（计算机应用技术专业论文）多元化教学评价系统的研究与实现.pdf

摘要摘要作为教学工作的一个重要环节，教学评价不仅能检验教学的效果，还能促进教学的发展。近年来，多元化教学评价因其主张多层次、多方面、多角度的评价，能够得到客观、全面、准确的评价结果，能够有力的促进教学的进步，逐渐成为了教学评价领域的研究热点。本文建立了多元化教学评价模型，研究对比了多种定量评价指标体系的创建方法，采用层次分析法( a h p ) 进行评价指标体系的构建。分析了a p r i o r i 、c 4 5和a r 算法，并将其应用于教学评价结果的挖掘分析中，以帮助发现评价结果中蕴含的大量教学规律。通过对实际教学评价结果的挖掘，发现a p r i o r i 和c 4 5算法都能从评价结果中找出有意义的规则，通过对模拟数据的挖掘，发现a r 算法在一定程度上也能对教学效果进行预测。在工程实现中，研究了a j a x 技术和w e bs e r v i c e s 技术，并提出将a j a x 和w e bs e r v i c e s 技术进行整合的双代理模式。在该模式中，a j a x 代理和w e bs e r v i c e s 代理组成了双代理。采用该模式可构建出操作流畅、随需应变、易于复用的w e b 应用程序。基于w e b 的多元化教学评价系统总体架构为传统的b s三层结构，通过应用基于双代理模式的a j a x 和w e bs e r v i c e s 的整合框架，使得系统中的“a h p 工具 部分拥有了具有s o a 特征的四层结构。在评价结果的直观化显示中，应用e x c e l 组件技术生成了多种统计图，并且基于x m l 描述，生成了多种复杂的直观化报表。经过测试试用，本系统具有一定的通用性，基本上能满足多元化教学评价的需求，系统稳定性和可靠性达到实用化程度。关键词多元化教学评价；层次分析法；a p r i o r i ；c a 5 ；盯；a j a x ：w e bs e r v i c e sa b s t r a c t鼍曼! 曼! 曼曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼鼍曼曼舅曼罡i一；_ 一i一一一i i 曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼a b s tr a c ta sa ni m p o r t a n tt a c h eo ft e a c h i n g , n o to n l yc a nt e a c h i n ga p p r a i s e m e n tc h e c ke f f e c to ft e a c h i n g , b u ta l s oi tc a ni m p r o v et e a c h i n g i nr e c e n ty e a r s ，t h em u l t i p l et e a c h i n ga p p r a i s e m e n t , w h i c hi sa na p p r a i s e m e n tw i t hm u l t i l a y e r , d i f f e r e n tw a y sa n dm a n yp o i n t so fv i e w , w h i c hc a l lm a k ea p p r a i s a lr e s u l t sm o r eo b j e c t i v e ，a l l s i d e da n de x a c t ，w h i c hc a i lm a k et e a c h i n gb e t t e r , g r a d u a l l yb e c o m e sah o t s p o ti nt h er e s e a r c hf i e l do ft e a c h i n ga p p r a i s e m e n t t h i sp a p e rb u i l d st h em u l t i p l et e a c h i n ga p p r a i s e m e n tm o d e l a f t e rr e s e a r c h i n ga n dc o m p a r i n gm a n ym e t h o d st h a ta r eu s u a l l yu s e dt oc r e a t eg u i d e l i n es y s t e m ，i ta p p l i e sa h pt oc r e a t eg u i d e l i n es y s t e m i ta n a l y z e sa p r i o f i ，c a 5a n da ra l g o r i t h m s ，a n da p p l i e st h e mt om i l l et h et e a c h i n ga p p r a i s a lr e s u l t si nw h i c hal o to fr u l e so ft e a c h i n gh i d e a f t e rm i n i n gt h es a m er