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k d d 技术在高校教育中的应用研究 摘要 在信息技术高速发展、广泛应用的今天，现代教育技术迅猛发展，引起了教 育的深刻变革。教育同信息是密不可分的，因为教育从本质上来说就是信息的传 递、接收和加工。教育信息化成为现代高等教育的重要特征。 教育信息化带来的是数据量的急剧增长和对信息提取的更高要求，现在我们 很难再依照传统方法在海量数据中寻找决策的依据，这就必须借助k d d 技术去发 掘数掘中隐藏的规律或模式，为决策提供更有效的支持。k d d 是从数据中识别 有效的、新颖的、有价值的、可理解的模式的非平凡过程，受到许多不同领域的 研究者的关注。 本文研究k d d 技术在教育评价和教学管理中的应用。试卷评价是教育评价的 重要部分，现有的试卷评价系统利用统计方法求解出预定指标项的值，以此对试 卷有一个全面宏观的了解。然而，这些指标缺乏对具体考题质量的评价。本文结 合k d d 领域中的有关技术，以学生成绩作为目标数据，提出一种数据表示形式， 在此基础上求解出一系列针对考题及考题集的评价指标，由此能更深入地反映试 卷的具体情况，并有助于试题库的维护。 对于教学管理部门来说，异常的现象是更重要的，因为它能反映异常的教学 状况，及时发现并作出相应的调整和处理对提高学校的管理水平是有益的，本文 提出了教学管理中几种发现异常的方法。 关键词；数据库知识发现( k d d )教育信息化教育评价教学管理异常数据 r e s e a r c h e si n t ot h e a p p l i c a t i o no f k d d t oh i g h e re d u c a t i o n a b s t r a c t w h i l ei n f o r m a t i o nt e c h n i q u eb e c o m e i n c r e a s i n gc o n l n l o n ，m o d e r nt e c h n i q u e so f e d u c a t i o nh a v e d e v e l o p e df a s t a n d i ta r o u s e d p r o f o u n d e d u c a t i o n a l c h a n g e s e d u c a t i o ni si nc l o s et o u c hw i t l l i n f o r m a t i o n f o re d u c a t i o ni st h et r a n s m i t t i n g r e c e i v i n g a n d p r o c e s s i n g o fi n _ f o r m a t i o n e d u c a t i o n a li n f o r m a t i o nh a sb e c a m e i m p o r t a n tc h a r a c t a ro f m o d e r n h i g h e re d u c a t i o n t h ev o l u m eo fd a t ai s g r o w i n gr a p i d l yw i t he d u c a t i o n a li n f o r m a t i o n a n di t r e q u i r e sm o r ee 佑c i e n tt e c h n i q u et oe x t r a c tu s e f u li n f o r m a t i o n n o wi t sd i 币c u l tt o f i n db a s i so fd e c i s i o nf r o mv o l u m eo fd a t aw i t ht r a d i t i o n a lm e t h o d s s ow em u s tt u r n t o t e c h n i q u e so fk d d ( k n o w l e d g ed i s c o v e r yj r ld a t a b a s e ) k d di st h en o n t r i v i a l p r o c e s so fi d e n t i f y i n gv a l i d ，n o v e l ，p o t e n t i a l l ya n du l t i m a t e l y u n d e r s t a n d a b l e p a t t e r n s i nd a t ai tg a i n sa t t e n t i o nf r o mm a n yr e s e a r c hf i e l d s w ed i s c u s st h ea p p l i c a t i o no fk d dt oe v a l u a t i o no fe d u c a t i o na n dt e a c h i n g m a n a g e m e n t ，t h ee v a l u a t i