基于教學(xué)數(shù)據(jù)可視化聚類分析的學(xué)習(xí)績效評價

巫濱

摘要：國務(wù)院倡導(dǎo)的高等學(xué)校創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新教育改革，指明了高等教育多元化、精細(xì)化的培養(yǎng)目標(biāo)。本研究首先基于類型一特質(zhì)理論構(gòu)建了多元化的學(xué)習(xí)績效評價模型，以改變現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)習(xí)績效評價的局限;其次，依據(jù)多元評價模型，采集數(shù)據(jù)以形成發(fā)展性評價的教學(xué)數(shù)據(jù)倉庫;然后，運用高維數(shù)據(jù)的可視化聚類處理方法，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行歸類分析，形成學(xué)生個體的學(xué)習(xí)特點及職業(yè)性向的傾向性評價;最后，以可視化聚類分析的結(jié)果指導(dǎo)差異化教學(xué)，以幫助教師發(fā)掘出適合大學(xué)生個體的專業(yè)學(xué)習(xí)路徑和未來的職業(yè)規(guī)劃。本文通過實踐案例，驗證了可視化教學(xué)數(shù)據(jù)分析方法對于多元學(xué)習(xí)績效評價和差異化教學(xué)的實際效果。研究表明，本方法對于大學(xué)生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力的提升有著非常積極的意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)可視化聚類分析;類型一特質(zhì)評價模型;多元學(xué)習(xí)績效評價;差異化教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）31-0243-05

高等教育對于大學(xué)生的培養(yǎng)，一方面注重專業(yè)知識的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)，另一方面，也是一個因材施教的過程，需要基于學(xué)生的人格特質(zhì)，擬定多元化的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)目標(biāo)，并配套相應(yīng)的評價體系對學(xué)習(xí)績效進(jìn)行評估，以幫助大學(xué)生發(fā)掘自我職業(yè)性向，實踐職業(yè)規(guī)劃。教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”培養(yǎng)模式，明確了專業(yè)創(chuàng)新能力和踐行多元化職業(yè)模式的重要性，而當(dāng)下各高校對于大學(xué)生學(xué)習(xí)績效的評估模式，基本是以教學(xué)班為單元進(jìn)行整體評估，評估的模式偏粗放，僅通過班級整體成績的分布狀況來判斷教學(xué)效果是否“正常”或“合理”。在這一評價體系下，基本難以對學(xué)生個體的人格特質(zhì)及職業(yè)性向進(jìn)行個性化、差異化的考量，更難以踐行多元化的專業(yè)學(xué)習(xí)和培養(yǎng)目標(biāo)。新的高等教育培養(yǎng)目標(biāo)下，這種“標(biāo)準(zhǔn)化”、“批處理”式的學(xué)習(xí)績效衡量方式是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，大學(xué)生需要過程性的、針對自身特質(zhì)并結(jié)合學(xué)科和行業(yè)特色的專門引導(dǎo)，才能順利完成職業(yè)觀的塑造，在多元化的現(xiàn)代職場中找到自己的位置，發(fā)掘出自身創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的潛在能量，邁向適合自身人格及潛能特質(zhì)的職業(yè)生涯。

