i e so ff u z z ym a t h e m a t i c sa n dl i n e a rp r o g r a m m i n ga n d , w i t l lt h ei d e ao f k n o w l e d g eb a s e , d e v e l o p i n gag e n e r a la n dp r a c t i c a lt 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 mi s 融a c t i v ee n d u s e f u la t t e m 【p t t h i sd i s s e r t a t i o np r o p o s 船t h a te x p e r tk n o w l e d g eb a s eb ed e s i g n e db u s e do i lr e l a t i o n a ld a t a b a s e ，a n d k n o w l e d g eb em a n a g e dc e n t r a l i s e d l yi nt h ek n o w l e d g eb a s eb yt h em a t u r em a n a g e m e n tt e c h n o l o g yi n r e l a t i o n a ld a t a b a s ei nt h ep r o c e s so f t h ed e s i g n a t i o no fo 辨 r tk n o w l e d g eb a s e ，w h i c hi sc o n v e n i e n tt o a d d , d e l e t e , m o d i f y , b r o w s e r , e t e a n de n h a n c e sk n o w l e d g et r a n s p a r e n c yt ot e c h n o l o g yp e o p l e m a t h e m a t i c a lm o d e li sd e v e l o p e db yt h ec o n c e p to f f u z z ym a t h e m a t i c sw i t hr e g a r dt ot h eu n c e r t a i n l yo f t e a c h i n gq u a l i t ye v a l u a t i o n s t a n d a r df u z z yp a r t i t i o ni su s e di nt h ee v a l u a t i o nd o m a i nw i t ht h et h e o r yo f s t a n d a r df u z z yp a r t i t i o no ff u z z ym a t h e m a t i c s 1 1 w e i g h to fe v a l u a t i o ni n d i c a t o mi sd e t e r m i n e db y d e l p h im e t h o ds ot h a taf u z z ye v a l u a t i o nm a t r i xi sc o n s t i t u t e d e v a l u a t i o nm a t r i x e sa r e s u m m a r i z e da n d i n f e r r e db y t h eu s eo f i n t e g r a t e d w e i g h t e d m e t h o d a n d e v a l u a t i o n c o n c l u s i o n s a r e r e a c h e d a l l a s t o n t h e i m p l e m e n t a t i o no ft h es y s t e m ，t h eo b j e c t - o r i e n t e ds o f t w a r ee n g i n e e r i n gm e t h o d o l o g yi sa d o p t e