o ns y s t e mo f t e s tp a d e r sn o wi ne x i s t e n c ep u tf o r w a r d sa s e r i e so fi n d e x e sb ym e t h o do fs t a t i s t i t sa n dh i s t o g r a m so fd i s t r i b u t i n gs f f u a t i o no f m a r k s ，b yw h i c hw ec a nm a k eam a c r o s c o p i c a ld e s c r i p t i o no nt h et e s tp a p e r s ，b u t s h o r to fd i s c u s s i o no ne x a m i n a t i o nq u e s t i o n s w ep r o p o s ead a t as t r u c t u r e ，a n d p r o d u c e as e r i e so fi n d e x e so fe x a m i n a t i o nq u e s t i o n st or e f l e c tt h em i c r o c o s m i c i n s t a n c e so f p a p e r s ，a n di tc a nh e l pu st om a i n t a i nt h eb a s eo f e x a m i n a t i o nq u e s t i o n s t h es c h o o lm a n a g e ri sm o r ec o n c e r n e da b o u ts o m eu n u s u a is t a t e s i ti sv e r y i m p o r t a n tt o f i n da n dd e a lw i t ht h e s eu n u s u a ls t a t e si nt i m e ，b e c a u s ei t sg o o dt o i m p r o v e t h eo fs c h o o lm a n a g e m e n t w jd i s c u s ss o m em e t h o d so fd i s c o v e r i n gu n u s u a l s t a t e si nd a t a k e y w o r d s ：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 ，e d u c a t i o n a li n f o r m a t i o n ，e v a l u a t i o n o f e d u c a t i o n ，t e a c h i n gm a n a g e m e n t ，o u t l i e r 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，也不包含为获得金肥工业太堂或其他教 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。 学位论文作者签名：喜葛弦 签字日期i ，?年伯和 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金肥工业太堂 有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部1 7 或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权金犯工业盍堂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) 学位论文作者签名 譬和 签字日期：口 年1 1 月g 日 学位论文作者毕业后去向 工作单位 通讯地址 导师签名 签字日期 电话 邮编 致谢 本论文的研究工作是在我的导师胡学钢教授的直接指导下完成的。在学习期 间，他从论文的选题直到研究的方法上都给予了我耐心细致的指导。他严谨的治 学态度、勤奋认真的工作作风、敏捷的思维、对问题实质的准确把握以及对新知 识新领域的探索精神，给作者留下了深刻的印象。他培养了我作为一名科学工作 者应有的素质和态度，在此谨向胡老师表示衷心的感谢。 同时，感谢计算机学院的其他老师们给我的关心和帮助。 我之所以能完成本论文，是与物理系的老师们的支持与帮助分不开的，在此 向他们表示感谢。 在本论文的研究期间，我的家人给了我很大的鼓励与支持，在此向他们表示 感谢。 向本文引用过的文献的作者们，向所有关心和帮助我的同事和朋友们表示感 谢。 作者：黄翔 2 0 0 3 年9 月l o 日 刖舌 进入二十一世纪，面临着人类文明史上的又一次大飞跃由工业化社会进 入信息化社会。以计算机和通信技术为龙头的信息产业飞速发展，带动了一批高 新技术产业的发展。以计算机的普及为基础，以数字化技术为前提，以光纤和卫 星通信技术为媒介，特别是i n t e r n e t 的崛起和信息高速公路的建设，形成了全 球性的信息网络，正加速全球信息化进程，对整个世界形成全方位的冲击。