（计算机应用技术专业论文）关联规则方法在高校课堂教学质量评估体系中的应用研究.pdf

摘要 伴随着信息技术的迅猛发展，使得各个领域的数据量激增，但是所能获得的有效信 息却是有限的。如何在海量的数据中获取有价值的、潜在的信息，是当代人所面临的共 同课题。数据挖掘是一种新的认识数据、理解数据的智能手段，关联规则是数据挖掘中 最重要的技术之一n 1 。 本文在研究关联规则挖掘技术的基础上，开展了对数据基于关联规则的分析和挖掘 研究。首先，针对关联规则的缺点和不足，采用了一种匹配度方法用以取代置信度，用 匹配度方法生成的规则不仅具有较高的相关性，而且减少了冗余规则的生成心胡。再次， 在分析经典a p r i o r i 算法的基础上，提出了一种有效的基于布尔矩阵的a p r i o r i 的改进 算法乜3 。该算法应用了布尔矩阵的思想，只需对数据库扫描一次，即可得到频繁项目集， 大大提高了算法的效率。 最后，结合课堂教学质量评估数据的特点将关联规则算法运用到课堂教学质量评估 指标体系的确定中：以评教信息为数据源，运用改进的a p r i o r i 算法实现了科学的确定 教学质量评估指标体系。 关键词：评估指标体系；关联规则；a p n o n 算法 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，m a k i n gd a t a si na l lk i n d so f f i e l d sh a v ea ni n c r e d i b l er o c k e t ，b u tt h ea v a i l a b l ee f f e c t i v ei n f o r m a t i o ni sl i m i t e d i ti s a c o m m o np r o je c tw ef a c et h a th o wt oa c c e s st h ev a l u a b l ea n dp o t e n t i a li n f o r m a t i o nf r o mt h e v a s ta m o u n t so fd a m s d a t am i n i n gp r o v i d e sp e o p l ean e wi n t e l l i g e n ta p p r o a c ht ou n d e r s t a n d d a t a a s s o c i a t i o nr u l ei so n eo ft h em o s ti m p o t a n tt e c h n o l o g i e si nd a t am i n i n g i nt h i sp a p e r , t h ea n a l y s i sa n dm i n i n gr e s e a r c ho nd a m sa r ec a r r i e do u tt h a tb a s e do nt h e r e s e a r c ho fa s s o c i a t i o nr u l e sm i n i n gt e c h n o l o g y f i r s t l y , i nt h el i g h to ft h es h o r t c o m i n g sa n d l a c k , t h em a t c h d e g r e ei su s e di n s t e a do ft h ec o n f i d e n c e - d e g r e e t l l er u l e sg e n e r a t e db yt h e m a t c h d e g r e em e t h o dn o to n l yh a v eh i g h e rr e l e v a n c eo nb e f o r ea n da f i e r b u ta l s or e d u c et h e g e n e r a t i o n o fr e d u n d a n tr u l e s s e c o n d l y ，o nt h e b a s i so ft h er e s e a r c h o fa p r i o r i a l g o r i t h m p r e s e n t s 锄i m p r o v e db o o l e a nm a t r i x - b a s e da p r i o r ia l g o r i t h m t oi m p r o v et h e p e r f o r m a n c eo fa s s o c i a t i o nr u l ea l g o r i t h m t h i sa l g o r i t h mu s e s t h et h o u g h t so fb o o l e a n m a t r i x , j u s tn e e d ss c a nt h ed a t a b a s eo n l y o n c et og e tt 1 1 ef r e q u e n ti t e m s e t ，i