基于動態(tài)的、差異化的特質(zhì)一類型人格性向評估模型，對大學(xué)生的學(xué)習(xí)績效和職業(yè)性向進(jìn)行評估，需要重點考慮三個因素：特質(zhì)一類型匹配度，人格的動態(tài)發(fā)展和職業(yè)模式的動態(tài)變化?；籼m德的“人格類型理論”及奧爾波特的“特質(zhì)論”為本文研究提供了心理學(xué)的理論支撐。類型論對于人格和學(xué)習(xí)情境的分類，使得我們能夠快速地歸納原本極為復(fù)雜的人格特質(zhì)，進(jìn)而方便地衡量個人與學(xué)習(xí)情境的匹配度，為職業(yè)規(guī)劃提供參考。單一類型論的問題在于類型的概括勢必導(dǎo)致中間型被忽視，同時將研究注意力引向類型所具備的突出特征上，導(dǎo)致其他非典型特征被忽略而出現(xiàn)對人格固定、片面的評價。解決這一問題的方法之一是加入對人格特質(zhì)的考量。特質(zhì)論是近年來心理學(xué)領(lǐng)域?qū)θ烁裱芯康闹匾椒ㄖ唬c類型論的概括歸類不同，它提供了人格所包含的一系列特質(zhì)要素，將人格理解為多個特質(zhì)維度的綜合體，彌補了類型論可能導(dǎo)致的片面評價的問題。為此，本文建立特質(zhì)一類型的層次評價模型，對學(xué)生的學(xué)習(xí)績效進(jìn)行多元化評估;其次，建立基于時序的教學(xué)評價數(shù)據(jù)倉庫，以實現(xiàn)對學(xué)習(xí)績效的發(fā)展性評價;最后，運用數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)，對數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行可視化聚類分析，以得到多元化的大學(xué)生人格特質(zhì)與職業(yè)性向的歸類結(jié)果，幫助學(xué)生完成自我職業(yè)定位的認(rèn)知，為畢業(yè)后的長期職業(yè)生涯發(fā)展打下基礎(chǔ)。

1多元化學(xué)習(xí)績效評價體系構(gòu)建

現(xiàn)行的教學(xué)績效評估通常是以教學(xué)班為單位進(jìn)行整體評估，如表1所示，通過成績的分布情況評估班級整體的學(xué)習(xí)績效是否符合預(yù)期。通常當(dāng)離差值處于“合理”范圍內(nèi)，且成績的整體分布接近正態(tài)分布時，認(rèn)為學(xué)習(xí)績效是較為理想的，進(jìn)而來推斷教學(xué)策略是否合適。這種學(xué)習(xí)績效的評價方式，其背后指導(dǎo)思想是培養(yǎng)目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化，比如學(xué)生對于客觀專業(yè)知識體系的掌握程度。

與標(biāo)準(zhǔn)化評價體系不同，差異化學(xué)習(xí)績效評價的指導(dǎo)思想，是用多元評價模式對大學(xué)生的人格特質(zhì)作評估，挖掘個體的潛在的職業(yè)性向差異，并以此指導(dǎo)后續(xù)的差異化教學(xué)。多元化評價及差異化教學(xué)將個體的內(nèi)因一人格特質(zhì)一視為大學(xué)生職業(yè)發(fā)展的首要內(nèi)在驅(qū)動力，這里的人格特質(zhì)是基于霍蘭德的“人格類型理論”及奧爾波特的“特質(zhì)論”對個體學(xué)習(xí)知識并解決問題的不同模式進(jìn)行歸類。如圖1所示，傳統(tǒng)的人格類型理論將個體解決工作問題的情境歸納為現(xiàn)實型、企業(yè)型、研究型、創(chuàng)新型等不同種類，概括了個體人格特質(zhì)作為內(nèi)因?qū)β殬I(yè)性向選擇的驅(qū)動關(guān)系。不難看出，我國現(xiàn)行倡導(dǎo)的培養(yǎng)“創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新”型人才，強調(diào)的正是大學(xué)生內(nèi)在職業(yè)性向的發(fā)掘與多元化引導(dǎo)，而非簡單衡量個體對客觀專業(yè)知識體系的掌握程度。因此，高等教育的培養(yǎng)目標(biāo)不再是單一的客觀專業(yè)知識的傳授，而是轉(zhuǎn)為對個體的內(nèi)在職業(yè)性向特質(zhì)進(jìn)行深度挖掘并加以引導(dǎo)，使其盡快顯性化并成長定型?；谶@一認(rèn)知，多元化學(xué)習(xí)績效評價及差異化教學(xué)體系將逐漸取代標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)習(xí)績效評價體系成為高等教育未來的變革方向，當(dāng)然隨之而來的教育成本也將有所不同。

