基于混合高斯模型融合歷史評(píng)價(jià)信息的高校教學(xué)評(píng)價(jià)方法

黃曉輝　鐘茂生　熊李艷　李廣麗

摘 要：隨著第二輪教學(xué)本科教學(xué)評(píng)估的深入，高校教學(xué)評(píng)價(jià)越來(lái)越受到各大高校的重視。其中，課堂教學(xué)評(píng)價(jià)是高校教學(xué)評(píng)估中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。當(dāng)前高校課堂教學(xué)評(píng)價(jià)主要根據(jù)學(xué)生對(duì)當(dāng)前課程和教師講課的印象進(jìn)行打分，該評(píng)價(jià)方法可能會(huì)受到各種因素的影響，此外不同學(xué)生中心的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，這樣，可能會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果不夠客觀公正。本文提出一種能融合歷史評(píng)價(jià)信息的混合高斯評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)模型。該評(píng)價(jià)模型假設(shè)教師的教學(xué)水平是逐步提高的，不會(huì)出現(xiàn)教學(xué)水平的突發(fā)提高或降低。這樣，通過(guò)以歷史的評(píng)價(jià)結(jié)果作為先驗(yàn)知識(shí)，融合當(dāng)前的學(xué)生評(píng)價(jià)來(lái)評(píng)價(jià)當(dāng)前的課堂教學(xué)。

關(guān)鍵詞：高斯模型；本科教學(xué)評(píng)估；數(shù)據(jù)挖掘

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-9214（2016）12-0153-02

一、引言

2013年中國(guó)教育部啟動(dòng)的第二輪本科教學(xué)評(píng)估以來(lái)，各大高校對(duì)教學(xué)評(píng)估越來(lái)越重視。根據(jù)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[1]精神和《教育部關(guān)于普通高等學(xué)校本科教學(xué)評(píng)估工作的意見(jiàn)》[2]，提高本科教育教學(xué)質(zhì)量、強(qiáng)化教學(xué)質(zhì)量保障，是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的一項(xiàng)重要內(nèi)容。而課程教學(xué)的管理和監(jiān)控是提高本科教育教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)。

當(dāng)前，高校課堂教學(xué)的評(píng)價(jià)主要根據(jù)學(xué)生對(duì)當(dāng)前課程和教師講課的印象進(jìn)行打分，然后，統(tǒng)計(jì)分析的方法得到該門(mén)課程的教學(xué)評(píng)價(jià)。然而，學(xué)生的評(píng)分可能會(huì)受到各種因素的影響，如考試成績(jī)、教師對(duì)課堂管理的嚴(yán)格程度，此外，不同學(xué)生中心的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，這樣，可能會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果不能夠真正的體現(xiàn)出教師的教學(xué)水平。

為此，本文提出一種能融合教師歷史教學(xué)評(píng)價(jià)信息的混合高斯評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)模型。該評(píng)價(jià)模型假設(shè)教師的教學(xué)水平是逐步提高的，不會(huì)在相鄰的教學(xué)學(xué)期中出現(xiàn)教學(xué)水平的劇烈變化。這樣，以歷史的評(píng)價(jià)結(jié)果作為先驗(yàn)知識(shí)，通過(guò)融合當(dāng)前的學(xué)生評(píng)價(jià)來(lái)評(píng)價(jià)當(dāng)前的課堂教學(xué)，從而得到更加客觀公正的教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果。

二、相關(guān)工作及分析

高校課堂教學(xué)評(píng)價(jià)是高校教學(xué)管理中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。有效地教學(xué)評(píng)價(jià)方法能夠極大促進(jìn)教師的教學(xué)積極性，提高教學(xué)效果。在文獻(xiàn)[3]中，作者在總結(jié)第一輪高校教學(xué)評(píng)估經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出新一輪的高校教學(xué)評(píng)估應(yīng)“建立健全以學(xué)校自我評(píng)估為基礎(chǔ)，以院校評(píng)估、專業(yè)認(rèn)證及評(píng)估、國(guó)際評(píng)估和教學(xué)基本狀態(tài)數(shù)據(jù)常態(tài)監(jiān)測(cè)為主要內(nèi)容，政府、學(xué)校、專門(mén)機(jī)構(gòu)和社會(huì)多元評(píng)價(jià)相結(jié)合，與中國(guó)特色現(xiàn)代高等教育體系相適應(yīng)的教學(xué)評(píng)估制度”的基本框架。

近年來(lái)，隨著各大高校大力推行數(shù)字校園和智慧校園，在此過(guò)程中積累了大量的教學(xué)和管理數(shù)據(jù)。在文獻(xiàn)[4]中，作者提出了一種改進(jìn)的Aprior算法，在此算法基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高校教學(xué)質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)來(lái)挖掘?qū)W生評(píng)價(jià)結(jié)果與任課教師在性別、學(xué)歷、年齡、職稱等基本信息之間隱含關(guān)聯(lián)關(guān)系。在文獻(xiàn)[5]中，基于2012～2014年103所被評(píng)院校的課堂評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，作者對(duì)不同職稱、不同地域、不同年齡和不同辦學(xué)主體的教學(xué)狀況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)因職稱、地域、年齡的不同，呈現(xiàn)出較大差異，同時(shí)對(duì)專家反饋課堂問(wèn)題的文本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)合格評(píng)估的公共價(jià)值取向是促進(jìn)高校回歸育人和關(guān)注教學(xué)本身，還發(fā)現(xiàn)新建本科院校的教師教學(xué)技能和教學(xué)管理水平有待提高。