ti m p r o v e st h e e f f i c i e n c yo fa l g o r i t h m f i n a l l y , c o m b i n e dw i t ht h ec h a r a c t e r so ft h e c l a s s r o o mt e a c h i n gq u a l i t ya s s e s s m e n t d a m s ，a s s o c i a t i o nr u l e sa l g o r i t h mw i l lb ea p p l i e dt o t h ed e t e r m i n a t i o no ft h e c l a s s r o o m t e a c h i n gq u a l i t ya s s e s s m e n ti n d e xs y s t e m ：e v a l u a t i o n i n f o r m a t i o na sd a t as o u r c e s i ti s r e a l i z e dt h a tt h es c i e n t i f i cd e t e r m i n a t i o no ft e a c h i n gq u a l i t ya s s e s s m e n ti n d e xs y s t e mb yu s e o ft h ei m p r o v e da p r i o r i algorithm k e yw o r d s ：q u a l i t ya s s e s s m e n ts y s t e m ；a s s o c i a t i o nr u l e ；a p r i o r ia l g o r i t h m i i 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，也不包含为获得东北师范大学 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。 学位论文作者签名： 日期：趔垒叁叫目 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复 印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学位论 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、缩印或其它 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) 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名： 日期： 电话： 邮编： 东北师范大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 问题提出 课堂教学质量评估作为教学评估的一个重要组成部分，在日常的教学管理工 作中发挥着举足轻重的重要作用。有效的课堂教学质量评估有利于了解学校教学 的实际运行情况，监督各项教学活动正常规范的运行。 随着我国高校连续多年的大规模扩招，课堂教学质量日益成为社会普遍关注 的焦点问题。如何提高教育教学质量，培养高素质人才，建立科学合理、公正公 平的课堂教学质量评估体系，用以及时、客观地发现问题、分析问题、解决问题， 对推动教育教学的发展具有重大的历史意义和现实意义口1 。 数据挖掘技术是在多学科交叉的基础上发展起来的新兴技术，融合了数据 库、信息检索、统计学、算法和机器学习等多学科的知识。它能够从数据库中或 海量信息中发现隐藏的、有价值的信息，有时也被称做探索性数据分析、数据驱 动发现和归纳学习。通俗的讲，数据挖掘就是从大量的、不完全的、有噪声的、 模糊的、随机的数据中，提取隐含在其中的人们事先不知道的，但又是潜在的有 用信息和知识的过程。 近年来，随着计算机科学技术的飞速发展，数据挖掘技术已经取得了不断的 进步，已经成功的应用在生物医学、电子商务、天文气象、金融股票分析等各个 领域，并获得了巨大的经济效益和社会效益。另一方面，目前计算机、计算机网 络的普及与发展已经不再是一件设想的事。因此，如何有效地借助计算机、计算 机网络，把课堂教学质量评估所获得的数据利用数据挖掘的知识来进行挖掘分 析，找出影响课堂教学质量的关键性因素从而指导教育教学工作，是一件可行而 又有意义的事。 1 2 研究内容与方法 1 2 1 研究内容 课堂教学质量评估系统力图将学生的评教数据、数据挖掘方面的相关知识与 计算机技术结合起来，建立一整套完善的评教数据导入、数据挖掘算法运用、产 生新规则为一体的评估体系，从而使评估的结果更加科学化、系统化，真正找到 影响课堂教学质量的决定性因素，并在实践中能够反作用于教学，推动教学活动 的发展，提高学校的管理水平和决策水平。系统具体实现的目标功能如下： ( 1 ) 阅读相关书籍、论文，获取课堂教学质量评估体系相关的原始知识。对 获取的原始知识进行分析、归纳、整理和总结。 东北师范大学硕士学位论文 ( 2 ) 了解数据挖掘的相关概念，探讨数据挖掘技术及其相关算法，重点研究 关联规则挖掘算法及其在课堂教学质量评估中的应用。 ( 3 ) 获取并整理某大学本科生的评教数据，利用关联规则挖掘算法挖掘影响 课堂教学质量的关键性因素，并对挖掘结果进行分析，验证其有效性。 ( 4 ) 在上述研究内容基础上，实现课堂教学质量评估系统。 1 2 2 研究方法及技术路线 为了实现上述研究内容，本文在研究学习教学论、课程论、教学评价与测量、 数据挖掘的理论、应用和实践知识的基础上，以认知思维、人工智能、系统分析、 问题分析、计算机技术为方法论，在研究过程中力求遵循以下原则：理论知识与 数据挖掘技术相结合、定性分析和定量评价相结合、理论运用和实践开发相结合 的原则。 ( 1 ) 数据、知识收集：阅读分析中外文献，查阅大量的有关课堂教学质量评 估的专著，从而获得相关资料。 ( 2 ) 系统分析：经过多次与导师交流和探讨，对课堂教学质量评估系统的使 用对象、需求分析及功能进行了分析，使本系统具备实用性。 ( 3 ) 系统设计：采用面向对象的设计方法，对系统进行建模。 ( 4 ) 系统开发：依据软件工程的开发方法，使用原型法开发课堂教学质量评 估系统。 ( 5 ) 系统验证：向课堂教学质量评估系统输入相关数据，系统能够得出相应 的关联规则。 课堂教学质量评估系统拟采取的技术路线如下： 开发平台：m i c r o s o f tw i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 。m i c r o s o f tw i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 是微软公司的重要产品，它可完全利用w i n d o w s2 0 0 0 的强大功能，是第一个可统 一管理全部消息、协作网络功能及网络资源的系统软件。m i c r o s o f tw i n d o w s s e r v e r2 0 0 3 可以提供更高的性能、可靠性和伸缩性，以满足用户不断变化的需 求。 该系统采用目前国内外比较流行的面向对象方法进行分析和设计，并在 w i n d o w s 平台下，利用m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o2 0 0 5 平台开发，其运行环境 要求f r a m e w o r k 2 0 ，数据库采用m ic r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 。 1 3 研究意义 开展教学质量评估可以保证各高校按照国家教育方针，经常性的审视自己的 地位，通过评估，可以从宏观上掌握学校教学目标与实际状况之间存在的差距， 也可以从微观上了解各门课程目标实现与否以及各个教师的教学质量如何，这就 为下一阶段目标制定提供可靠的实践依据，是教学管理走向科学化的一种重要手 2 东北师范大学硕士学位论文 段。同时，教学质量评估也是高等教育国际化的必然要求。在教学质量评估中， 教师课堂教学质量评估对整个教学评估起着重要的作用，如何使得评估更公正， 这也是目前普通高校面临的普遍问题h 1 。 在教学评估中影响课堂教学质量的关键性因素即课堂教学评估指标体系的 确定是非常重要的一个方面，它能保证课堂教学质量评估的客观性、公正性，更 充分的发现教学中存在的问题，提高教学质量。 究竟如何合理的确定课堂教学评估指标体系，如何表达、分析、解释、公布 和使用教学评估结果，才能调动广大教师和学生的积极性，关注和参与教学评估， 使评估发挥出更大的作用，正是目前面临的一个值得研究的新课题。 传统的评估方法对于教学改革和课堂教学质量的提高的确起到了一定的作 用。但是，由于学生在评分的过程中，带有一定的随意性，不同专业的学生对于 不同课程带有不同的倾向性，加上一些人为因素的干扰导致评估结果并不能真实 地反映实际的课堂教学效果。 因此，结合高校内部组织的课堂教学质量评估的实际情况，对学生的评教数 据库采用数据挖掘的关联规则方法进行挖掘，找出影响评教结果的关键因素，为 教师提高教学水平、改善课堂教学质量提供依据。同时，将数据挖掘技术在管理 方面的应用进行一次有意义的研究。 1 4 国内外相关领域的研究现状 数据挖掘是一个逐渐演变的过程。从数据库中发现知识或称为数据库中的知 识发现( k n o w l e d g ed i s c o v e r yi nd a t a b a s e s ，k d d ) 一词首次出现在1 9 8 9 年举行的 第十一届国际联合人工智能学术会议上。到目前为止；由美国人工智能协会主办 的k d d 国际研讨会已经召开了多次，规模越来越大，研究重点也从发现方法转向 系统应用。i e e e ( i n s t i t u t eo fe l e c t r i c a le n g i n e e r s ) ，a c m ( a s s o c i a t i o no f c o m p u t i n gm a c h i n e r y ) 等其它学会也把数据挖掘与知识发现( d a t am i n i n ga n d k n o w l e d g ed i s c o v e r y ，d m k d ) 列为会议议题或出版刊物，成为当前国际上的一个 研究热点晡1 。 