在信 息化的社会里，信息成为经济、政治、军事以及社会一切领域的基础。一场新的 革命正在悄然兴起。在这场革命中，以知识为基础的经济迅猛发展，知识在生产 和经济发展中起了决定性的推动作用【l 】。因此，2 1 世纪就竞争，是经济实力的竞 争，科学技术的竞争，归根到底是人才的竞争。人才取决于教育。为此，世界各 国对当前教育发展及信息技术在教育中的应用都给予了前所未有的关注。 在信息技术高速发展、广泛应用的今天。现代教育技术迅猛发展，引起了教 育的深刻变革，给教育观念、教学方法和教学组织形式等方面都带来了深远的影 响。现代教育技术的发展首先改变了传统教学的观念，这些观念的变革主要包括 教学系统观念、教学信息控制观念、教学设计观念、主导主体观念和整体优化观 念等。由于现代教育技术在高等教育中的广泛应用，教育信息化成为现代高等教 育的重要特征。 教育同信息是密不可分的，因为教育从本质上来说就是信息的传递、接收和 加工。人们也绝非近些年爿认识到教育与信息水乳交融的关系，只是随着科技进 步和社会的发展，以电脑多媒体和网络通讯为基础的现代化信息技术在教育中的 应用越发广泛，教育信息化的提法才终于浮出水面。当前人们所说的教育信息化 概念有别于传统教育中信息技术的使用，更强调现代化信息技术的基础作用。 教育信息化带来的是数据量的急剧增长和对信息有效利用的更高要求，现在 我们很难再依照传统方法在海量数据中寻找决策的依据，这就必须借助于k d d 技术去发掘数据中隐藏的规律或模式，为决策提供更有效的支持。 k d d 是从数据中识别有效的、新颖的、有价值的、可理解模式的非平凡过 程。是一门受到不问领域的研究者关注的交叉性学科。这些领域有数据库技术、 人工智能、机器学习、神经网络、统计学、模式识别、知识库系统、知识获取、 信息检索、高性能计算和数掘可视化等。k d d 的过程可粗略地理解为三部分：数 据准备( d a t ap r e p a r a t i o n ) 、数据挖掘以及结果的解释评估( i n t e r p r e t a t i o n a n d e v a l u a t i o n ) 。由于数据挖掘对于k d d 的重要性，目前大多数k d d 的研究都集 中在数据挖掘的算法和应用上。k d d 发现的模式主要有概念类描述、分类、聚 类、关联分析、偏差分析、孤立点分析以及演变分析等。数据挖掘的方法有许多， 概括起来主要有统计方法、机器学习、神经计算和可视化等。 k d d 技术作为一种工具，可以为决策提供科学的依据。本文就k d d 技术在高 等教育中以下两方面的应用9 7 ：展一些初步的探讨。 试卷评价是教育评价的重要部分，现有的试卷评价系统利用统计方法求解出 预定指标项的值，并用直方图表示考生总分的分布情况，以此对试卷有一个全面 宏观的了解。然而，这些指标缺乏对具体考题质量的评价，因而难以作出进一步 的分析和评价。本文结合k d d 领域中的有关技术，提出一种数据表示形式，在此 基础上求解出一系列针对考题的评价指标，由此能更深入地反映试卷的具体情 况，并有助于试题库的维护。 加强和完善高校教学管理是保证高校教学质量的关键。从大量教学数据和资 料中获取有价值的、利于决策的信息是教学管理中的首要问题。对于教学管理部 门，异常的现象是更值得关注的问题。因为异常现象能反映出异常的教学状况， 及时发现、分析这些异常状况并采取相应的措施是十分重要的。本文从几个常用 教学测量的质量指标出发，对于不同的指标类型，分别探讨如何发现异常、获取 信息的一些方法。 本文的组织：第一章介绍高等教育及现代教育技术，并讨论了有关问题。第 二章介绍数据库中的知识发现( k d d ) 的定义及一般过程，着重介绍了其中的 数据挖掘部分，并讨论了k d d 技术在教育信息化中的应用。第三章介绍数据预处 理的重要性以及教学数据的预处理。第四章讨论了基于k d d 的试卷质量评价指 标。第五章介绍教学管理中几种异常情况的发现方法。第六章结束语，对本文作 总结。 第一章高等教育及现代教育技术 在高等教育中使用现代教育技术，是深化教育改革的要求，也是高等教育实 现现代化的必经之路。本章简要介绍高等教育及现代教育技术，并指出现代教育 技术是当代教育的制高点。为衡量和提高教育的质量水平，必然离不开测量与评 价，对教育测量及评价方面的有关问题作简要介绍。 1 1 高等教育及现代教育技术概述 i i 1 高等教育 高等教育是一个动态的概念，在高等教育产生和发展的历史进程中，其形式 在不断变化，职能在不断丰富，因此，高等教育的内涵和外延也在不断地演变着。 自2 0 世纪8 0 年代我国高等教育研究广泛开展以来，已相继出版了一批高 等教育学教材和专著，其中都对高等教育这一概念进行了明确的界定，反映了 不同学者对高等教育概念的不同理解，但在总体上还是比较一致的。 我们认为，高等教育概念应从两个方面进行界定l 羽，一是高等教育在整个学 制体系中的位置，二是高等教育的性质。 从高等教育在整个学制体系中的位置看，高等教育是初等教育、中等教育和 高等教育三级学制体系中的最高阶段，是建立在完整的中等教育基础之上的教 育。 从高等教育的性质看，高等教育是一种专业教育，是依据专业分工培养高级 人才的活动。