e a la p p r a i s a lr e s u l t s ，i ti sc l e a rt h a tb o t ho fa p r i o r ia n dc a 5c a nt a k em e a n i n g f u lm l e so u to ft h ea p p r a i s a lr e s u l t s a f t e rm i n i n gt h es i m u l a t i v ed a t a , i ti sc l e a rt h a ta rc a ng e tf o r e c a s to ft e a c h i n ge f f e c ti ns o m ee x t e n t i nt h er e a l i z a t i o no ft h em u l t i p l et e a c h i n ga p p r a i s e m e n ts y s t e m , w h i c hi sb a s e d0 1 1w e b ，i tr e s e a r c h e si j a xa n dw e bs e r v i c e st e c h n i q u e s ，a n dp r o p o s e st h ed u p l i c a t ep r o x yp a t t e r nw h i c hc a i ni n t e g r a t eh j a xa n dw e bs e r v i c e st o g e t h e r i nt h ep a t t e r n , a j a xp r o x ya n dw e bs e r v i c e sp r o x yc o m p o s eo ft h ed u p l i c a t ep r o x y a p p l y i n gt h ep a t t e r nc a l lm a k ew e ba p p l i c a t i o n sm o r ef l u e n lo n - d e m a n d ，a n dr e u s a b l e t h ew h o l es y s t e mh a sat h r e e - l a y e ra r c h i t e c t u r et h a tb a s e do nt h ec l a s s i cb sm o d e l ，b u tu s i n gt h ea j a xa n dw e bs e r v i c e si n t e g r a t e df r a m e w o r kb a s e do i lt h ed u p l i c a t ep a t t e r n , m a k e st h ea h pt o o lp a r to ft h es y s t e mh a v eaf o u r - l a y e ra r c h i t e c t u r et h a ti sb a s e do ns o a i nt h es y s t e m ，t h e r ea r em a n yc o m p l i c a t e dg r a p h sp r o d u c e db ye x c e lc o m p o n e n tt h r o u g hd c o m ，a n dr e p o r t sp r o d u c e db a s e do nx m ld e s c r i p t i o n a l lo ft h e mc a nm a k ea p p r a i s a lr e s u l t sm o r ei n t u i t i o n i s t i c f r o mt h et e s ta n dt r y o u t ，t h es y s t e mi su n i v e r s a li ns o m ee x t e n t ，a n dc a l lb a s i c a l l ym e e tt h en e e d so ft h em u l t i p l et e a c h i n ga p p r a i s e m e n t f u r t h e r m o r e ，i tc a nb eu s e di np r a c t i c a la p p r a i s e m e n t s ，b e c a u s ei th a se n o u g hs t a b i l i t ya n dr e l i a b i l i t y k e yw o r d sm u l t i p l et e a c h i n ga p p r a i s e m e n t ；a h p ；a p f i o r i ；c a 5 ；a t , a j a x ；w e bs e i v i c e 8i i i独创性声明本入声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它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了谢意。