在国内，相比较而言对d m k d 的研究稍晚，没有形成强大的整体优势。目前， 国内从事数据挖掘研究的人员主要集中在大学、部分研究所或公司。涉猎的研究 领域较广范，一般集中于算法的研究、数据挖掘的实际应用以及有关数据挖掘理 论方面的研究。目前大多数项目都是由国家出资进行资助，如8 6 3 计划、“九五” 计划和国家自然科学基金等，但至今还没有关于国内数据挖掘产品的报道。国内 企业运用数据挖掘技术来协助业务活动的研究还处于初始阶段，成功应用的案例 还比较少，这对从事数据挖掘技术的科研人员和软件开发商来说，中国是一个有 巨大潜力的市场。 数据挖掘技术在商业、金融业以及企业的生产、销售等方面都得到了广泛的 3 东北师范大学硕士学位论文 应用，但是在教育领域的应用相对较少。高校中对教师信息、学生信息、课程信 息、评教信息等数据的处理一般仅停留在简单的数据备份和查询阶段。这些教务 管理系统，多半是以台帐管理为主的系统，缺乏综合分析、辅助决策的能力，并 且对发现积累的海量信息中隐含知识的利用无能为力。 近年来，由于高校的不断扩招，学生人数大幅度增加，给高校学生及教学工 作的管理带来了严峻的考验，传统的教学管理手段已经不能适应社会的发展。以 课堂教学质量评估为例，当前国内外较为流行的教学评估方法有很多种。例如： 五级评定法、正态曲线分析法等。五级评定法多用于教学管理和集体评价，通过 对某个教学目标检查的结果，来发现和解决相应的问题。正态曲线分析可以给人 们提供诸如教学过程、考试命题、学生实际水平等方面的情况。 然而，这些都是单项、静态、相对的教学评估标准，很容易忽视学生的特殊 性。也不能反映学生的均衡发展情况。因此，将数据挖掘技术应用于学校的教学 管理工作中，对教学过程中产生的数据进行全方位、多层次的分析，利用分析结 果辅助教学决策是保证课堂教学质量、提高学生素质的必然要求。 1 5 本文组织结构 本文主要组织结构介绍如下： 第一章：介绍本文的研究背景、研究内容和方法、研究意义以及国内外发展 现状； 第二章：论述了本文的背景知识，主要是教学评估和课堂教学质量评估常用 方法； 第三章：描述了数据挖掘的相关知识，重点阐述关联规则常用算法及其不足， 并提出一种新的关联规则产生标准； 第四章：阐明对a p r i o r i 算法的改进以及在m i c r o s o f tv i s u a l s t u d i o n e t 平 台下采用面向对象分析与设计技术实现课堂教学质量评估系统，且通过相关实验 得到结果数据，根据实验结果数据得到实验分析结果； 结论与展望：总结本文工作，指出本文的不足及将来改进的方向。 4 东北师范大学硕士学位论文 第2 章教学质量评估 2 1 教学评估的界定 简单地讲，教学评估就是对教学活动的评估。这里要明确两层含义，一个是 教学活动，另一个是对教学活动的评估。 一般意义下的教学活动是一个过程，是一个有目标、有计划、有组织的教与 学的活动过程。教学活动过程是由教师、学生两个要素构成。这两个要素各自具 有独立、确定的角色地位，并且相互影响、相互制约，构成一个有机的整体，共 同参与一定目标下的教与学的活动。教学活动过程是由教师课前备课、教师课堂 授课、学生课堂学习、学生课外自学四个环节组成。通过这四个环节，教师与学 生协同完成一定目标下的教与学的活动。概括地讲，教学活动是以传承知识、锻 炼能力、培养素质为目的而进行的，由教师、学生两个要素构成，由备课、教授- 、 学习、自学四个环节组成一个有目标、有计划、有组织的教与学的活动过程。 对教学活动及其效果的评估是对整个教学活动过程或教学过程的一个价值 测评，在这里我们可以简称为教学评估或教学评价。教学评估应该针对教师、学 生两个要素及其相互关系进行。教学评估应该针对教学活动的四个环节，在传承 知识、锻炼能力、培养素质等方面所达到的实际水平分别进行测评，在此基础上， 再对整个教学活动过程进行综合的、全面的评估。教学评估是教学过程的一个重 要环节，事实上，教学过程的优劣受到课程论、教学论和学习论等理论的影响。 因此，教学评估的范围理应包括关于课程方案的评估、关于教师教学的评估和学 生学习的评估。 由于教学评估的范围涉及课程的设置者、教材的编写者、授课的教师和听课 的学生，所以，教学评估的方式是多样的，包括教学过程的直接涉及者的自我评 估、以及教学过程的非直接涉及者的其他个人评估、学校评估、相关教育部门的 评估和社会评估，这些教学评估的方式是不尽相同的。教学评估的对象不是客体 的实体属性，亦即不是客体本身的本质和规律，而是客体的价值属性。例如评估 某- - i - 课程的教学，在校际之间进行统一测验，以检查学生掌握知识和具备能力 的情况。假定有两所学校统- - n 验的平均分都是8 0 分，如果其中有一所学校是重 点中学，入学录取分高，另一所学校是一般中学，入学录取分低，那么虽然这两 所中学统一测验成绩_ 样，但这两所中学对于该课程教学的价值属性是不同的， 后者优于前者。因此，教学评估是根据一定的目标，通过系统地收集信息，对教 学评估的对象作出价值判断的过程，其目的是促使教学活动去完成预定的目标 6 o 5 东北师范大学硕士学位论文 根据传承知识、锻炼能力、培养素质的目的，教学评估的对象可以包括以下 3 个方面：教学活动中知识方面的评估、教学活动中能力方面的评估和教学活动 中素质方面的评估。 