由于专门人才的类型是多样的，既有学术型、研究型，也有应用型、 技术型因而高等教育作为一种专业教育，既可以是学术性专业教育，也可以是 职业性专业教育。为此，高等教育的概念可界定为：高等教育是在完全的中等教 育基础上进行的专业教育，是培养各类高级专门人才的社会活动。 1 1 2 现代教育技术 教育是一种有目的的对人传授知识、技能和培养良好道德品质的社会活动a 为了实现预定的教育目的，就需要采用一定的教育方式、方法和手段。我们将这 种方式、方法和手段称为教育技术【3 4 1 。 现代教育技术在教育技术基础上主要强调“现代”性。更多地注意、探讨与 现代教育技术有关的课题，充分利用现代科技成果，吸收科学和系统的思维方法， 更具时代性、科学性和系统性p j 。 1 1 2 1 现代教育技术的定义 1 9 9 4 年，美国教育传播与技术协会( a e c t ) 曾对教育技术作了新的定义：“教 育技术是关于学习过程与学习资源的设计、开发、利用、管理和评价的理论与实 践。”北大西洋集团组织也曾对教育技术高级研究课题作出规定。包括任务分析 与专家系统、学习模型建构与学习错误诊断、个别指导策略与对学习者的控制、 微观世界与问题求解、人机界面设计、交互技术、过程仿真和实现教育技术革新 的方法论研究等八大课题。 综合国际上有关“现代教育技术”的定义，并结合我国的教育教学实践，我 们可以给现代教育技术下定义：所谓现代教育技术，就是运用现代教育理论和现 代科技成果，通过对教与学的过程和教与学的设计、开发、利用、评价和管理 以实现教学优化的理论与实践。 1 1 2 2 现代教育技术的特点 现代教育技术研究和实践的对象是“学习过程”。这里强调的是“学习过程” 而不是“教学过程”，从而真正确立了学生学习的主体地位。 现代教育技术强调对学习资源的设计、开发、利用和管理，不仅研究教学资 源，还重视对教与学过程的研究，认为学习不仅仅局限于在学校中进行，学生只 要能和学习资源发生联系，就能以自己认为合适的方式进行学习。 现代教育技术是用系统方法对各种教学方式所需要的教学资源和学习过程 进行设计、开发、利用、评价和管理，以实现教学的优化。 现代教育技术可以应用在教育、教学领域中的不同层次。包括教育规划、教 育管理、课程设置和开发等嘲。 1 1 2 3 现代教育技术的理论基础 长期以来，我国教育技术的理论基础主要局限于物理学、无线电电子学、影 视技术等自然科学与技术科学，以及传播学、心理学、教育学。近年来，教育技 术学者开始较多地关注现代心理学、教学设计、系统科学，由此推动了教育技术 理论研究的深化发展。 l 、视昕教育理论 视听教育理论对现代教育技术的发展产生了重大影响。它的重要部分戴 尔的经验之塔”主张教育应从具体经验向抽象经验过渡，这符合人类的认识规 律。他认为：学生的学习经验除了直接的、具体的和抽象的经验2 乡1 - ，还有一大 类连接两者的桥梁，那就是替代经验：运用视听教育媒体有助于学生的替代经验 的获得，视听教育媒体是具体实践和抽象概念的中介。这一理论是对视听教学媒 体运用于教学过程的功能和作用的解释，是视听教学媒体运用于教学过程的主要 理论依据，促进了视听教学媒体在教学中的广泛应用。 2 、学习理论 所谓学习理论，就是对人的学习心理结构、特点和规律进行研究和揭示的理 论。现代认知科学关于学习的研究，认为学习的理论包括认知心理学、信息加工 理论、认知和智能的科学，把学习看成是具有信息加工机能的一系列过程。许多 专家依照学习和记忆加工过程的概念对“人能学习什么”的问题进行推断，认为 答案是能力。也就是说，人类学习的不是反映，人们获得的不是行为，而是表现 某些行为的能力。以学习理论为基础，现代教育技术不断发展先进的教育媒体， 构建适合素质教育的教学模式。从而提高学生对信息加工的能力，最终达到培养 学生高素质、高知识、并具创新能力的目的。 3 、传播理论 传播理论主要是阐明信息传递的过程和规律，而现代教育技术是利用现代教 育媒体传播教育信息的，可见，传播理论与现代教育技术有着广泛的联系。一般 传播过程中。各利一信息要经过把关人过滤传给受者，受者的反馈是多方向的，可 以反馈给把关人，由把关人反馈给信源，也可直接反馈给信源。同样，现代教育 媒体所传播的教育信息，也是由把关人选择、过滤传给受者，从而实现传播过程。 因此传播理论也是现代教育技术的重要理论基础之一。 4 、系统科学理论 系统科学理论包含系统论、信息论、控制论，是- - f - 新兴的科学方法理论， 探讨一切科学领域的普遍性的科学方法。现代教育技术就是利用其中有关教育的 部分来探讨如何使教育教学更有效、迅速地达到优化。 教育科学过程是动态的、不断变化的过程，它受数量众多的内部和外部因素 的影响。在进行教育教学时，总要与人、信息、手段、学习、方法等组成的系统 发生关系，需要各个组成部分得以适当控制。因此在教育中必须考虑学生人数、 现有器材设备以及教学环境的特点，用何种教法适宜，怎样进行检查，如何获得 正确的“反馈”，并予以评估。 1 1 2 4 现代教育技术的发展 教育技术的历史源远流长，但一定历史时期的教育技术是受当时客观因素的 制约，也受到人们认识水平的限制。随着社会的进步和发展，教育技术也随之发 展。 