关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。( 保密的论文在解密后应遵守此规定)第1 章绪论1 1 研究背景及意义第1 章绪论2 0 世纪教育科学研究发展迅速，形成一个庞大的教育科学体系。教育基本理论研究、教育测量与评价科学研究以及教育发展理论研究已成为现代教育科学研究的三大领域【l 】。而教育测量与评价又是教育科学体系中带有综合性、技术性、实践性、应用性等特征的应用性学科，是人们依据教育基础理论和教育规律来指导教育实践通常所依赖的技艺与方法，其核心部分就是教学评价。教学评价是教育活动的一个重要组成部分，它以教学目标为依据，制定科学的标准，运用有效的评价技术和手段，对教学活动的过程和结果进行测定、分析、比较，并给以价值判断【2 1 。教学评价2 0 世纪3 0 年代在美国兴起，6 0 年代兴盛于西方世界并传入我国，广泛存在于各种实际教学活动之中，是教学工作一个不可缺少的环节【3 1 。信息技术引入教育领域后，给教育带来了巨大的变化。教学评价方式也从传统的座谈会、问卷调查、专家听课等转移到网上评价。网上评价能充分利用网络不受时空限制、方便、快捷的优点，进行教学评价数据的采集，利用计算机的强大信息处理能力对教学评价结果数据进行统计处理，可以提高评价结果的公平性、有效性、可信度。同时利用数据挖掘、人工智能等技术可以发现评价结果中有用的知识和规律，进一步指导教学。多元智能理论近2 0 多年来一直是教育界研究的热点。其创始人加德纳认为人的智力包括：1 言语一语言智力，2 音乐节奏智力，3 逻辑数理智力，4 视觉空间智力，5 身体动觉智力，6 自知自省智力，7 交往交流智力，8 自然智力【4 】。教学评价归根结底，主要是对学习者智力的评价，对不同的智力当然需要不同的评价办法，因此教学评价必须多元化。教学评价要实现多元化，必须实现评价主体的多元化，评价标准的多元化，评价内容的多元化和评价方式的多元化。本研究课题的目的就是要构建一个基于w e b 的多元化教学评价系统。这个系统不仅要支持常规教学评价，还要支持网络教学评价，能如实的反映教学情况和效果，找出教学规律，促进教学的发展。北京工业大学t 学硕十学位论文lhal=,aim,ii 曼曼曼曼曼曼量曼曼鼻曼鼍曼量量曼曼曼1 2 课题研究现状1 2 1 国外研究现状目前国外在教学评价理论研究方面，有许多成熟的理论体系。比如多元智能理论、人本主义理论、发展性教师评价理论以及“第四代教育评价理论”。多元智能理论如前所述，把人的智力归纳为八种，认为每种智力都代表了不同的能力，每种智力都需要加以发展，而且每种智力都需要不同的评价方法。人本主义理论强调人的价值与潜能，注重人的自我实现，认为评价必须以人为本。发展性教师评价理论认为应该通过专家、学生和自己的评价，来使教师认识到教学的问题和自身的不足，并通过反馈调控机制，来促进教师的教学工作和自我完善。“第四代教育评价理论 吸收了上述理论的合理成分，其主要观点有：( 1 ) 强调将完整的有个性的人作为评价的对象，并通过评价促使受教育者个性的充分发展，注重质的分析；( 2 ) 主张从学生发展的内在需要和实际状况出发，评价各自的发展进程，一般采用个体参照评价法；( 3 ) 坚持人道主义精神，在相互信任和尊重的良好的人际氛围中组织评价活动，充分体现对人格的尊重、对能力的信任、对发展的关心；( 4 ) 注重自我评价，坚持评价的民主性，强调在评价过程中养成自我分析、自我评价、自我调节的习惯和能力；( 5 ) 考虑到所有参与人的需要，认为评价是协调过程，评价结果是评价双方一种不可分离的同构过程；( 6 ) 强调“价值多元性，提倡在评价中充分听取不同方面的意见，并把评价看作是一个由评价者不断协调各种价值标准间分歧、缩短不同意见间的距离、最后形成公认的一致看法的过程。因而，它也是力主多元化评价的。在教学评价软件方面，国外较著名的有“q u e s t i o nm a r k 、“r u b r i cs t a r 等，这些软件随着教育、教学评价理论的发展而不断发布新版本，在某些方面可作为教学评价工具使用，但是对教学过程和评价过程一体化支持的能力却相当差；而“s m a r t ”之类的教学评价软件系统则由于过于强调与具体教学过程的整合性而失去了对不同教学理论和教学内容的支持弹性【5 1 。1 2 2 国内研究现状目前国内在理论研究方面还是以吸收利用国外理论为主。国家基础教育课程改革“促进教师成长和学生发展的评价体系的研究一项目组率先对发展性评价开展研究，并取得了一些成果。多元化教学评价方面的研究也逐渐多了起来。在教学评价软件方面，有南京讯集科技有限公司和南京林业大学教务处合作开发的“网上学生评教系统，北京金中网信息工程有限公司开发的“金中网2第1 章绪论教师评价系统”和“金中网学生评价系统”。这些评价系统都是基于w e b 的，实现了不受时空限制、高效的教学评价。但它们的评价模型单一，评价主体和评价客体很少，与教学系统紧耦合，不具备通用性，更不能实现多元化评价。最近兴起了“电子学档 软件系统的设计与开发，初步实现了信息技术对过程性教学评价的支持，但还很不完善，适用面也非常狭窄。1 3 本文研究的内容现有的教学评价系统，往往有如下一些问题：评价模型固化单一，定量评价指标的权重设置主观随意；只注重终结性评价，不注重过程性评价；不能同时支持常规教学评价和网络教学评价；评价主体过于单一，往往导致评价结果不能真实反映被评价者的情况；评价结果的展示太简单，不够直观；对评价结果没有进一步的分析和挖掘。