2 2 教学评估的本质 教学评估必须对教学过程作出价值的判断。完整的教学评估，绝不仅仅描述 教学活动中发生了什么，而是对教学活动的价值作出判断。这种价值判断，不只 是包含收集、整理资料和解释证据以证明教学活动在完成其目标方面的好坏程 度，而且还要包含对教学目标本身作出有价值的判断。 因此，在教学评估的价值观念中，存在两个层次的价值判断。一个是教学评 价者对某项具体的教学活动的判断，该判断是教学范围内规定的工作，这项工作 只产生某些具体教学活动的结论；另一个是依据前者及其他相关因素而作出的判 断，该判断可能产生的是对有关教学目标的某些策略或行为的结论，显然这是教 学领导者或教学管理者的工作。这两种价值的判断绝对不可能由同一种身份的人 去完成，否则，不利于教学评估的正常进行。 有效的教学评估，是要对实际教学工作产生指导意义的。但是，面对实际教 学工作，上述两种价值判断的结论有时可能并不一致。例如，对于某中学利用学 校设施，在休息日上课的教学活动进行教学评估时，就会出现上述两种价值判断 的结论不一致的情况。就教学活动本身而言，使得学生的学习成绩确实有明显的 提高，这里的学生和老师都有积极性，家长也因孩子学有所获而兴致勃勃，可以 说这种教学活动取得成功，对此应该作出肯定的价值判断，这种教学活动有理由 继续发展下去。但是，由于这项教学活动需要额外的人、财、物的付出，尤其是 增加了学生的学习负担，不利于学生身心的全面发展，所以教学领导者或教学管 理者对这项教学活动应该作出否定的价值判断，这种教学活动是要被取消的。这 样一来，在教学评估的价值观念中，存在两个不同的价值判断，二个是“结论适 应”的价值判断，另一个是“决策适应”的价值判断。而教学评估者总是希望使 教学活动开展的过程中既能获得良好的教学效果，又能产生积极的策略或行为结 论，因为教学评估是要对教学活动产生指导作用的。这就是全面、正确的教学评 估的价值观念。 关于教学评估的本质，虽然有许多不同的观点，归纳起来主要有三类： 1 教学评估等同于教学测量h 1 这种理论认为，评估与测量非常接近，只是评估在某些方面范围更广，包括 日常的、非正式的和直观的判断以及价值估计。持这种观点的学者强调，好的测 量技术是正确评估的可靠基础。 事实上，尽管评估要用到测量，但是它们有本质的区别。一方面，测量重在 数量的确定，强调绝对的客观性；而评估则必须质量、数量并重，主观、客观兼 6 东北师范大学硕士学位论文 用。 另一方面，测量重在现状的测定，即有关客观事实的信息的获取；而评估则 要了解事实的过程，对所获取的信息要进行进一步的解释、诊断和价值判断。 2 教学评估是将实际状况与理想目标相比较的过程 这种理论出现在教学评估的早期，比较倾向于测验学理论，持这种观点的学 者在研究工作中，采用了各种测验量表、测验汇集、检核表、问卷和学生日志等 方法，提出了许多有意义的评估工具，特别是进行自评，具有很高的参考价值。 3 教学评估是一个系统地收集、整理资料和解释证据的过程 这种理论的支持者很多，他们强调三点：收集的资料必须是系统的，而不是 零散的；资料必须经过专家整理，以便作为证据；在系统地收集、整理资料和解 释证据的基础上，必须作出有价值的判断。 关于教学评估的功能，从不同的角度，有不同的表述。不同的目标有不同的 教学评估的功能。 ( 1 ) 从教学评估的选拔目的来讲，教学评估的功能可以表述如下：合格鉴定 的功能，即通过评估区分合格与不合格，合格标准是一个重要的起点；先进评选 的功能，即通过评估区分先进与后进，鼓励先进，鞭策后进；成果验收的功能， 即通过评估对教学成果进行验收、发展和推广。 ( 2 ) 从教学评估对教学过程的影响来看，教学评估的功能可以表述如下：实 现教学判断的功能，即测量评定、事实判断、价值判断、问题诊断、区分选拔； 改进教师教学的功能，即了解学生的起点行为，改进教学的参考，补救教学缺陷 的依据，确保教学目标的达到；促进学生学习的功能，即激励学生的学习动机， 帮助学生记忆和促进迁移，促进学生自我评估；行使教学管理的功能，即对教师 的管理、对目标的管理、对过程的管理。 2 3 教学评估遵循的原则 教学评估的主体、客体和目标不同，教学评估遵循的原则也不尽相同。以下 介绍关于教学评估遵循的原则的3 种不同表述。 1 强调教学评估全过程的原则旧1 ； ( 1 ) 目的性与选择性原则：教学评估是对教学活动的一种价值测评，教学评 估必须是有目的、有计划地进行的，相应地，必须考虑教学活动过程中与评估目 标有联系的各个方面，并且选择其中与教学目标和评估目标相关性较强的指标进 行评估； ( 2 ) 科学性与教育性原则：科学性是指评估的指标、方式和程序等必须是合 理的，是有一定的理论根据的。教育性是指评估本身不仅仅是对教学效应的检验、 判断的过程，而且也是教学活动过程的一部分。科学性与教育性是紧密联系的， 不具备或违反教育性的评估显然不是科学的，而评估的科学性本身就蕴涵了教育 7 东北师范大学硕士学位论文 性因素； ( 3 ) 客观性与实践性原则：既然教学评估是教学活动过程的一部分，那么教 学评估本身就是客观存在的。由于教学评估的观念和方法的不同，可能产生不同 的评估结论，甚至是相反的结果。