教育技术的发展经历了三个阶段：以手工技术为基础的叫技术阶段；以机器 技术为基础的教育技术阶段；以信息技术为基础的教育技术阶段。 1 2 现代教育技术是当代教育的制高点 2 1 世纪的竞争，归根到底是人才的竞争。人刁取决于教育。为此，世界各 国对当前教育发展及信息技术在教育中的应用都给予了前所未有的关注。我国要 在国际竞争中立于不败之地，就要在未来的信息社会中让教育走在前列，积极进 行教育改革，利用现代教育技术，培养出大量适合社会需求的高素质、高能力的 人才。 1 2 1 现代教育技术对教育的影响 早在1 9 8 3 年邓小平同志就高瞻远瞩的指出，“教育要面向现代化，面向世 界，面向未来。”其中面向现代化，一方面指的是为现代化建设服务，另一方面 也包括要有现代化的教育思想、观念，还包括现代化教育技术手段的应用【7 】。 在信息技术高速发展、广泛应用的今天，现代教育技术的发展十分迅猛，引 起了教育的深刻变革，给教育观念、教学方法和教学组织形式等方面都带来了深 远的影响。 1 2 1 1 现代教育技术的发展引发了教育观念的变革 现代教育技术的发展首先改变了传统教学的观念这些观念的变革主要包括 教学系统观念、教学信息控制观念、教学设计观念、主导主体观念和整体优化观 念等f 8 1 。 1 、教学系统观念。 现代教育技术是以系统方法为核心而展开其全部教学实践的。因此教师要采 用系统的观点来观察分析，设计教学过程。确定教学的目标、内容、媒体和方法； 按照教学对象的特点来安排和组织教学活动，从而调动学生参与的积极性，达到 教学过程的优化。 2 、信息控制观念。 以信息论为基础的传播学是现代教育技术的理论基础之一。教学系统的信息 控制过程要求教师首先要制定明确的教学目标，然后根据目标的需要传递教学信 息，实施教学过程。学生在学习的过程中应尽量排除外界的干扰，完成教学目标。 对学习的结果的评价形成反馈信息，教师根据评价信息可以随时调整教学过程， 学生也可通过反馈评价，自觉地对自己的学习状态进行调整。 3 、教学设计观念。 6 教学设计是现代教育技术的一项基本内容。任何良好的教学都需要设计，通 过现代教育技术进行的教学过程尤其如此。教学设计是运用系统方法，在全面考 察教学系统各要素及其相互关系的基础上，确定教学目标，组织教学资源，选择 教学策略，制定教学方案，并对教学效果作出评价的过程，其目的是为学生保证 良好的学习条件，以实现教学过程的最优化。 4 、主导主体观念。 现代教育技术的运用，改变了传统的教学方法和教学组织形式，使得以讲授 为主的传统班级教学发展为班级教学、小组教学、个别化教学和网络教学并举的 局面，为真正实现“教为主导，学为主体”的教学过程创造了客观条件。 5 、整体优化观念。 现代教育技术的应用使教师得以通过多种媒体手段和方法传递教学信息。因 此教师在设计和组织教学时，必须树立整体优化观念，运用整体性的观念对教学 目标、教学内容、教学媒体和方法以及教学评价的标准等因素进行合理分析和优 化设计刁能充分发挥教学系统的整体功能。 1 2 1 2 现代教育技术的发展引起教学组织形式的变革 教学组织形式是教学过程中师生相互作用的结构方式，是教学活动在人员程 序以及时空关系上的组织形式。教学组织形式是一定历史条件下的产物，它根据 社会对人才培养的需求，随着社会经济和科学技术的发展以及教学内容的变化而 变化发展。随着我国现代教育技术的发展，教学组织形式发生了很大的变化从 以班级授课制为主的教学形式发展为班级教学、远程教学、个别化教学和计算机 网络教学等多种组织形式h j 。 1 2 1 3 现代教育技术的发展引起教学方法的变革 教学方法是教学过程整体结构中的一个重要组成部分，是教学过程的基本要 素之一，直接关系着教学工作的成败和教学效率的高低，是能否实现教学目标， 完成教学任务的关键因素。教育技术的发展极大地促进了教学组织形式的变革- 同时，与之相适应的教学方法也获得了极大的发剧引。 1 2 2 现代教育技术是当代教育的制高点 现代教育技术是当代教育的制高点。谁抢占了这个山头，谁就在新世纪中 处于有利地位。，这是1 9 9 8 年5 月1 6 日中国教育报为“制高点专题新闻” 所题的发刊词。 现代教育技术不仅已经成为一个新的学科领域，而且已经成为一种新兴产 业。从学科的覆盖面看，涉及计算机、教育一心理学、美术艺术传媒等多个学科， 而这样- - j f 1 ，系统的“集成”，必然会以其服务对象的众多和技术的密集程度挤身 于高科技产业。因此，现代教育技术从根本上说，“应”知识经济时代之“运” 而产生，成为适应知识经济时代人才培养和教育模式的重要特征之一。 为适应时代需要，为抢占现代教育的制高点，我们必须发展现代教育技术， 这是深化教育改革的要求，也是高等教育实现现代化必经之路。 1 3 教育测量与评价 为衡量和提高教育的质量水平，必然离不开教育的测量与评价，下面对教育 测量及评价方面的有关问题作简要介绍。 1 3 1 教育测量概述 1 3 1 1 什么是测量 测量的定义很多，但迄今多数人能接受的是史蒂文斯( s s s t e v e n s ) 给测量 下的定义：“从广义而亩，测量是根据法则给事物分派数字。”从字面上看，此定 义包含了三方面的特性：法则、事物、数字【9 l 。 法则是测量的标准，也就是测量的依据和准则，即我们根据什么来进行测量。 