为了解决以上问题，本文主要的研究内容如下：多元化教学评价的建模。要实现多元化教学评价系统，必须先创建多元化教学评价模型，而多元化教学评价模型基于多元化教学评价的相关理论。因此，研究如何把多元化教学评价的相关理论贯彻在多元化教学评价模型之中，如何将多元化教学评价形式化是本文研究的重要内容。定量评价指标体系的建立方法。定量评价模型是多元化教学评价模型最重要的子模型，固化单一的定量评价模型显然满足不了需求多变的多元化教学评价。因此，本文研究对比了多种定量评价指标体系的创建方法，最后采用a h p 法作为最主要的创建方法，并将自定义法作为补充的创建方法。教学评价结果的挖掘。教学评价结果中蕴含了大量关于教学规律的信息，必须通过数据挖掘才能提取出来，合适的挖掘算法也是研究的重要内容。在多元化教学评价系统中，应用经典的关联规则挖掘算法a 研嘶、决策树算法c 4 5 和a r 算法，实现了对教学评价结果的挖掘。a j a x 和w e bs e r v i c e s 的整合框架。把a j a x 和w e bs e r v i c e s 整合在一起可以构建出操作流畅、随需应变、易于复用的w e b 应用程序。如何把二者很好的整合在一起，也是非常重要的研究内容。在本文中，提出了一种基于双代理模式的a j a x 和w e bs e r v i c e s 的整合框架。复杂图表的生成技术。为了使教学评价的结果更加形象、直观的展现出来，需要生成多种复杂图表。在多元化教学评价系统中利用e x c e l组件，实现了饼图、柱状图、散点图等的绘制，并基于x m l 的描述，北京1 二业大学工学硕士学位论文实现了复杂报表的生成。1 4 论文结构本文共分六章。第一章首先介绍了课题的研究背景及意义，接下来总结了目前国内外教学评价系统发展的现状并说明了本文研究的问题，最后给出了论文的组织。第二章介绍了多元化教学评价的理论基础，包括教学评价的基本概念和分类，多元化教学评价的实质和过程。第三章介绍了多元化教学评价模型及其子模型。第四章首先概述和对比了各种定量评价指标体系的创建方法，然后详细介绍了a h p 法的基本步骤和计算问题，最后给出了采用a h p 法创建定量评价指标体系的实例。第五章首先概述了数据挖掘的概念和过程，然后对多元化教学评价模型中的数据挖掘子模型作了整体说明，接着介绍了挖掘源数据，其次对数据挖掘算法a p r i o r i 、c 4 5 和a r 的内容和应用进行了详细描述，并对它们的挖掘效果进行了比较，最后介绍了挖掘结果。第六章介绍了多元化教学评价系统的设计与实现，包括系统的技术方案和总体架构、数据库设计、总体流程、功能模块以及实现的关键技术，在关键技术中提出了基于双代理模式的a j a x 和w e bs e r v i c e s 的整合框架。最后是结论部分，对本文进行了总结，并提出了些需要进一步研究的问题。4第2 章多元化教学评价的理论基础皇曼i一一i 一一一ii 曼皇曼鼍曼曼皇曼曼鼍曼曼鼍曼! 皇曼曼鼍曼曼曼曼曼曼皇第2 章多元化教学评价的理论基础首先将介绍教学评价的基本概念以及分类，然后指出多元化教学评价的实质，最后总结多元化教学评价的过程。2 1 教学评价的基本概念教学评价指的是为了达到一定目标，在一定理论的指导下，用一定的方法对学生、学校教育和教师素质进行评估，通过一定的方法，得出一个恰当的结论，并运用这个结论促进了解教育教学的现状，改变教育现状的完整的过程。教学评价是教学活动不可缺少的一个基本环节，它在教学过程中发挥着多方面作用，从整体上调节、控制教学活动的进行，保证教学活动向预定目标前进并最终达到该目标。教学评价的作用主要表现在检验教学效果、诊断教学问题、提供反馈信息、引导教学方向、调控教学进程等方面。教学评价的参与者包括一切与教学有关的人，分为评价主体和评价客体。评价主体又称为评价者，教师、学生、专家和家长都可以是评价者。评价主体根据评价内容对评价客体进行某种方式的判断和评定。评价客体又称为评价对象，教师和学生往往是评价对象，当然，在教学评价中也经常出现“本科教学 、“教学基础设施”、“科研条件”等特定的评价对象。2 2 教学评价的分类依据不同的分类标准，可以对教学评价种类作不同的划分。按照评价基准的不同，可分为相对评价、绝对评价和个体内差异评价；按照评价主体的不同，可分为自我评价和他人评价；按照评价时间和功能的不同，可分为诊断性评价、形成性评价和总结性评价；按照评价方法的不同，还可分为定性评价与定量评价。相对评价是在评价对象的集合总体中选取一个或若干个对象作为标准，然后将其余评价对象与该标准进行比较，或者是用某种方法把所有评价对象排成先后顺序的评价。通过比较，可以确定被评价对象在集合中的相对位置，以分优劣。相对评价主要用于选拔性和竞争性活动，在网络教学评价中经常使用。绝对评价是在评价对象集合之外，预先确定个客观标准，将评价对象与该评价标准进行比较，判断其达到标准程度的评价。它主要用于合格性和达标性活动。个体内差异评价是把评价对象集合总体中的每个个体的过去和现在比较，北京工业大学t 学硕：学位论文或者一个个体的若干侧面相互比较。它在运用时常遇到两种情况。一种是把评价对象的过去和现在相互比较。一种是把评价对象的某几个侧面进行比较。