d o b j e c t - o r i e n t e da n a l y s i sa n dd e s i g na r eu s e df o rt h es y s t e md e m a n d s ，a n dt h e nt h ea r t i c l et r i e st ot e s t b l a c kb o xt e s t i n g , w h i c hg u a r a n t e e st h a tt h es y s t e mi sr i g h to i lt h el o 西s t i e sa n dr e l i a b i l i t yo nu t h es y s t e mh a sb e e np e r f o r m e dw e l lw h i c hc a nr e a l i z ee v a l u a t i n ge d u c a t i o no nn e t w o r ka n dy i e l d i n g e v a l u a t i o nr e s u l t a k e yw o r d s e x p e r ts y s t e m ；q u a l i t ye v a l u a t i o n ；f u z z yp a r t i t i o n ；o b j e c t - o r i e n t e d 插图清单 图2 1 专家系统一般结构图1 1 图3 1 教学质量评价系统知识库结构2 3 图3 2 数据库实体示意图2 4 图4 1 论域u = a ，b 】的标准模糊划分3 1 图4 2 论域u = 5 0 ，1 0 0 的4 次标准模糊划分3 6 图4 3 甲教学班评价方式对比图3 8 图4 4 乙教学班评价方式对比图3 8 图5 1b s 三层架构4 2 图5 2 教学质量评价系统行为主体4 4 图5 3 评价范围控窗口4 5 图5 4 教学质量评价系统的事务对象4 6 图5 5 输入评价结束时间4 8 图5 6 密码修改5 1 图5 7 用户管理5 1 图5 8 评价体系维护5 2 图5 9 学生评价页面5 3 图5 1 0 评价信息统计5 3 图5 1 l 教学班分项得分统计5 4 图5 1 2 评价进度统计5 4 表格清单 表3 1 数据库和知识库比较2 1 表3 2 教学计划知识库结构2 4 表3 3 课表知识库结构2 5 表3 4 评价指标知识库结构2 5 表3 5 评价指标类型知识库结构2 6 表3 6 评价指标体系知识库结构2 6 表3 7 评价指标选项知识库结构2 6 表3 8 评价过程知识库结构2 7 表3 9 评价文本知识库结构2 7 表4 1 教学质量评价指标层次结构3 5 表4 2 两种评价方法形成的结果3 9 表4 3 综合评价结果4 0 表5 1 划分等价类4 9 表5 2 选择测试用例4 9 表5 3 测试报告4 9 表5 4 实况记录5 0 表5 5 缺陷修改记录5 0 表5 6 教学质量评价系统使用情况表( 截至2 0 0 7 年4 月) 5 5 表5 72 0 0 5 - - 2 0 0 6 学期被评价次数最多的1 0 门课程5 5 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 盒目b 王业太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签字： 签字日期：2 0 0 7年月i t 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒壁王些表堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金目b 王些太 堂一可以将学位论文的全部或部分论文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、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者繇互l 弘导师签名 签字日期：2 0 0 7年，月日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 签字日期：2 0 0 7 电话 邮编 乙馋 晕a | s 日 致谢 在论文完成之际，首先感谢合肥工业大学给我这个学习和提高的机会，特别感谢 我的导师韩江洪教授在整个硕士研究生学习阶段给予我的悉心指导! 