事物是测量的对象，也就是对什么进行测量，更明确地说，就是引起我们兴 趣的事物的特征或属性。 数字是测量结果的表现形式。测量的结果必须以数字的形式表现出来这是 区别测量与定性评价的一个标志。 不管是物理属性的测量，还是精神属性的测量，都必须具备以下三个要素： 1 、单位 单位是我们用于计算的标准，如测量物体的长度可用米、厘米、毫米等为单 位，测量学业成绩可用分数的“分”为单位。单位是测量的基本要求，没有单位 就无法测量。 物理测量的单位是比较明确的。但教育测量的单位一般来说是相对的：首先， 它的意义比较模糊。例如，对原始分数而言，每一个“1 分”在人们心目中的含 义是不同的；其次，相同单位不等值，如数学的“1 分”不一定等于语文的“1 分”( 因为很难保证两科的难度完全相等) ，即使同一次考试的“1 分”也不一定 完全等值，如选择题的“1 分”就不等于填充题的“1 分”。因此，一般而言，教 育测量的单位是不能直接加减乘除的。 2 、参照点 参照点是计算的起点，参照点不统一，量数所代表的意义就不同，测量的结果 就无法进行比较。参照点般有两种：绝对零点和相对零点。绝对零点里面，“0 ” 表示“没有”的意思，相对零点里面，“0 ”不一定表示没有。教育测量的参照点 一般是相对的，“0 分”并不表示你对这门学科“一无所知”( 可能知道的没有 考) ，而另一方面，得分即使不是“0 分”，也可能表示真正意义上的“一无所知” ( 可能猜对了正确答案) 。 3 、量表 量表一般称为测量的工具，它是具有一定单位和参照点的连续体。如尺予是 度量长短的量表，天平是权衡重量的量表。教育测量中所使用的量表多以文字试 题的形式出现，也有以图形、符号、操作要求出现的。 由于制订量表的单位和参照点不同，量表的种类也不同。不同量表的精确度 大不一样。将量表从低级到高级排列，可分为四种量表水平，即类别量表、顺序 量表、等距量表、比率量表。 类别量表是最低水平的一种测量量表，它只是用数字代表事物和事物的归 类，没有任何数量的意义。如对性别进行分类，可以用1 表示男性，0 表示女性。 类别量表不能作数量化分析。更不能进行加减乘除。 顺序量表比类别量表要精确，其中的数字不仅指明类别，同时指明不同类别 的大小等级或具有某种属性的程度。例如，考试的排名次：考试的原始分数等， 都是顺序量表。 等距量表不仅有大小关系，而且有相等的单位和相对的零点。例如，测量温 度就是一个等距量表；智力测验的分数、标准分数都是等距量表。等距量表可以 进行加减运算，但由于没有绝对零点，故不能进行乘除运算。 比率量表是最高级和体现最精确的测量水平的一种测量量表。它既有等距的 单位，又有绝对的零点，因此可以加减乘除。大多数物理测量量表是比率量表， 而教育测量的量表却很难达到这一水平。 1 3 1 2 什么是教育测量 教育测量是根据测量学的原理和方法对教育现象及其属性进行数量化研究 的过剥9 】。教育测量的范围很广，而对学生经过学习和训练之后，所获得的知识、 技能的测量，历来是十分重要的内容。这一内容的测量通常称为学业成就测量( 或 学业成绩测量) 。 教育测量的方法很多，如：实验法、观察法、测验法、调查法，等等其中 最常用的是测验法。测验俗称考试。它是教育测量的一种工具。在教育测量中， 有多种名目繁多用途各异的测验，其中用得最多的是学业成绩测验a 由于教育测量主要是测量学生的内在心理特征，因此，它具有与物理测量不 同的特点。主要有以下四个方面： l 、测量结果的间接性 教育测量一般是间接测量。因此我们无法直接测量学生的内在心理特征，而 只能通过其外显的行为，来间接测量其心理活动的特点与水平。也就是说，我们 只能通过学生对测验题目的反应和些行为表现，运用推理、判断的方法，来问 接的测量出他们的知识水平、智力高低和品德好坏。 2 、度量单位的相对性 教育测量的另一个特点是它的度量单位一般是相对的。这在前面已有说明。 因此，必须对教育测量的数据进行转换，否则，不能进行代数运算。 3 、测量对象的复杂性 教育测量的对象主要是学生的精神属性。首先，它是内在的，不能直接测量。 其次是它的多变性。因为，学生的学业成绩、品德等各方面情况是在不断变化、 发展的，随着年龄、年级的升高，这些特性将会发生变化。另外，有些主、客观 因素，也会影响测量的结果。 4 、测量目的的针对性 任何一个测量都具有明确的目的。教育测量必须为实现教育的目的服务，即 教育测量足为了掌握学生在学业、智力和思想品德等方面的情况，了解教育和教 学的效果，以便更合理地组织教育活动，安排教学内容，选择教学方法，贯彻因 材施教，促进学生各方面全面发展。我们不能脱离教育目的和教材的要求，随意 的制定量表，任意地进行测量。 1 3 1 3 教育测量的误差问题 无论是在物理、生理、心理、教育等领域中的测量，都存在一定的误差。测 量的仪器和设备、所测量事物的一致性程度、以及测量者的因素都会影响测量的 误差。 由于教育测量的上述特点，导致教育测量的结果存在较大的误差。教育测量 中所使用的量表( 例如测试所用的试卷) 很难把学生的知识、才能、思想一点不 漏地全部测量出来，这就给教育测量带来了很大的困难。但是这并不是说教育 测量是不可能的。因为世界上的事物、现象都有程度上的不同，亦即数量上的差 异，既然有数量上的差异，也就可以进行数量化的测定。