基于上述分析，本文在人格類型一特質(zhì)論基礎(chǔ)上對職業(yè)性向語境下的人格特質(zhì)進(jìn)行了細(xì)分，并以此構(gòu)建了多元化學(xué)習(xí)績效評價體系，如圖2所示。其中，從未來職業(yè)情境的角度將個體的職業(yè)素養(yǎng)劃分為創(chuàng)新、協(xié)作、執(zhí)行、溝通、邏輯、專業(yè)、置信度等多個維度進(jìn)行評價。與標(biāo)準(zhǔn)化評價體系不同，多元化評價體系不是將各個指標(biāo)綜合為一個單一績效指標(biāo)，而是考慮了職業(yè)素養(yǎng)的多元分布模式，最終的評價是一種傾向性評價。舉例而言，如果個體的7項職業(yè)素養(yǎng)指標(biāo)中，執(zhí)行效率、溝通能力、協(xié)作能力和置信度評估相對較高，則評估職業(yè)性向相對趨向于企業(yè)型，表明個體將來更適于進(jìn)入企業(yè)團隊的職業(yè)情境工作;如果創(chuàng)新能力、專業(yè)性和溝通能力突出、說明個體的職業(yè)性向偏向于創(chuàng)業(yè)情境，從事創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)可能表現(xiàn)出更好的適應(yīng)性和發(fā)展前景;如果是邏輯能力、創(chuàng)新能力和專業(yè)能力相對突出，則職業(yè)性向更傾向于從事研究型工作，諸如此類。多元化評價體系得出的傾向性推論，可以為后續(xù)的差異化教學(xué)提供參照。所謂創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的“雙創(chuàng)”型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，并不是將大學(xué)生統(tǒng)一培養(yǎng)為自主創(chuàng)業(yè)的企業(yè)家，因為這種粗放的方式忽視了個體內(nèi)部潛在的職業(yè)性向差異性。更合理的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是從多元化的個體分布中挖掘出潛在的“雙創(chuàng)”型人才，并通過后續(xù)的差異化教學(xué)提供模擬的創(chuàng)業(yè)學(xué)習(xí)情境，推動特定學(xué)習(xí)經(jīng)驗的積累并促進(jìn)職業(yè)素養(yǎng)的成長，這正是所謂的因材施教。

2學(xué)習(xí)績效評價數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計

上述多元化學(xué)習(xí)績效評價體系的實施，需要教學(xué)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的支持。傳統(tǒng)的教學(xué)數(shù)據(jù)以課程考核成績?yōu)橹?，單一的?shù)據(jù)類型難以反映多元的人格特質(zhì)類型，為此，本文設(shè)計了基于差異化教學(xué)的數(shù)據(jù)倉庫，以客觀反映大學(xué)生個體的專業(yè)知識學(xué)習(xí)情況。需要注意的是，差異化教學(xué)不是對客觀專業(yè)知識體系教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的拋棄，而是結(jié)合個體的內(nèi)在特質(zhì)，在教學(xué)中采取相應(yīng)的職業(yè)類型情境模擬，以驗證并促進(jìn)個體職業(yè)性向的顯性化和成長。為此，本文將專業(yè)課教學(xué)分為課堂教學(xué)和課內(nèi)實踐2個環(huán)節(jié)。前期的課堂教學(xué)采取標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一教學(xué)模式，以保證個體學(xué)習(xí)專業(yè)知識的客觀性和體系的完整性;后期的課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)，則采取差異化培養(yǎng)，根據(jù)多元化評估的傾向性結(jié)論，對個體采取不同的實訓(xùn)模式，并通過發(fā)展性評價不斷修正評價結(jié)果。