韩老师在工作、 学习和生活等各方面给予我莫大的关心和帮助，并以他在研究领域的深厚理论知识和 对研究方向良好的把握，给予了我在学习研究上意义深刻的指引，同时也给我提供了 良好的工作和学习环境，并言传身教地让我学会许多做人的道理。在整个硕士学习阶 段，韩老师严谨的治学态度和谆谆教导给我留下了深刻的印象，令我终身难忘。 我要深深地感谢合肥工业大学分布式控制研究室的张利、张建军、马学森、魏镇 春、等老师，他们给了我许多珍贵建议和帮助。感谢研究室每个成员对我的关怀和帮 助。 同时，我还要感谢信息与电教中心邓林主任在我读研期间对我工作和学业上的大 力支持。感谢信息中心的程伟老师和王军老师对我研究工作的指导和鞭策。信息中心 的朱沛兵、程建军、胡智勇等老师对论文的研究亦有贡献，在此一并感谢。 最后，我由衷地感谢我的父母为我提供的良好学习条件和对我的不断鼓励，感谢 我的亲友给予我的无限关怀。 作者：王辉 2 0 0 7 年6 月1 2 日 1 1 课题背景 第一章绪论 教学质量评价作为大学教育的一个重要组成部分，对提高高校教学水平，促 进高校教学改革有着非常重要的作用。专家系统作为计算机应用领域的一个研 究方向，在过去的1 0 多年中取得了很大的进展，其基础理论研究不断深入，并 有所创新；技术水平不断提高，应用领域不断扩大。现在，专家系统正在应用 开发中得到进一步的发展。 2 0 0 3 年7 月合肥工业大学信息中心在省级重点教研项目“教务管理系统的 研究与实践”( 项目编号：j y x m 2 0 0 3 0 0 6 ) 和省级重点项目“基于完全学分制的 教学质量评估系统研制”( 项目编号：2 0 0 5 0 0 8 ) 的资金支持下，自行组织人员 开发了适应高校学分制改革的教务管理信息系统和教学质量评价系统，并于 2 0 0 4 年5 月正式投入使用该系统，全年稳定运行。2 0 0 5 年，为适应高校教学改 革的需求，信息中心在原系统的基础上进行全面的升级开发，2 0 0 6 年元月升级 至2 0 版。 信息中心在教学质量评价系统的开发中引入了专家系统的概念和模型，较 好的解决了高校教学质量评价中的存在诸多问题，并在实际应用中取得了良好 的效果。 本章首先介绍了教学质量评价的含义和理论模式；然后介绍了教学质量评 价研究领域国内外的现状和还存在的问题；最后给出本文的主要研究内容。 1 2 教学质量评价的基本理论河题 在现代教育中，无论是在科学研究领域中，还是在教育实践领域中，教育 评价都已经成为不可缺少的重要部分。在教育科学研究领域，教育基本理论研 究、教育发展研究、教育评价研究己成为相互联系的三大领域。教育评价研究 之所以成为教育科学研究的三大领域之一，主要是因为它既具有反映教育实际 状态，检查教育方针、政策的实现程度，评定学生质量，评价教师及其教学质 量，评估学校办学水平等实际用途：又具有检验教育改革、教育实验效果，为教 育决策提供反馈信息，促进教育基本理论发展等理论研究用途：还具有教育管 理、教学管理的工具职能。正由于此，在现代教育实践中，教育评价也成为缺 少的教育实践活动，正如有人所说：“在今日学校教育中没有评价便没有教育。 在学校教育中，指导与评价的关系犹如车的两轮”。教育评价的领域非常广泛， 涉及到与教育直接、间接有关的所有方面。归纳起来看，可分为学生评价、教 师评价、教学评价、学校评价、教育条件与环境评价、教育行政评价、教育在 社会中的地位与功能的评价等不同层次，并互相联系成一体。在学校教育中， 教学工作应被视为学校的中心工作，因为它是学校实施教育的最基本途径，它 所产生的教育作用最全面、最深刻、最系统，占去的时间也最多。一个学校的 教育质量如何，主要就是由它的各科教学质量来决定的f l l 。为此，在广泛的教 育评价研究领域中，关于教学质量的评价就占有突出的地位。 i 2 1 教学质量评价的含义 所谓教学质量评价，就是利用教育评价的理论和技术对教学过程及其结果 是否达到一定质量要求所做出的价值判断。目的是促进教学质量不断提高和对 被评价对象做出某种资格证明。教学质量评价可以简称为教学评价，它是教学 工作的一个基本环节。现代教学评价的一个基本原则是对评价对象进行整体的 及全方位的、动态的评价，而不仅仅指对结果的评价。所以，教学质量评价的 对象是教学过程及其结果，即教和学相统一的全部活动过程及所产生的各方面 的结果。