虽然教育测量不如物理 特性的测量那样精确、易行，但绝非不可能。而且，教育测量的长期实践，也证 明了教育测量的可能性。目前，对有些方面的测量已经达到了较为科学、客观的 程度，如智力测验、学业成绩测验等。 1 0 1 3 1 4 教育测量学的作用 学习教育测量对于提高教育、教学质量，提高教育管理水平，进行教育研究 等都具有十分重要的作用【吼1 0 】。 1 、有利于提高教育、教学的水平 教育和教学的最后一个环节就是对成果的检验，同时在教育和教学的过程 中，也需要随时了解教育和教学的情况，诊断学生学习中存在的问题，实行因材 施教，所有这些方面都需要用到教育测量的理论与方法。例如，如何编制测验、 组织考试、评分以及解释分数等，都属于教育测量的内容。因此，正确地利用教 育测量，有利于提高教育、教学的水平。 2 、有利于提高教育管理水平 加强教育测量，能提高教育管理的科学性，能有效地改变长期以来形成的凭 主观经验衡量教育效果的做法。教育测量可以根据一定的教育目的，编制客观的 标准化的量表，进行广泛的测量，作出科学的分析和评价，它对于合理的使用教 育经费，科学地选拔人才，决定教育政策，进行教育规划等，都起着重要的作用， 是教育管理不可缺少的手段。 3 、有利于发展教育研究的方法 对于教育测量的研究，本身就是教育研究的重要组成部分，教育测量的理论 与方法的丰富和发展必然会充实和发展教育研究的方法，很多教育问题的研究要 直接运用教育测量的方法，如学校教育质量的评价问题、学生不同层次学习能力 的培养与检查问题、改革考试制度问题等，既是教育研究的重要课题，也是教育 测量的重要研究问题。此外，教育测量的方法还是进行教育研究的不可缺少的重 要手段。 1 3 2 教育评价概述 1 3 2 1 4 - 1 么是教育评价 怎样理解教育评价、解释教育评价，是现代教育评价基本理论的重要问题。 因为教育评价是一门新兴的学科，它的理论体系、指导思想、评价模式和方法技 术等。都处于不断完善、不断发展的过程中，因此，虽然各国教育评价专家、学 者对教育评价做了种种界说和解释，但迄今尚未形成统一的为大家所公认的科学 定义。 为了进一步探讨教育评价的本质属性，确切认识教育评价在整个教育系统中 的地位和作用，以便对教育评价作出正确的全面的表述，下面介绍几种具有代表 性的界说1 9 】= 1 、早期解释 泰勒在4 0 年代初将教育评价解释为：“确定教育1 7 1 标在实际上被理解到何种 程度的过程。” 后来日本学者进一步把它界定为：“教育评价就是系统地、有步骤地从数量 上测量或从性质上描述学生的学习过程和结果，据此判定是否达到了所期望的教 育目标的一种手段。” 这种解释和界说，认为以教育目标为依据，评价学习结果达到目标的程度， 就是教育评价。 2 、6 0 年代的界说 克龙巴赫对教育评价的阐释是基于突破行为目标模式的观点，提出：“评价 是为决策提供信息的过程。”后来有人对这一界说做了具体的描述：“教育评价是 一种有系统地去寻找并搜集信息资料，以便协助决策者在诸种可行的途径( 方案) 中择一而行的历程。” 这种观点强调了评价的信息作用，扩大和拓宽了评价的功能、范围，从广义 上、宏观上对评价进行了创造性的解释。 3 、较深层的定义 斯克里文和豪斯的定义：“评价是一种对优缺点和价值的评估，是一种既有 描述又有判断的活动。” i - i 本心理学家大桥正夫认为：“教育评价就是对照教育目标，对教育行为产 生的变化进行价值上的判断。” 这种评价观点认为教育评价的着眼点在于教育现象的价值，也就是评价应当 着重判断教育的效果，看其是否具有价值。这里的关键主要是价值判断。尽管各 国评价学者对教育评价有不同的界说，但在这一点上已相当一致。 4 、对教育评价的初步界定和理解 进入8 0 年代以来，我国教育界也对教育评价理论进行了初步探讨，对教育 评价的概念也进行了专门研究，在系统地学习、借鉴国外评价理论的同时，力图 从我国实际出发，对教育评价的含义作了一些描绘和阐释。如：“教育评价是对 教育的社会价值做出判断的过程”。“教育评价是按照一定的价值标准，对受教育 者的发展变化及构成其变化的诸种因素进行价值判断的过程”。 基于国内外评价学者对评价概念的阐释和对资料的分析整理，我们发现，尽 管各国评价专家学者的哲学观、方法论不同，教育观也不同，但他们对教育评价 的认识确有某些共同特点：( 1 ) 承认评价是一个过程；( 2 ) 价值判断是评价的本 质特征：( 3 ) 以一定的教育价值观为依据；( 4 ) 采用一切可行的科学手段。 根据上述特点，我们初步把教育评价界定为：“教育评价是根据一定的教育 价值观或教育目标，运用可行的科学手段，通过系统地搜集信息、分析解释，对 教育现象进行价值判断，从而为不断优化教育和教育决策提供依据的过程。” 5 、教育评价与教育测量的关系 教育测量就是借助一定的工具，给教育现象赋值，来获取评价对象数量的方 法。教育测量不是教育评价，但它与教育评价有密切的联系。教育测量是教育评 价获耿数据资料的重要手段。评价只有在测量的基础上才能给予正确的判断，通 过测量作出的评价才可靠。测量也需要评价，测量的结果，只有通过评价的解释 才能揭示其实际意义。测量是评价的依据，评价是测量的具体体现。教育测量与 教育评价又有区别，它们是两个不同的概念。