所以教学评估必须排除干扰，使教学评估能反 映教学的实际效应，确保教学评估的客观性，才能使教学评估产生有益的作用。 也就是说，教学评估应该有益于教学活动的实践性。另一方面，教学评估本身又 必须经得起实践的检验。所以，教学评估的客观性又为教学评估的实践性提供了 必要条件； ( 4 ) 标准化与可比性原则：标准化是要求教学评估具有一定的客观标准，有 统一的指标体系和评估尺度。与标准化相联系的是评估基础的可比性，缺乏评估 基础的可比性的标准化也可能是不科学的，所以教学评估必须以统一的基点和评 估要求作为根据，才能使教学评估的结论具有可靠性和指导性； ( 5 ) 分析与综合相结合的原则：教学评估是一个过程，对评估过程首先必须 进行分析，要分析教学过程中各个局部的效应和特征，然后在此基础上作出总体 教学效应的判断，这就必须进行综合。从这个意义上讲，分析与综合相结合，也 就是局部评估与整体评估相结合或单项评估与综合评估相结合； ( 6 ) 定性评估与定量评估相结合的原则：定性评估往往是基于对教学的一定 观察或经验作出的，难免带有主观成分或某些片面性，但也不能完全忽视定性评 估。定量评估是通过一定的指标或指标体系，从量的方面，在一定的置信度条件 下，对观察或经验的总结作出科学的分析，定量评估有相当的可靠性，因为教学 评估是一个复杂的过程，由于指标或指标体系的选择，以及系统误差和随机误差 带来的影响，使得定量评估未免绝对可靠。因此，定性评估与定量评估相结合、 相互参照、互为补充，将会减少教学评估的片面性； ( 7 ) 反馈与调节的原则：教学评估不是目的，而是手段。教学评估通过比较 和判断所得到的结论必须反馈于教学过程，以调节教学过程，达到改进教学的目 的。反馈与调节可以分为纵向、横向两个方面进行。纵向的反馈与调节是指，设 定教学目标作出教学计划进行教学实践实施教学评估修订教 学目标；横向的反馈与调节是指，教学目标、教学计划、教学实践分别与教学评 估直接联系着，作出这种横向的局部评估和调节，是有利于整体调节和综合评估 的； ( 8 ) 专家评估与群众评估相结合的原则：教学评估工作的各种因素复杂， 工作量很大，需要有适当数量的专家与非专家、评估者与被评估者、领导与群众 以及必要的相关人员参加；以加强教学评估的民主性、代表性和全面性。 2 强调教学评估的方式和方法的原则； ( 1 ) 客观性与目的性相结合的原则：客观性是指在教学评估中，必须坚持实 8 东北师范大学硕士学位论文 事求是的态度，不随意凭主观臆断进行评估。目的性是指在每一次教学评估中， 都必须目的明确，并且不随意更换评估的标准，更不能没有评估标准。坚持客观 性与目的性相结合的原则，就可以使教学评估既做到实事求是，又做到有的放矢； ( 2 ) 整体性与部分性相结合的原则：在教学评估中，坚持整体性与部分性相 结合的原则，是要求既可以较好地了解整个教学活动及其总体效果，又可以更深 人地了解教学过程中的某个侧面的情况，使教学评估能取得更好的实效； ( 3 ) 定性分析与定量分析相结合的原则：定性分析与定量分析是指在评估 中，根据不同的目的、不同的指标内容，分别从教学活动及其效果的质与量两个 方面进行分析。因此，必须定性分析与定量分析相结合，相互参照、互为补充， 以减少教学评估的片面性； ( 4 ) 静态分析与动态分析相结合的原则：静态分析是指重点分析被评估对 象在特定的时间和空间的现实状况，其特点是对被评估对象已经达到的水平的评 估。动态分析是指重点分析被评估对象在现实状况的基础上的可能发展的态势， 其特点是对被评估对象已经达到的水平与历史状况的比较的评估，关注其发展潜 力和发展趋势。静态分析与动态分析各有其优、缺点，分别进行横向和纵向比较 分析，所以只有静态分析与动态分析相结合，才能全面、正确地反映教学过程的 真实情况。 3 强调教学评估目的与功能的原则； ( 1 ) 要求的统一性原则：教学评估的要求的统一性原则是指，要求把教学和 教学评估的标准与培养目标和教学目的的要求统一起来，即按一个统一的客观标 准进行教学评估。当然，这里也不排斥个体或局部的差异； ( 2 ) 过程的教育性原则：教学评估过程的教育性原则是指，要求在教学评估 的全过程中，始终坚持教学过程的教育价值。失去教育性的教学评估，不仅无效， 甚至会产生消极作用； ( 3 ) 科学的全面性原则：教学评估的科学的全面性原则是指，要求教学评估 必须遵循科学规律，坚持实事求是的科学态度，采用科学的评估方式和方法，从 客观实际出发，全面考虑影响评估的各种因素，把定性与定量、主观与客观、主 要因素与次要因素有区别地结合起来，根据教学过程的实际情况，在统一要求的 前提下，分层次、分阶段确定客观的标准，这个标准既具体又全面； ( 4 ) 实施的可行性原则：教学评估的实施的可行性原则是指，要求教学评估 的实施过程的每个环节的操作能为评估者和被评估者所接受，尤其要求教学评估 的指标或指标体系明确、简单、具体，并且符合教学过程的实际，使教学评估与 教学过程融为一体，才能达到教学评估的最终目的。 总而言之，教学评估遵循的原则有各种不同的陈述，但应该是根据教学评估 的客观规律而提出的，用以指导教学评估活动的条款，根据这些条款再制定进行 9 东北师范大学硕士学位论文 教学评估活动的各种规则。所以，教学评估遵循的原则既是充分反映教学评估客 观规律的概括，又是制定各种教学评估规则的基础。 