那种只注重结果忽视过程的评价思想已经过时了，因为结果来自于过 程，评价从过程入手，会更有效地促进理想结果的产生。那种把教学与评价视 为两回事的观点也是不正确的，因为现代教学评价已与教学过程一体化，已成 为教学过程中的一个重要因素。那种认为只评价学生学习质量，或只评价教师 课堂授课质量即可完成教学质量评价的观点也是片面的，因为现代教学评价包 括对教学活动各个方面的评价。 教学质量有质和量两方面的含义，相应地教学质量评价也有定性评价和定 量评价两方面的含义，简言之，是定性基础上的定量评价，或者说是用定量手 段做出定性的评判。定性评价以系统的教学目标体系为依据，定量评价则以反 映教学目标达到程度的具体指标体系( 简称为评价指标体系) 为依据。教学目标 体系与评价指标体系是互相联系的，但又不完全相同。评价指标通常是可操作 的、可测量的，数量化的、具体性的，同一教学目标可以用不同的指标来反映， 而某一个指标也可能反映几方面的教学目标。教学质量评价的具体指标体系是 用来从质和量两方面判断教学目标实现程度的，而不是教学追求的目标，这是 二者的根本区别。例如，我们通常是用考试手段，把考试分数作为一个指标来 衡量和判断学生掌握知识的程度和能力发展的水平的，考试分数是一种可操作、 可测量、数量化的尺度，它只是我们用来了解教学目标实现程度的一种手段， 而不是教学目标本身，即我们的教学目标并不是片面地追求考试分数的，考试 分数只是用来判断教学目标实现程度的一个评价指标而已。人们常常把测验、 考试、考核、测量、评定、评估等几个概念与评价一词混用，这在评价的理论 和实践上常常造成混乱，现代教育评价的评价概念是包含测验、测最、评定、 评估诸概念在内的更具概括性的概念。所以，教学质量评价包含着教育测验、 教育测量、以及其它相关的内容，但是不可将其与测验、测量等等同。 2 1 2 2 教学质量评价的分类 关于教育评价的理论模式多种多样，如总结性评价、形成性评价、准备性 评价等。学生总体的实际学习水平直接证明教师的教学绩效，而教师的绩效又 证明他的教学能力和教学过程总体的质量。一般来说，总结性评价的评价项目 全面又具有概括性，准备性评价视野具有很大的前瞻性，而形成性评价则具有 回顾性。形成性评价和总结性评价虽然各有其特殊的性质，但也不是截然不同、 彼此独立的评价活动，从功能上说彼此有一定交迭。例如总结性评价对前一阶 段的教学是一个总结，而对后一教学过程则是一个开始，因此又具有形成性和 准备性评价的功能。 按照教学评价一体化的模式，评价能否真实地反映教学质量，能否真正起 到反馈、促进、保证教学质量的作用，它自身仍然有一个不断发展的过程，并 受到一定的再评价，这种对评价的再评价就称为元评价。元评价最初的含义是 查明评价中可能出现的各种偏差，指出存在的问题和片面观点，以及纠正对评 价结果所做出的过于简单或不准确的解释。对于经验性质的总结性评价，元评 价具有重要的作用。后来元评价的含义又扩展到了对评价系统的评价，如评价 在组织上和管理上的问题，以及评价所提供信息的影响，甚至扩展到对评价的 理论方法的评价。在教学质量评价中，元评价就是对各个评价环节和评价结果 的再评价，目的是保证评价的科学性、准确性，并促使评价者不断地反思，从 而不断地提高评价自身的质量。 1 2 3 教学目标与教学评价指标的确定 教学目标是教学活动的出发点和最终归宿，是确定测量和评价教学质量指 标的根据，所以制定明确而切实的教学目标是做好评价工作的根本保证。教学 目标来自教育目的，是教育目的的具体化。把教学目标转化为可以定性和定量 分析的形式，并用一定的数据来加以标示，就是教学质量评价的最重要的指标 体系。在现代教育评价理论中，教育( 教学) 目标分类学受到了特别的重视。美 国的教育心理学家布鲁姆等提出的教育教学目标有三个方面：认知领域( 包括知 识、理解、运用、分析、综合、评价等由低到高的六层次目标) ，情感领域( 包 括接受，反应、形成价值观念、组织价值体系、价值个性化等目标层次) ，动作 技能领域( 包括知觉、行动、动作、体能、交际等目标) 。其中关于认知目标的 层次分类对我国教育测验影响颇大，另两个领域则没有受到多少重视。 学习心理学家加涅认为教学活动所追求的目标就是形成学生的五种能力 ( 即学生学习的目标结果) ：智力技能、认知策略、言语信息、运动和态度，在本 质上也包含了认知、情感和动作技能三方面，但更偏重于智慧的发展，突出了 学习者在学习方法、思考方法等方面的发展。