澳4 量关心的是数量的多少，评价关 心的是价值的高低；测量是一种纯客观的过程，评价带有主观性，是主观估计与 客观测量的统一；测量是一种单一的活动，评价则是一种综合的活动。 1 3 2 2 教育评价的功能和意义 1 、教育评价的意义 ( 1 ) 教育评价是教育管理的重要组成部分睁1 0 1 1 1 。教育管理的各个环节都 需要评价。没有评价的管理是一个开放式的管理系统无反馈机制，这是一种不 科学、不健全的管理。有了评价的管理，能及时反馈信息，及时发现问题、解决 问题，这是一种闭合回路的管理系统，是一种科学的管理。因此，可以说，没有 评价就没有科学管理，缺少评价，任何管理都是不健全、不科学的。 ( 2 ) 教育评价是深化教育改革的重要措施【吼1 0 , l l l 。要进行一项教育改革， 首先要进行改革方案的可行性评价；在改革过程中，必须加强形成性评价；在某 一改革告一段落后必须进行终结性评价。只有这样才能避免盲目性，确保教育 改革沿着健康的轨道发展。 ( 3 ) 教育评价是全面提高教育质量的重要手段【91 0 。1 ”。通过教育评价可以 对学校各项教育教学工作的有效性，对学生各方面发展的情况，获取反馈信息， 及时总结成绩。纠正偏差，使教育教学工作经常、全面地保持良好状态，从而有 效地促进学校教育和教学质量的提高。 ( 4 ) 教育评价是教育科学研究的重要内容【9 o _ ”。现代教育科学研究被划 分为三大领域：教育基础理论研究、教育发展理论研究和教育评价研究。可见， 教育评价是教育科学研究的重要内容。 2 、教育评价的功能 ( 1 ) 导向功能。教育评价具有指引方向的功能。通过评价目标、指标体系的 引导，可以为学校指明办学方向，为教师与学生指明教与学的奋斗目标。 评价的导向功能是客观存在的，不以人的意志为转移，它对教育目的的实现 和方针的贯彻，有相当强的制约和保证作用。 教育评价是根据教育目标进行的，它通过对现状与目标之间的距离的判断， 能有效地促进被评对象不断接近预定的目标。所以，教育评价具有导向功能。 ( 2 ) 监督检查功能。社会各界要了解、考察教育的发展状况，教育行政领 导部门要对学校工作进行指导与管理；学校本身也要对师生的教学活动进行调节 和控制；教师要对学生的学习进行监督和帮助，都需要通过一个具有检查监督功 能的形式和手段，即教育评价。利用评价的这一功能，我们可以全面地掌握教育 的各种情况，敏锐地发现问题并及时加以解决，对任务完成数量与质量进行控制， 为促进、提高教育活动的有效性提供科学的依据。 ( 3 ) 激励功能。通过教育评价，会激发被评者争先的欲望和情绪，从而创 造出一种正式或非f 式的竞争环境。在教育与教学管理中，根据工作的特点和活 动的规律性，我们可以有意识地利用评价来强化评价对象间的竞争情绪，这样， 不仅能起到激励先进、鞭策后进的作用，还可以使评价者预先设定的目标得以实 现。 ( 4 ) 筛选择优功能。在教育的实际工作中，经常要对教育的对象进行筛选 择优。这就需要将众多的对象根据一个标准来衡量和判断，也就是要对他们进行 科学的教育评价。过去，我们往往凭经验或少数人的意见办事，结果是不准确的， 甚至产生了一些失误，对被评对象也是不公平的。 ( 5 ) 诊断改进功能。通过教育评价，可以发现教育、教学过程中存在的问 题与不足，然后针对这些薄弱环节提出改进的措施，这就是教育评价的诊断与改 进功能。例如，通过对教育管理或教学活动的每个环节、每一步骤、每一要素的 正确性、适应性的分析和研究，我们就能判断出学校管理、教师教学和学生学习 的薄弱环节或存在的问题，为有效地指导和改进提供可靠的依据，从而达到直接 促进教学发展和提高的目的。对于教育工作者来说。这才是最有实际意义的。 1 4 小结 由于现代教育技术在高等教育中的广泛应用，教育信息化成为现代高等教育 的重要特征。教育信息化带来的是数据量的急剧增长和对信息提取的更高要求， 因此我们必须采用新的工具和技术去发掘数据中隐藏的规律或模式，为决策提供 更有效的支持。水文准备就数据库知识发现( k d d ) 技术在高等教育中的应用做 一些初步的探讨。 4 第二章数据库知识发现( k d d ) 为了从大量教学数据中快速有效地提取信息，必须借助于数据库知识发现 ( k d d ) 技术。k d d 是从数据中识别有效的、新颖的、有价值的、可理解的模 式的非平凡过程1 3 l 。本章简要介绍k d d 技术及数据挖掘方面的基本内容。并讨 论了k d d 技术在教育信息化中应用方面的有关问题。 2 1k d d 定义及过程 2 1 1k d d 的定义 随着计算机技术和数据获取方面的不断进展以及因特网和各种局域网的广 泛普及人们获得的数据正以前所未有的速度急剧增加，最近几十年产生了很多 超大型数据库，遍及超级市场销售、银行存款、天文学、粒子物理、化学、医学 以及政府统计等领域。在这个充满数据的信息化时代，如此规模甚至更大的数据 库将是人们不得不面对的一个越来越突出的问题。数据库作为种资源，本身并 没有直接的价值，有价值的是从中抽取到的知识和信息。但是，与这种巨大的“海 量”数据相比，人们分析处理它们的能力以及从中获取知识的能力都存在着相当 大的差距，形成所谓“数据过剩”而又“信息匮乏”的被动局面。因此，急需新 一代的计算技术和工具来帮助人们从快速增长的数据中提取有用的信