2 4 教学评估的程序 教学评估是一项专业性和技术性很强的工作，毫无疑问，按照科学的工作程 序组织教学评估，对于保证教学评估的质量是十分有益的。 根据国内外专家的观点，教学评估的般程序，宏观上可以从两个不同的角 度加以讨论。 一是从教学活动的角度，把教学评估置于教学活动之中，教学评估的一般程 序为：计划过程成果三个阶段。 二是从教学评估的角度，按教学评估自身进行的过程划分，教学评估的一般 程序为：预备实施分析三个阶段。 预备阶段包括： 1 教学目标条件分析进行教学目标和教学条件的对比、分析，注意宏 观的教学背景分析和被评估对象的状态分析，确定教学评估要解决的主要问题， 以保障评估的针对性，提高评估的实效性； 2 制定评估方案确定评估的目的和预期效果，规定评估的内容和准则， 限定各准则相应的权重，选择评估的方法，以保障评估的目的性，提高评估的规 范性和可操作性； 3 建立评估组织落实评估的组织和机构，选择评估者，以保障评估的 权威性，提高评估的效度。 实施阶段包括： 1 收集信息资料根据评估方案尽可能全面地收集信息资料，要求信息 资料具有准确性、及时性和系统性； 2 分析评议评分根据评估的目的和收集到的信息资料，运用科学的方 法对被评估对象做出符合实际的评判，这种评判与教学测量紧密相关； 3 综合整理汇总这是教学评估实施阶段和分析阶段的过渡环节，要求 综合整理汇总的信息资料全面、准确、系统、明了。 分析阶段包括： 1 形成综合判断，在充分的分析、评议和评分的基础上，根据综合整理汇 总的信息资料，作出相应的形成性评估和诊断性评估，并从总体上对被评估对象 作出定性的或定量的综合评估； 2 向有关方面反馈评估信息由评估所获得的信息，一般应该向三个方 面进行反馈报告，首先是向被评估对象反馈，以利于进一步的教学改革。再就是 向有关决策者报告，向他们提供决策的重要依据，但不是惟一的依据。在有些情 况下，还要在一定范围内公布评估结果，可以使同行能相互学习、相互借鉴、相 1 0 东北师范大学硕士学位论文 互鼓励和相互监督。 教学评估活动程序的基本结束，正是教学评估发挥其作用的开始。 教学评估的具体操作步骤：教学评估的具体操作步骤大体上可以分为以下5 个阶段： 1 选定被评估对象：教学评估是针对一定时期教学中比较突出的问题而进 行的，所以教学评估的第一步是，根据教学评估的目标，选择最具有代表性的被 评估对象进行教学评估； 2 建立评估指标或指标体系：教学评估就是将教学目标与现时教学状态进 行比较而作出价值判断，那么用什么指标或指标体系作为判断的依据是至关重要 的。所以，教学评估的第二步是，建立科学、实用的评估指标或指标体系； 3 收集评估资料：根据评估指标或指标体系，通过科学的、有效的、合法 的方式、方法进行观察、调查、测量，有目的、有计划、及时地、系统地收集评 估资料； 4 分析整理资料：对收集到的评估资料进行分析、加工、整理，通过定性 的经验归纳和定量的统计推断，使之成为能反映被评估对象最基本、最本质特征 的，综合的、简明的、有条理的资料信息，以获取全面、客观、公正的评估效果； 5 评估结果的利用：教学评估不仅是要对教学过程的成效作出评估，更重 要的是要利用评估的结果来反馈、调节和改进教学实践活动旧3 。 2 5 教学评估的指标体系 根据一定的教学目标，建立科学的评估指标或指标体系是教学评估的必要条 件，没有恰当的指标或指标体系就无法进行教学评估。 教学评估的指标或指标体系是反映整个教学活动过程数量特征的一个或一 系列变量名。 教学评估的指标在反映整个教学活动过程数量特征时，具有同质的可量性和 量的综合性。 教学评估的指标在反映整个教学活动过程数量特征时，可以分为数量指标和 质量指标，亦称外延指标和内涵指标。 教学评估的指标体系的建立必须满足以下条件： 1 明确性，即各项指标目的明确，表达清楚，能反映总体评估目标。 2 完备性，即在充分考虑总体评估目标的各个局部的情况下，每项指标都 能在局部反映总体评估目标，使得整个指标体系内容全面、系统。 3 独立性，一即指标体系中的各项指标联系紧密，既相辅相成，又相互独立， 使得指标体系构成一个有机的整体。 4 可行性，即各指标切合实际，计算方法科学、明了、规范，完全具有可 测性，尽可能具有简单可操作性。 1 1 东北师范大学硕士学位论文 为了满足指标体系的可行性，必须对指标体系中的各指标的权值加以确定。 确定指标体系的权值有专门的学问，也有不同的方法。 一般地，一个指标体系可以表示为如图2 一l 所示n 。 总体评估 1 2 东北师范大学硕士学位论文 2 6 课堂教学质量评估指标体系 高校课堂教学质量评估工作，既是高校教学质量监控的一项重要内容，又是 一个复杂的系统工程。由于教学现象具有复杂性、模糊性和多因素性等特点，定 性分析是评估课堂教学质量的主要方式，但具有一定的局限性n 。如何科学、 合理、公正地对课堂教学质量做出综合定量评估，对保证和稳步提高教学质量起 着举足轻重的作用。 在课堂教学质量评估中，指标体系的构建是课堂教学质量评估是否成功的关 键一步，指标体系的设置是否科学合理、公平公正，直接关系到评估结果的准确 性和可信度。 2 6 1 课堂教学质量评估指标体系的构建 1 指标体系构建方法的确定 评估指标体系一般应包括两大因素：其一是能够全面反映教学质量的指标， 其二是能表达各指标对教学质量重要性的权重。 