个体的过去和现在比较，可使评价对象了解自己的发展情况，个体的各侧面比较可使评价对象了解自己优缺点，进行自我调节。自我评价是评价者根据一定的评价标准对自己进行评价。例如，教师对自己教学思想、内容、方法、态度、效果等的评价。他人评价是指由被评价人之外的他人进行的评价，也叫“外部评价 。例如，专家对教师的评价，教师对学生的评价，学生对教师的评价，教师的相互评价等。诊断性评价也称“教学前评价，一般是指在某项教学活动开始之前对学生的知识、技能以及情感等状况进行的预测。通过这种预测了解学生的知识基础和准备状况，以判断他们是否具备实现当前教学目标所要求的条件，为实现因材施教提供依据。形成性评价，也称为过程性评价，是在某项教学活动过程中，为了能更好地达到教学目标的要求，取得更佳的效果而不断进行的评价。它能及时了解阶段教学的结果和学生学习的进展情况、存在问题，因而可据此及时调整和改进教学工作。终结性评价，又称总结性评价。一般是在教学活动告一段落后，为了解教学活动的最终效果而进行的评价。总结性评价重视的是结果，借以对被评价者做出全面鉴定，区分出等级并对整个教学活动的效果做出评定【6 1 。多元化教学评价包含以上多种类型的合理成分，因此不能归于某一种具体的评价类型。2 3 多元化教学评价的实质多元化教学评价是以多元智能理论、人本主义理论、发展性教师评价理论和“第四代教育评价理论为依据的一种教学评价。多元化教学评价的实质就是多层次、多方面、多角度的评价，不仅重视终结性评价，更重视过程性评价，强调评价的反馈、激励和导向作用r n 。在多元化教学评价中，对学生的评价，评价者可以有专家、教师、学生的同学、学生本人以及家长，对教师的评价，评价者可以有专家、学生、教师的同事、教师自己以及家长，评价方法可以采取定量评价和定性评价的结合，评价的时间段可以很长也可以很短，评价结果可以即时的展现出来，也可以一段时间之后再展现出来。多元化教学评价的根本是评价模型。评价模型确定评价内容、评价关系、6第2 章多元化教学评价的理论基础! i_- -l_,i 曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼评价方法。多元化评价模型的评价内容应该是多元化的，涵盖教学的方方面面：评价关系应该是多元化的，不仅包括通常的师生评价关系，还包括专家、家长对师生的评价关系；评价方法也应该是多元化的，既采用定量评价的方法，也采用定性评价的方法。多元化教学评价模型是灵活多变的，不同的教学目标，应该制定不同的评价模型。2 4 多元化教学评价的过程多元化教学评价的过程与一般教学评价过程基本上是一致的，包含评价准备、评价实施、评价结果分析处理三个阶段，如下图所示。厂评价准鲁7 、厂一督价实麓、厂详侨结榘分和 处理、围四幽囱由豳审一毒幽审一专幽囱豳1 ，m r- 上，一、r，l 掣一毒型_ r ，囱一 躺囱囱、由圈2 - 1 多元化教学评价的过程f i g u r e2 - 1t h ep r o c e s so f m u l t i p l et e a c h i n ga p p r a i s e m e n t评价的准备是第一个环节，准备工作做的好坏，将直接影响到教学评价的质量与效果。这一环节的主要任务有确定评价的对象和目的、确定评价体系、建立评价小组、制定评价实施方案、培训人员等。其中，确定评价体系是难度非常大的任务，往往需要资深的教育专家，采用模糊数学或a h p 方法，在已有的评价体系的基础上去建立满足评价目标，适合评价对象的评价模型。评价的实施是第二个环节，这个环节直接关系到评价能否成功，能否取得真实效果。在这一环节，主要工作有评价的思想动员、评价数据采集、评价数据统计处理、分析评价、写评价结论等。其中评价数据统计处理、分析评价的工作量很大，而且需要生成很多统计图表。7北京工业大学工学硕十学位论文教学评价最根本的目的是通过它改进教学工作，提高教学质量。第三个环节就是分析处理评价结果。这一环节的主要内容有分析处理评价结果、分析诊断教学中存在的问题、进行相应的决策。其中分析处理评价结果非常重要，也是比较困难的工作，为了在大量的评价结果数据中找到有用的教学规律，需要采用数据挖掘的工具。多元化教学评价的第二个环节和第三个环节有的时候是紧密地联系在一起的，以支持形成性评价。因为在形成性评价中，需要不断采集评价数据、处理评价数据、分析评价数据、以直观的形式反馈评价结果。2 5 本章小结这一章介绍了多元化教学评价的理论基础，包括教学评价的基本概念和分类，多元化教学评价的实质和过程。其中，最重要的是指出了多元化教学评价的实质：多元化教学评价是多层次、多方面、多角度的评价，不仅重视终结性评价，更重视过程性评价，强调评价的反馈、激励和导向作用。在多元化教学评价的理论基础之上，将构建出多元化教学评价模型。8第3 章多元化教学评价建模第3 章多元化教学评价建模在多元化教学评价的理论基础之上，创建出了多元化教学评价模型，在这一章中，首先将概述多元化教学评价模型，然后逐一介绍模型的各个组成部分，最后加以总结。3 1 多元化教学评价模型概述如图3 一l 所示，多元化教学评价模型包括子模型、属性和方法。子模型有定量评价模型、定性评价模型、考核评价模型、过程评价模型、评价关系模型和数据挖掘模型。属性有时问属性、访问属性和创建者属性。方法有实例化方法。