在文獻(xiàn)[6]中，作者從學(xué)生的視角出發(fā)，通過(guò)對(duì)中國(guó)大學(xué)本科生的問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)合訪談與文本分析，從本科課程教學(xué)方式與教學(xué)效果兩個(gè)維度，對(duì)我國(guó)大學(xué)本科教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，中國(guó)大學(xué)本科教育普遍存在教學(xué)方法傳統(tǒng)，教學(xué)方式單一，班級(jí)規(guī)模偏大，教學(xué)理念改革流于形式，教學(xué)效果普遍不理想，重視教學(xué)內(nèi)容，忽視教學(xué)方法改進(jìn)等問(wèn)題。

三、基于混合高斯模型融合歷史評(píng)價(jià)信息的高校教學(xué)評(píng)價(jià)方法

長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐表明，教師教學(xué)水平的提高是一循序漸進(jìn)的過(guò)程。為了設(shè)計(jì)一個(gè)合理的模型來(lái)擬合這一過(guò)程，避免由數(shù)據(jù)噪音而導(dǎo)致的教學(xué)評(píng)價(jià)的偏差，本小節(jié)介紹一種基于混合高斯模型融合歷史評(píng)價(jià)信息的高校教學(xué)評(píng)價(jià)模型。從模型設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)，在相鄰的學(xué)期中，對(duì)同一教師的教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)該是相近的，不應(yīng)該出現(xiàn)劇烈變化。為此，可以融合教師的歷史評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)和由噪音數(shù)據(jù)產(chǎn)生的評(píng)價(jià)結(jié)果的震蕩。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵是如何在教學(xué)評(píng)價(jià)模型中引入歷史信息，并權(quán)衡其在評(píng)價(jià)過(guò)程中的作用。

利用教師以前的評(píng)價(jià)結(jié)果作為當(dāng)前評(píng)價(jià)的先驗(yàn)知識(shí)，結(jié)合歷史評(píng)價(jià)結(jié)果和當(dāng)前數(shù)據(jù)對(duì)教學(xué)做出評(píng)價(jià)，其模型可形式化為

l（φ，μ，Σ）=∑mi=1logp（xi，φ，μ，Σ）=∑mi=1log∑kzi=1p（xi，φ，μ，Σ）p（zi；φ）p（zi；ziold，σ2）

其中，k表示評(píng)價(jià)結(jié)果種類，可以包括不合格、合格、良好、優(yōu)秀等，m表示待評(píng)價(jià)教師的數(shù)目。p（zi；ziold，σ2）表示對(duì)第i個(gè)老師的評(píng)價(jià)應(yīng)該在該教師上個(gè)學(xué)期的評(píng)價(jià)結(jié)果上左右浮動(dòng)，通過(guò)這樣歷史的評(píng)價(jià)結(jié)果可以融入當(dāng)前的數(shù)據(jù)中。目標(biāo)函數(shù)中其他部分是一個(gè)則是一個(gè)高斯混合分布。通過(guò)優(yōu)化該公式可以求解出φ，μ，Σ，同時(shí)也可以求出隱變量zi，即得到每個(gè)教師的當(dāng)前評(píng)價(jià)結(jié)果。

針對(duì)該模型，可以采用EM算法（期望最大化）對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行最小化求解φ，μ，Σ和zi，最后通過(guò)迭代算法求出φ，μ，Σ和zi的具體值?？倐€(gè)算法的流程如圖1所示。在此評(píng)價(jià)模型基礎(chǔ)上，我們將評(píng)價(jià)結(jié)果首先分別反饋給教師本人，反饋給專家，然后綜合模型評(píng)價(jià)結(jié)果、教師本人的意見(jiàn)及專業(yè)意見(jiàn)，并將這些意見(jiàn)寫(xiě)入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，以便下一次教學(xué)評(píng)價(jià)使用，使教學(xué)評(píng)價(jià)成為一個(gè)良性循環(huán)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種能夠融合歷史評(píng)價(jià)信息和當(dāng)前評(píng)分信息的混合高斯學(xué)習(xí)模型，并為模型設(shè)計(jì)了一個(gè)目標(biāo)函數(shù)。該目標(biāo)函數(shù)包含了一個(gè)學(xué)習(xí)當(dāng)前數(shù)據(jù)混合高斯分布和一個(gè)以歷史評(píng)價(jià)結(jié)果為先驗(yàn)知識(shí)單變量高斯。最后，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)基于混合高斯模型融合歷史評(píng)價(jià)信息的高校教學(xué)評(píng)價(jià)的系統(tǒng)框架。

（作者單位：華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院）

基金贊助：研究生教學(xué)改革研究課題（JXYJG-2016-085）、國(guó)家自然科學(xué)基金（61562027、61363072、61462027）、江西省社會(huì)科學(xué)“十二五”規(guī)劃項(xiàng)目（15XW12）、江西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（20161BAB212050）、江西省教育廳項(xiàng)目（GJJ150494）、江西省教改課題（JXJG-15-5-7）

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