这一目标分类以学习心理学为基 础，距离教学质量的评价实践尚有距离，缺乏理论的中介环节，所以在评价中 的应用尚不普及。笔者认为，在确定教育目标上要防止两种极端倾向，一种倾 向是过于抽象概括化，用简单空泛的公式去套生动具体的教学实践；另一种倾 向是人为地把问题复杂化，用琐碎、孤立、繁杂的目标集合冲淡总教育目标这 一本源。正确的道路是以总目标为理论核心，具体地制订动态的、结构性的目 标体系，而对其实现程度的评价则以可测度的、可操作的、不一定与教学目标 一一对应的指标体系来进行。例如，在心理测评中，智力测验项目同时反映着 智力的各主要因素，其项目并不是每个对应地来设计的。实践证明，这种模式 是比较成功的。在评价指标与教学目标之间有一个“推知”过程【1 9 1 。 1 2 4 教学质量评价的横向构成 在教学质量评价的理论模式中，我们从过程的角度阐明了准备性评价一形 成性评价一总结性评价的教学与评价一体化的全过程。评价的对象是全教育过 程及其结果。根据教学论的理论，教学是诸要素的结合体，其主要要素有教师、 学生、课程( 教学内容) 、教学方法、教学环境( 包括物质的环境和精神的环境) ， 教学反馈等【l l 。这些要素都以不同的性质和方式决定着教学的质量，都是教学 评价必须考虑的因素。我们可以从横向上把这些因素按照评价侧重点的不同分 为三个方面：教师教学质量的评价、学生学习质量的评价、教学环境条件的评价。 本文将主要进行教师教学质量评价研究和讨论。 1 2 5 教学质量评价应起到的作用 那种认为教学评价仅仅是对评价对象评等分类，选拔人才的观念已经过时 了。现代教育评价理论认为评价的最主要功能是改进与调控。具体地说，教学 质量评价具有多重的功能，但以促进教学质量的不断提高为其首要功能，评价 的重心不是放在结果的评定上，而是放在过程的形成上。当然对于不同的实际 需求，评价的某种功能与作用会受到偏重。归纳起来看，教学质量评价应起到 五方面的作用，或者说它有五方面的功能： ( 1 ) 反馈指导功能：所谓反馈指导功能是通过教学评价的反馈信息，指导与 调节教师与学生的教和学的活动，从而增加教学活动的有效性。反馈指导功能 包含两层意思，一是对教师教学工作的反馈指导，二是对学生学习的反馈激励 与强化。教师利用评价的结果可以了解学生的实际情况，发现教学存在的问题， 反思和改善自己的教学计划与教学方法。 ( 2 ) 管理功能：教学评价反映着教师教学的质量和水平，诊断出存在的优缺 点和问题，这可以一方面监督着教师的教学劳动，另一方面也为评等分类、奖 4 优罚劣提供比较可靠的依据，为一定的人事决策提供依据。 ( 3 ) 强化学习功能：无论是对教师还是学生，教学质量评价都为他们提供着重 要的学习经验。客观公正的评价可以使教师明确教学工作努力的方向，学习他 人之长，发扬自己之长，克服自己之短，调动起工作的积极性。 ( 4 ) 导向功能：教学质量评价的内容、标准、指标在相当程度上左右着教师和 学生努力的方向，教与学的方式方法对教学工作起着导向作用。 ( 5 ) 科学研究功能：在美国，教育评价的理论和方法就开始于1 9 3 3 年至1 9 4 0 年进步主义教育联盟的八年教学实验研究在八年研究中采用的基本方式就是 边实验边评价，在八年研究的报告中强调指出：“评价对实验的成功起了积极的 重大的成功”。 1 3 高校教学质量评价的目的和意义 对于学校来说，教学质量的好坏直接影响到办学水平。可以说它是高等学 校的立校之本，是学校生存与发展的生命线，是学校一切工作的永恒主题。对 教师的教学进行评价不仅可以鉴别教师工作质量的优劣高低，更重要的是能够 准确、科学地对每个教师的工作质量进行价值判断，为改进教学工作、加强和 改进师资队伍建设提供可靠的信息和资料，从而调动教师教学的积极性，提高 教师的整体素质，最终达到提高教育教学质量的目的。 对于教学质量来说，教和学是最能影响教学质量的关键因素。因为学校的 教学活动是学生与教师的双边活动。理论上讲，在整个教学质量评价体系中， 与教师自评、同行评教、专家评教相比较，学生评教是最直接、最生动、最具 有说服力的，最能体现教师的教学质量的评价手段。因此，利用学生对教师的 课堂教学进行客观、有效的评价是检验和保证课堂教学质量的最有力措施。 