图3 1 多元化教学评价模型f i g u r e3 - 1m u l t i p l et e a c h i n ga p p r a i s e m e n tm o d e l多元化教学评价的内容是多元化的，主要分为定量内容和定性内容两大类，定量内容指的是可以通过打分、量化计算得到评价结果的内容，定性内容指的是9北京工业大学t 学硕士学位论文只能通过文字描述进行评价的内容。基于定量内容的评价是定量评价，基于定性内容的评价是定性评价。定量评价模型就是对定量评价的抽象和描述，定性评价模型就是对定性评价的抽象和描述。考核评价指的是对教师或学生某一段时间内某种成果的统计评价，例如教师在一个学期内发表了多少篇论文，学生在一年中获得了多少竞赛的奖项等。考核评价也是定量评价的一种，但其评价的形式和方法和一般的定量评价不同，因此特别建立考核评价模型来对考核评价进行抽象和描述。以上三种模型都是针对终结性评价的，而多元化教学评价也要支持过程性评价，过程评价模型就是对过程性评价的抽象和描述。这四个子模型相互之间是独立的，可以同时存在于一个多元化教学评价模型之中，也可以不同时存在于一个多元化教学评价模型之中，但一个多元化教学评价模型必须含有至少一个上述子模型。评价关系模型是对多元化教学评价中评价关系的抽象和描述。评价关系指的是谁对谁进行评价，包括评价者和被评价者。定量评价模型、定性评价模型、考核评价模型和过程评价模型各有一个评价关系模型与之相对应。数据挖掘模型规定和描述了多元化教学评价中挖掘数据的采集、挖掘算法的使用和挖掘结果的展示。定量评价模型、定性评价模型、考核评价模型和过程评价模型各有一个数据挖掘模型与之对应。多元化教学评价模型的形式化定义如下：m t a m = a c m ，a r m ，d m m ，r i ，r 2 ，a l ，a 2 ，a 3 ，m )( 3 1 )其中，m t a m 即为多元化教学评价模型( m u l t i p l et e a c h i n ga p p r a i s e m e n tm o d e l ) 。a c m 为评价内容模型( a p p r a i s e m e n tc o n t e n tm o d e l ) 的集合，定义见公式( 3 2 ) 。a r m 为评价关系模型( a p p r a i s e m e n tr e l a t i o n s h i p sm o d e l ) 的集合。d d m为数据挖掘模型( d a t am i n i n gm o d e l ) 的集合。r l 为c m 和a r m 上n ：1 的关系，即c m 中的一个模型至多有一个a r m 中模型与之对应。r 2 为c m 和d d m上n ：l 的关系，即c m 中的一个模型至多有一个d d m 中的模型与之对应。a l为时间属性，a l = t l ，t 2 ，t l 代表评价的开始时间，t 2 代表评价的结束时间。a 2 为访问属性，a 2 r e a d ， r e a d ，m o d i f y ) ， r e a d , d e l e t e ， r e a d ，m o d i f y ，d e l e t e ) ) ，r e a d 表示m t a m 可读，m o d i f y 表示m t a m 可以修改，d e l e t e 表示m t a m可以删除。a 3 为创建者属性，存储创建者的信息，创建者对m t b i 有 r e a d ，m o d i f y ，d e l e t e ) 的访问权限，非创建者对m t a m 只有f r e a d ) 的权限。m 为实例化方法，在该方法中要调用各子模型的实例化方法，并设置a l 、a 2 、a 3 ，返回一个多元化教学评价实例。a c m = c o ，c l ，c n )( 3 2 )其中，n = 0 ，1 ，2 ，3 ，c n q u t a m ，q u a a m ，c a m ，p a m ，c o ，c l ，c l i 互不相同，q u t a m 为定量评价模型，q u r a m 为定性评价模型，c a m 为考核评价模型，p a m1 0第3 章多元化教学评价建模为过程评价模型。以下各节将详细说明各个子模型，数据挖掘模型由于比较复杂，将在第五章说明。3 2 评价关系模型评价关系为评价主体和评价客体的相互关系，其形式化定义为r - - l s u b j e c t 评价主体的集合，o b j e c t 评价客体的集合1 。在多元化教学评价中，有如图3 2 所示的评价关系：r l 教师评价学生，r 2 专家评价学生，r 3 学生评价学生，r 4 家长评价学生，r 5 专家评价教师，学生评价教师，r 7 教师评价教师，家长评价教师，r 9 系统评价教师，r l o 系统评价学生，r l i 专家评价特定对象，r 1 2 教师评价特定对象，r 1 3 学生评价特定对象，r 1 4 家长评价特定对象。图3 - 2 多元化教学评价关系f i g u r e3 - 2r e l a t i o n s h i p so f m u l t i p l et e a c h i n ga p p r a i s e m e n tr i 教师评价学生，指的是教师评价自己所教的学生，创建方法为软件系统根据教学关系指定，记为m l 。