对于课堂教学质量评估指标体系的构建，国内不少教育学专家和教师都作了 较深入的研究n 2 1 3 3 ，主要可分为两种方法：第一种是传统的方法，通过专家或教 育管理机构制定含有评估指标和权重的调查表，即以学生为主体，以学生的满意 程度为宗旨，编制学生单方面给授课教师打分的方法；第二种方法是应用数理统 计方法，对前期的调查数据进行处理，得到不能直观所获取的指标体系项目和权 j j 己 更o 2 评估指标的选择 课堂教学质量评估指标体系科学性的个重要方面是其完备性，即评估指标 体系必须能够全面、无遗漏地反映教学质量。评估指标的选择分为两个阶段：初 始指标体系建立和选用指标体系。 第一阶段，初始指标体系的建立。为建立具有完备性的初始指标体系，质量 管理技术中的“亲和图”法是可取的。首先，请有经验的教学管理专家、教学第 一线的教师和学生提出评估指标，每个人凡是想到的每一个指标都一一记录。然 后，把学生与专家、教师提出的指标分类两类，按照内容进行依层归类处理，以 达到初步可使用的程度，即具有相当好的系统性、可测性、可比性、完备性以及 比较好的简明性。最后，再深入调查三方意见，分别设定教师和学生的初始指标 体系。 第二阶段，所选用的初始指标体系。把初始指标体系调查表分别发放给相应 专家、教师与学生，让他们独立选定重要指标，作为最终评估指标。 2 6 2 现有的课堂教学质量评估指标体系的构建方法简介 现有的课堂教学质量评估指标体系构建方法包括以下几种： 1 基于模糊聚类分析的课堂教学质量评估指标体系的构建n 钔 1 3 东北师范大学硕士学位论文 2 基于粗集方法的课堂教学质量评估指标体系的构建 粗集理论是近几年来在信息处理研究领域获得迅速发展的一种理论，该理 论研究不精确知识的表达，学习，归纳等方法n 5 叫7 | 。根据粗集理论的方法，我们 可以将要进行处理的数据表达为一个知识表达系统，知识表达系统的基本成分是 研究对象的集合，关于这些对象的知识是通过指定对象的特征和它们的特征值来 描述的。 3 基于灰色聚类决策方法的课堂教学质量评估指标体系的构建u 明 4 s p s s 因子分析在课堂教学质量评估中的应用n 引 5 模糊神经网络在课堂教学质量评估指标体系中的应用啪1 1 4 东北师范大学硕士学位论文 第3 章数据挖掘技术 3 1 数据挖掘与数据库中的知识发现 二十一世纪飞速发展的今天，随着现代通讯技术、信息技术、网络技术、数 字化图书管理和计算机技术的飞速发展以及数据库管理系统的广泛应用，加上先 进的自动数据生成和采集工具的使用，导致数据库中存储的数据量急剧增大，并 且趋于分散，例如：美国的零售商系统w a lm a r t 每天会产生约2 亿次的交易数 据；人类基因组数据库项目已经收集了数以g b 的人类基因编码数据等。据统计， 全球的信息量每天都以指数级的速度在增长。面对浩瀚如海、无边无际的数据集 合，无论是在时间的意义上，还是在空间的意义上，传统的d b m s 虽然提供了比 较完备的存取和查询功能，但不能有效地理解并运用这些数据，由此导致了越来 越严重的数据灾难，造成了数据浪费。数据挖掘和数据库中的知识发现正是在这 种情况下产生的一种新型数据分析技术。 数据库中的知识发现( k n o w l e d g ed is e o v e r yi nd a t a b a s e s ，简称k d d ) 就是 从数据中发现有用的信息和模式的过程。数据挖掘是指使用算法来抽取信息和模 式，是k d d 过程的一个步骤。虽然k d d 过程经常被视为是非平凡的，但是从更大 范围的观点来看k d d 是一个包含内容更广的概念。传统的s q l 数据库查询也可以 视为k d d 过程中的数据挖掘部分。事实上，虽然三十年前s q l 数据库查询被认为 是复杂的j 非平凡的，但三十年后的今天则变成了简单的、平凡的。同理，我们 可能会发现在今天被认为是非平凡的、复杂的过程，在三十年后则可能变得同样 简单了。k d d 的定义包含了“有用的”这个关键词。尽管在有些定义中包含了“潜 在有用的 ，但我们认为如果在k d d 过程中发现的信息是无用的，则所发现的实 际上并不是信息。当然，“有用的”也是相对而言的，并且可能是因人而异的。 k d d 是一个包含了许多不同步骤的一个过程，这个过程的输入是数据，而过 程的输出则是用户期望的有用信息。然而，由于挖掘目标可能是不清楚的和不准 确的，因此过程本身是交互的，而且可能要花费大量的时间。为了保证k d d 过程 最终结果的有用性和准确性，整个过程都离不开交互作用，并且需要领域专家和 技术专家的参与。图3 - i 列出了k d d 的全过程。 初始数据 目标数据 预处理后的数据变换后的数据模型知识 图3 1k d d 过程 1 5 东北师范大学硕士学位论文 整个k d d 过程由下面五个步骤构成： ( 1 ) 选择数据挖掘过程所需要的数据可能从不同的异构数据源获取，因 此，第一步就是从各种数据库、文件和非电子数据源中获取数据。 ( 2 ) 预处理初始数据中可能会有一些错误的或者缺失的数据。由于数据 源、数据类型以及度量的多样性，可能会有一些不规则数据，还会有一些同时实 施的不同操作。错误的数据可以修正或剔除，但缺失的数据必须被补充或者预测， 这点通常使用数据挖掘工具