学生评教主要有这几方面的功能： l 、学生评教的监测功能：通过学生评教，可以体现课堂教学的效果，学生 的信息反馈，能够帮助教师及时准确地了解学生对教学内容的掌握程度，对教 学方法的认可程度，从而及时发现教师教学中的优势和不足，帮助教师及时通 过优化教学过程，更新教学内容，改进教学方法，吸收并运用先进的教学手段， 调节、完善教学行为来提高课堂教学的质量。 2 、学生评教的考核功能：教师授课对象一一学生是教学课堂效果的直接受 益者，学生对教师课堂教学效果的客观评价能真实地反映教师课堂教学的质量。 因此，学生评教结果作为学校对教师教学质量的考核标准之一具有无法替代的 地位。只有高度重视学生对教师教学的评价，建立学生评价教师教学效果的数 据资料，才能准确、客观、公正地对教师教学质量做出评判。 3 、学生评教的管理功能：学生教学信息员制度是学校为及时了解学生的学习 状况，听取学生对教师教学的反映，加强教学质量监控，扩大教学信息收集渠 道，变静态管理为动态管理，及时掌握教学过程中的有关问题的有力手段。实 践证明，学生教学信息员制度是提高教育质量的主要信息收集的有效手段，起 到了桥梁和纽带的作用，有利于教学管理部门了解教学信息，全面准确地掌握 学校教学工作现状，强化教学质量的监控，提高教学管理水平。 总之，学生评教是评价老师的重要方式，是教学效果评价的必要环节，也 是评价教师态度、教学水平、教学效果的重要依据之一。评教结果是促进教师 今后改进教学方法，提高教学质量的重要参考。 1 4 教学评价的发展、现状及存在的问题 1 4 1 教学质量评价的发展过程 在三四十年代，随着教育测验遭到指责，教育评价应运而生，但由于此时 的教育评价关注点主要在于学生的评价上，教育评价的产生对课堂教学质量评 价的影响并不大，课堂教学质量评价仍按原来的路子继续前进。 从2 0 世纪5 0 年代开始，一些研究者基于更准确地评价教师的课堂教学质量的 考虑，开始了对教师有效教学行为的研究，并取得了不少的研究成果，提炼出 许多具有实用价值的有效教学行为和无效教学行为。 从6 0 年代起，一些研究者还提出了许多课堂观察方法并研制了不少相应的观 察工具。从这些对课堂教学质量评价的研究来看，研究者的指导思想是深受自 然科学研究方法的影响的，他们认为从教师教学行为的好坏中可以线性地“推 导”出课堂教学质量的优劣，在这一“推导”过程中，研究者有这样一个假设， 即：只要保证方法和过程的客观性，就可以保证对课堂教学质量评价的准确无 误。根据这一假设：在整个研究过程中，研究者都努力保持研究的价值中立不 至于受研究者主观因素的干扰，无论是课堂教学质量评价标准的制定，还是评 价的具体实施都努力向客观和科学的标准靠拢，并认为只要做到这一点，就一 定能够正确、合理地评价课堂教学质量。 我国的课堂教学质量评价方法几乎表现出相同的特点，在西方现代教育评 价方法介绍到我国以前。我国的课堂教学质量评价的方法受前苏联的影响，一 直存在听评课的做法，但由于它的经验性较强，在评价中的主观随意性也常常 影响人们对它的运用。 2 0 世纪8 0 年代以来，随着教育统计学，教育测量学在我国逐步得到恢复和 发展，在教育研究界存在着一种试图摒除抽象、思辨研究，向往客观化、定量 化研究的心态。教育评价就是在这种背景下开始研究的。从那时开始，我国的 课堂教学质量评价受西方早期教育评价思想如泰勒的教育评价思想和模式的影 响，把课堂教学质量评价的科学化寄托在以“量化”为特点的评价方法上。 6 1 4 2 教学质量评价的现状 1 4 2 1 现状 目前，我国的高校教学质量监控和评价主要通过以下几种形式进行： ( 1 ) 听课制度 由有关领导、教学管理部门、系部主任及教研室主任组成听课小组，进行听 课、评课等活动。主要目的是对青年教师、新聘任教师开展开课资格认定、进 行常规教学检查、开展公开课、教学观摩等活动。 ( 2 ) 督导制度 由学校选调经验丰富的教师( 主要是离退休领导、教师) 组成教学质量督导组 由主管教学副校长负责，以抽查听课形式，检查教师教学质量。 ( 3 ) 教学检查制度 一是对各教学部门执行教学文件、落实学校规章制度情况进行检查：二是由 教务处提出教学检查意见，对教师阶段教学工作各环节情况进行检查。检查一 般在期中进行，检查结束后，写出书面总结，交教务处备案。这是目前各高校 进行教育教学质量监控和评价的主要形式之一。 ( 4 ) 学生评教制度 由教务处组织实施，采用问卷调查、学生座谈会、给教师打分等方式，让 学生对教师的教学态度、业务水平、教学方法、教育手段、育人方法、教学效 果等进行评价。 ( 5 ) 其他质量评价 包括根据上级教育教学总体建设规划及学校工作实际开展的重点专业建 设、课程建设阶段检查等质量评价工作，通常采用实践( 实习、实训) 教学内容、 学生作业抽查等方式进行。另外，有的学校组成了教育教学质量监控和评价组 织，主要由学校领导、各相关部门领导和教师组成，不定期地召开教育教学质 量工作会议，针对高校培养目标进行宏观调控，对影响教育教学质量控制的不 利因素，如资金、设备、师资等予以调控和解决。目前，大部分高校的教学管 理基本实现了计算机管理，但对教学质量测评体系来说，许多高校还停留在手 工阶段。其中，工作量最大、数据量最大的一项是学生评价。由于学生人数众 多，上课时间分散，要组织学生按照规范为任课教师打分是非常难组织的事情。 另外，测评表收集上来后，数据的录入、统计也是一件费事、费力的工作。目 前，大多数高校采取学生抽样测评方法减少工作量，对大量测评表请学生帮助 统计、录入，再利用电子表格或单机数据库应用系统进行计算 1 4 2 2 成效 当前的监控和评价方式在一定程度上发挥了质量控制的重要作用，但其效 果还不够理想，如听课制度，大多数院校不能完成学期初安排的听课任务，特 别是领导，常因其他工作而耽误，所以听得少，评得更少，很少能针对听课中 发现的问题与教师进行交流，帮助教师分析问题、总结经验、提高教学质量： 督导制度，目前也主要是对课堂教学的评价，对教学的其他环节如实习、实训 等则缺乏监督：学生评教制度，虽然各院校也力求客观、全面，但由于项目量化 和学生认知、态度等因素的影响，仍有较大的局限性和偏差：其他监控和评价手 段也或多或少地存在着走过场的现象。 目前也有很多高校采用了网上教学评价系统，让学生从网上对教师的教学 情况进行评价，但有些因为程序设计的原因以及教学评价本身的不确定性造成 7 了评价结果的偏离，反而没有起到应有的作用 1 5 专家系统设计思想的弓i 入 通过考察教学评价过程可以发现，现有的一些教学质量评价系统之所以目 标和结果偏离以及通用性较差，是因为教学评价本身的不确定性以及评价结果 数据与分析综合程序结合过于紧密造成的。为了改善这些问题，必须解决评价 的模糊性问题还要将数据和程序相互分离。基于以上分析，最好的方法就是将 专家系统中推理机与知识库相分离的思想引入到教学质量评价系统中，即按照 专家系统的构架来设计教学评价系统的结构。用专家系统中对客观事物模糊性 的解决方法构造评价模型，再把各种评价的指标和条件加以整理、消化、构成 评价知识存入知识库。将学生评价的数据存入综合数据库。同时设计推理程序， 根据教学质量评价的要求，得出合理的评价结果。 1 6 论文安排 本文通过对近年来国内外的各种有关教学质量评价文献以及各种教学质量 评价方法进行深入细致地分析综合，汲取各自的特点，以专家系统为构架，借 助模糊数学以及线性规划中的相关理论，利用知识库的思想对开发通用型实用 教学质量评价系统进行了积极有益的尝试。主要章节内容安排如下： 第一章，主要介绍了课题背景和项目来源，然后对教学质量评价的含义，作 用做了进一步的阐述；在分析了教学质量评价的发展和现状以及存在的问题之 后，介绍了引入专家系统思想来开发教学质量评价系统的理由。最后介绍了论 文的总体安排。 第二章，首先介绍了专家系统的定义、结构和功能；后面的内容中主要重点 阐述了专家系统中的不确定性以及不确定性的几种处理办法迸行了介绍和分 析；最后介绍了模糊模型在解决专家系统不确定性中的优点，也为教学质量评 价的模糊数学模型的应用进行了理论上的铺垫。 第三章，主要介绍了专家系统知识库的概念、结构、特点以及分类以及知 识库系统的组织原则和方式；对教学质量评价系统中的知识做了归纳和提取， 并以基本情况知识、评价规则知识、评价结果知识对教学质量评价系统中的知 识进行了比较系统的分类；建立基于关系型数据库的评价知识库，并在此基础 上设计开发了综合数据库。 第四章，首先阐述了模糊数学的基本概念和基础知识，并重点介绍了模糊 数学中的论域标准模糊划分和综合加权法；随后描述了教学评价的算法模型并 对评价论域进行了标准模糊划分，并在此基础上建立了综合评价模型，并分析 模糊评价矩阵的含义；最后结合实例介绍了在此模型下形成最终的教学评价结 果的过程；在本章的最后一节还着重探讨了模糊教学质量评价方法的可信度， 以及通过和其他评价方法结合对评价结果进行优化的可能性。 