r 2 专家评价学生，指的是一个或多个专家评价一个或多个学生，创建方法为专家指定某些专家对某些学生进行评价，记为m 2 。r 3 学生评价学生，包括同班学生之间的相互评价以及学生的自我评价。创建方法为由软件系统根据班级指定，记为m 3 。弛家长评价学生，指的是家长评价自己的孩子，创建方法为软件系统根据亲子关系指定，记为m 4 。r 5 专家评价教师，指的是一个或多个专家评价一个或多个教师，创建方法为专家指定某北京工业大学工学硕j ：学位论文量曼葛詈曼曼曼曼曼皇皇皇曼鼍鼍! 皇曼曼鼍寡i一一一一i i 曼皇舅些专家对某些教师进行评价，记为m s 。氏学生评价教师，指的是学生评价教自己的教师，创建方法为软件系统根据教学关系指定，记为m 6 。r 7 教师评价教师，指的是教师相互之间的评价和教师的自我评价，创建方法为专家指定某些教师对某些教师进行评价以及某些教师自我评价，记为m 7 。飚家长评价教师，指的是家长评价教自己孩子的教师，创建方法为软件系统根据教学关系和亲子关系指定，记为m 8 。r 9 系统评价教师中，系统指的是多元化教学评价软件系统，即由软件系统评价教师，创建方法为软件系统自动创建，记为m 9 。同理，k t o 系统评价学生，即由软件系统评价学生，创建方法为系统自动创建，记为m t o 。r l i 、r n 、r 1 3 和r 1 4 中，特定对象指的是诸如“本科教学 、“基础设施等单一的抽象性概念，创建方法为专家指定，记为m l l 、m 1 2 、m 1 3 、m 1 4 。图3 - 3 评价关系模型f i g u r e3 - 3a p p r a i s e m e n tr e l a t i o n s h i p sm o d e l评价关系模型由上述的评价关系及其创建方法组成，见图3 3 。其形式化定义为：a r m - - ii 1 , 2 ，1 4 ，r j 的评价客体集合相同 。例如 ， ， h p 专家、学生、教师、家长和系统分别评价学生，组成了一个最全的对学生进行评价的评价关系模型， ) 也是一个评价关系模型，只含有教师、学生和系统评价学生。( ， ， ，疆b m b ， 即专家、学生、教师、家长和系统分别评价教师，组成了一个最全的对教师进行评价的1 2第3 章多元化教学评价建模评价关系模型， ， ， ) 也是一个评价关系模型，只含有专家、教师和系统评价教师。( ， ， ， )为最全的对特定对象进行评价的评价关系模型。在同一个多元化教学评价模型中，评价客体要么是教师，要么是学生，要么是特定对象，不会出现既有教师又有学生的情况。定量评价模型和定性评价模型所对应的评价关系模型为 ， ， ， ) 的非空子集、 ， ， ， ) 的非空子集或 ， ， ， 的非空子集，可以相同也可以不同。考核评价模型对应的评价关系模型为 撙霓 ) 。过程评价模型对应的评价关系模型为 ， ， ， ， ) 的非空子集或 ， ， ， 的非空子集。3 3 定量评价模型图3 _ 4 定量评价模型f i g u r e3 - 4q u a n t i t ya p p r a i s e m e n tm o d e l定量评价模型对多元化教学评价中可以量化的部分进行抽象和描述。如图3 _ 4 所示，定量评价模型包括定量评价指标体系及其创建方法、定量评价原始数据及其采集方法和处理方法、定量评价结果及其展示方法和定量评价实例化方1 3北京t 业大学工学硕士学位论文法。其中，数据挖掘模型和评价关系模型并不属于定量评价模型，但与它有1 ：n关系，所以表示在其中。其形式化定义为：q u t a m = g l s ，o d ，r d ，m g ，m ，m 咄m 晒m q t 。其中g l s 为定量评价指标体系，o d 为定量评价原始数据，r d 为定量评价结果，m 2 为定量评价指标体系创建方法，m 为定量评价原始数据采集方法，地为定量评价原始数据处理方法，m m 为定量评价结果展示方法，m m为定量评价实例化方法。以下将对它们进行介绍。3 3 1 定量评价指标体系指标通常是指反映目标某一方面特征的规定。它是具体的、可测的、行为化和操作化的目标。从本质上说，教学评价指标是教学目标的某一方面的标志，是教学内涵的分解。评价指标体系是各项单独的指标综合起来，形成一个系统化的、具有密切联系的指标群。一般用权重来明确各指标在体系中的重要程度，用树形结构来表示各指标之间的相互关系。图3 - 5 定量评价指标体系f i g u r e3 - 5g u i d el i n es y s t e m定量评价指标体系是可以量化的教学目标的分解和概括，和一般的评价指标体系在结构上是一样的。如图3 5 所示，它具有一个树形结构，根节点为评价总目标，权重为1 ，其子节点为一级指标，都是由其分解而来，所有一级指标的权重值加起来为1 。各个一级指标，都可以继续分解，得n - 级指标，每一个一级指标下的二级指标权重值之和为l 。各个二级指标可以继续分解，得到三级指标，每一个二级指标下的三级指标权重值之和为1 。各个三级指标可以继续分解，得1 4第3 章多元化教学评价建模皇曼曼皇曼i；二；i 一；_ 一i_ 一i i一一i i 曼量曼曼曼鼍曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼璺到四级指标，每一个三级指标下的四级指标权重值之和为1 。对于教学评价，分解到四级指标就足够了，因此，定量评价指标体系只达到四级指标。争岳i 文化蒙厦职重国麒3 ll 审d 囱母语投瑟仉2 l 、 卜国口黜琵趑防张由锄2 l 卜国文学袋迭力投重沁1 3 li ， 。国q 袖能力彀重：0 铭2ij 墨，书法坎重o 暖l i ，国硒霎能力掇重：o r 细 审- 囱井语投麓：o 刚i 审囝数学衩麓：仉嘲，；臼- 国计萱祝权重：o b；枣囝音乐毅重：o ，嘲，j 申囱美末投萋：o 1 i s 眵臼自然社会姗识张：硅瀚。；豇习鲐呵酝嘲湖瓴置舡 尊每，国雷民裳厦投重砖0 7 第静囝道德思想紊莽髓也脚白囱身心素质较重：o 1 纠卜固体质软重：o 嚣i：扣国气霞毅重：璜嘏。t 龟i _ i 垒捂疆积l 够图3 - 6 定量评价指标体系不例f i g u r e3 = 6e x a m p l eo fg u i d el i n es y s t e m图3 6 部分显示了一个实际的定量评价指标体系【8 1 。评价总目标为“小学生综合素质”，一级指标有“文化素质”( 权重0 6 4 3 1 ) 、“国民素质”( 权重0 0 7 3 4 ) 、“道德思想素养 ( 权重0 1 0 0 7 ) 和“身心素质( 权重0 1 8 2 8 ) ，很显然，它们的权重值相加为1 。在一级指标“文化素质 下，有二级指标“母语”( 权重0 2 8 0 ) 、“外语( 权重0 0 4 9 ) 、“数学 ( 权重0 1 8 4 ) 、“计算机 ( 权重0 0 8 6 ) 、“音乐 ( 权重0 0 9 9 ) 、“美术 ( 权重0 1 1 5 ) 、“自然社会知识( 权重0 0 4 9 ) 和“生成劳动知识 ( 权重0 1 3 8 ) ，很显然，它们的权重值相加为l 。在二级指标“母语下，有三级指标“口头表达力 ( 权重0 2 1 2 ) 、文学表达力( 权重0 1 3 1 ) 、“听的能力( 权重0 。3 2 2 ) 、“书法( 权重0 0 8 5 )和阅读能力( 权重0 2 5 0 ) ，很显然，它们的权值相加也为l 。在一级指标“身心素质 下面有“体质”、“气质和“性格 3 个二级指标，但这3 个二级指标就没有再往下分解。以下给出定量评价指标体系的形式化定义：定量评价指标体系g l s 是一棵多叉树；树中节点代表指标，具有“指标名称和“权重两个属性，权重值为0 - i之间的实数；根节点为总目标，权值为1 ；具有相同父节点的节点权值之和为1 ；树的深度不能超过4 。x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 唧，可扩展标记语言，是一种自描述的、可灵活扩展的标记语言，本身就是树形结构，因此，定量评价指标体系采用x m l 进1 5北京工业大学工学坝十学位论文行描述和存储【l o 】。良好的定量评价指标体系，可以使评价结果更加准确、真实的反映教学的情况，其创建并不是容易的事情。它的创建方法m 布自定义法和a h p 法，将在第四章详细介绍。3 3 2 定量评价原始数据定量评价原始数据是评价者根据定量评价指标体系对评价对象打分的数据。定量评价指标体系有很多节点，只需对叶子节点的指标进行打分，打分按照确定的分制进行，一般为百分制，也可以根据评价的需要，采用5 分制或1 0分制( 其他分制也可) 。定量评价原始数据的形式化定义为o d = ( a p p r a i s e r ,o b j e c t , g l s ，s c o r e s ，s c o r e s y s t e m ) i i i = l ，2 ，n ) ，其中o d 为定量评价原始数据，a p p r a i s e r 为评价者，o b j e c t 为评价对象，g l s 为定量评价指标体系，s c o r e s 为各指标分数，s c o r e s y s t e m 为分制。定量评价原始数据的采集方法m 如下：首先，根据定量评价模型所对应的评价关系模型确定出具体的评价关系，然后确定分制，接着，评价关系中的评价者按照定量评价指标体系逐项( 仅对叶子节点的指标项) 对评价对象进行打分，软件系统随后按照公式( 3 3 ) 计算出非叶子节点指标项的分数，最后把定量评价原始数据存入数据库中。p s p s = 罗c s s w( 3 3 )2 乞w( 3 - )f | l其中，p s 为父节点的分数，c s i 为子节点的分数，取值范围为0 到分制规定的最大分值之间的实数，w i 为子节点的权重值，取值范围为0 - 1 之间的实数。定量评价原始数据的处理方法m o d 如下：把同一个评价对象的定量评价原始数据汇总，对每一个评价指标项，去掉一个最高的分数和一个最低的分数( 定量评价原始数据少于3 条的不去除最高和最低分) ，计算出平均分数，作为该评价指标项的最终得分，所有评价指标项的最终得分形成定量评价结果；有的时候，专家会调整定量评价指标体系，更改部分或全部指标的权重值，而重新对定量评价原始数据进行前述的处理，形成新的定量评价结果。3 3 3 定量评价结果定量评价结果是定量评价原始数据处理的结果，其形式化定义为r d = ( o b j e a , g l s ，s c o r e s ，s c o r e s y s t e m ) i i - - 1 ，2 ，n9 其中o b j e c t 为评价对象，g l s 为定量评