第五章，对系统的设计实现做了详细的阐述，介绍了a s 和c s 架构的特 8 点；其次重点介绍了结合面向对象技术进行系统开发的过程，对一些重点的环 节进行了深入的探讨，并对系统中的几个重要功能模块的使用进行了说明；本 章的最后总结了教学质量评价系统的实际使用效果。 第六章，对论文所做的工作做了总结，并对今后的研究工作做了展望。 9 2 1 什么是专家系统 第二章专家系统简介 专家系统( e x p e r ts y s t e m ) 也称为基于知识的系统，是人工智能的一个最为 重要的应用领域。专家系统产生于二十世纪六十年代中期，经过数十年的研究 已日臻成熟，其应用得到了飞速发展。专家系统的研制促进了人工智能理论和 技术的发展，开辟了计算机求解非数值问题的有效途径。迄今为止，关于专家 系统还没有一个公认的严格定义，一般认为它具有如下特征。 ( 1 ) 是一个智能程序系统 ( 2 ) 具有相关领域内大量的专家知识。 ( 3 ) 它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的思维过程进行推理，解决 相关领域内困难问题，并且达到领域专家的水平”q 。 将以上几点概括起来可以说，所谓专家系统就是一种在相关领域中具有专 家水平解题能力的智能程序系统，它能运用领域专家多年积累的经验与专业框 架，模拟人类专家的思维过程，解决问题。 如何将专家的知识和经验以适当的方式存入计算机，利用类似专家的思维 方式，对原始数据进行逻辑推理，演绎、并做出判断和决策，这就是专家系统 的任务。从结构组成的角度来看，专家系统是一个由存放初始数据、中间结果、 最终结果数据的综合数据库和存放专门领域知识的知识库，以及一个能选择和 运用知识的推理机制组成的计算机系统。 2 。2 专家系统相对与传统程序的优点 ( 1 ) 传统程序是对数据结构以及作用于数据结构上确定算法的表示， 数据+ 算法= 程序。 两专家系统是通过运用知识进行推理，即初始数据+ 知识+ 推理= 系统。 ( 2 ) 传统程序把关于问题求解的知识隐含于程序中，而专家系统则把应用领域中 关于问题求解的知识单独组成一个知识库。也就是说，传统程序将其知识组 织为两级，即数据级和程序级，而专家系统则将其知识组织成三级，即数据 级、知识库级和控制级。 ( 3 ) 传统程序一般是通过查找或计算来求解问题的答案，基本上是面向数值计算 和数据处理的，而且在问题求解过程中先做什么及后做什么都是由程序规定 的；而专家系统则是通过推理来求解问题的答案或证明某个假设，本质上是 面向符号处理的，其推理过程随着情况的变化而变化，具有不确定性及灵活 性。 1 0 2 3 专家系统的功能 ( 1 ) 存储问题求解所需用的知识、初始数据和推理过程中涉及到的各种信息， 如中间结果、最终结果等。 ( 2 ) 根据当前输入的数据，利用己有知识，按照一定的推理策略，去解决当前 问题。 ( 3 ) 提供知识获取，机器学习以及知识库的修改、扩充和完善等维护手段。只 有这样才能更有效地提高系统的问题求解能力。 ( 4 ) 提供一种用户接口，便于分析和理解用户的各种要求和请求。 2 4 专家系统的一般结构 专家系统的结构包括知识库、推理机、综合数据库、人机接口、解释程序以 及知识获取程序。如图所示： 图2 1 专家系统一般结构图 1 、知识库 用以存放解决问题所需的专门知识。一个专家系统性能高低取决于知识库 的可用性、确定性和完善性。因此，知识库的建立是建造专家系统的中心任务。 另外对知识如何表达也是一项非常重要的工作，这个问题目前仍是研究的重点 项目之一，正在不断发展之中。 2 、综合数据库 用于存放关于问题求解的初始数据、中间结果以及最终求解结果。综合数据 库的内容是不断变化的在求解问题的开始时，它存放的是用户提供的初始事 实，在推理过程中它存放每一步推理所得到的结果。推理机根据数据库的内容 从知识库选择合适的知识进行推理，然后又把推出的结果存入数据库。 3 、推理机 推理机由一组程序组成，负责整个系统的运行。它根据当前输入的数据， 利用知识库中的知识，按一定的推理策略，实现对问题的求解。 4 、知识获取程序 知识获取部分的建立，就是设计一组程序，使它具有下述功能。 ( 1 ) 能将新知识加入知识库。 ( 2 ) 根据实践结果，能发现原知识库中不合适的规则。 ( 3 ) 能删除知识库中原有的知识。 5 、解释程序。 对系统的求解过程以及系统当前的求解状态提供说明，便于用户理解系统