評價數(shù)據(jù)的來源，主要由理論知識考試成績、學(xué)生自我測評、課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)導(dǎo)師評價、同學(xué)評價等部分組成。例如，某門專業(yè)課程為2.5學(xué)分，總學(xué)時為48，其中理論課時為32學(xué)時，課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)占16學(xué)時。32學(xué)時的理論教學(xué)采用課堂統(tǒng)一授課，并進(jìn)行理論知識考試，考試成績記入教學(xué)數(shù)據(jù)倉庫;16課時的課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)采取差異化教學(xué)，實踐形式包括小組合作項目設(shè)計、個人獨立創(chuàng)作、seminar學(xué)術(shù)討論小組等形式，學(xué)生自行選擇相應(yīng)模式展開實踐，老師以觀察者身份參與指導(dǎo)，過程中記錄自我評價、同學(xué)評價和導(dǎo)師評價并輸入教學(xué)數(shù)據(jù)倉庫，如表2所示。綜合多種來源的評價數(shù)據(jù)以保證評價結(jié)果的客觀性。對于評價數(shù)據(jù)的處理，本文采用了可視化聚類的分析方法，可以快速地形成職業(yè)性向的傾向性結(jié)論。

3教學(xué)數(shù)據(jù)的可視化聚類分析

多元評價體系的數(shù)據(jù)為多屬性高維數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分析時不能采用單一的加權(quán)綜合的方法進(jìn)行處理㈣。本文采用了SOM聚類分析對高維數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這樣可以挖掘出復(fù)雜數(shù)據(jù)背后隱藏的分布模式，而數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的運用，則為教師提供了可視交互分析的途徑，能根據(jù)特定的篩選條件展開數(shù)據(jù)分析處理。

高維數(shù)據(jù)的可視化，常用的有散點圖矩陣和平行坐標(biāo)系等布局形式。本文采用了平行坐標(biāo)系的布局，其優(yōu)點在于支持用戶進(jìn)行多種交互式數(shù)據(jù)分析。平行坐標(biāo)系的維度重排，通過對坐標(biāo)軸的排列順序進(jìn)行調(diào)整，可以在一定程度上減少數(shù)據(jù)線雜亂的視覺干擾。經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)以離群數(shù)據(jù)點數(shù)量作為維度重排的依據(jù)，對改善視圖繪制效果有著明顯作用，如圖3所示。首先對5個維度的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩屬性的散點圖繪制，得到圖3a的散點圖矩陣?？梢钥闯?，同樣的一組數(shù)據(jù)，不同的2種維度組合繪制出的散點圖，其離群點的數(shù)量是有差異的。根據(jù)維度排列的順序?qū)Ω魃Ⅻc圖的離群點統(tǒng)計值總和進(jìn)行比對，圖3b為離群點統(tǒng)計值最大時的維度排序，圖3c為離群點統(tǒng)計值最小時的維度排序。對比可知，按照散點圖矩陣離群值最少進(jìn)行維度排序，平行坐標(biāo)系數(shù)據(jù)線的排列相對規(guī)整，視覺雜亂的情況有明顯改善。

除了維度重排，平行坐標(biāo)系還支持通過刷選對數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾分析，如圖4所示。教師可以自定義數(shù)據(jù)過濾的組合條件，比如要過濾出教學(xué)數(shù)據(jù)評價傾向于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)職業(yè)性向的學(xué)生，可以依次刷選“創(chuàng)新能力”“專業(yè)知識”和“溝通能力”維度上評估值較高的區(qū)間，則逐步過濾出所需的學(xué)生數(shù)據(jù)，其余不滿足組合條件的數(shù)據(jù)則以灰色后退至背景層顯示。

為了進(jìn)一步提升可視化數(shù)據(jù)分析的效率和顯示效果，本文還設(shè)計了基于分段式骨骼的聚類綁定繪制算法，如圖5所示。圖5a為數(shù)據(jù)倉庫中原始教學(xué)評價數(shù)據(jù)繪制的視圖，可以看到，未經(jīng)歸類的數(shù)據(jù)線雜亂地交織在一起，難以識別各數(shù)據(jù)職業(yè)性向的傾向性。圖5b為分段式骨骼綁定的聚類數(shù)據(jù)，其繪制原理是首先以SOM聚類對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，自動歸類出特定的幾種職業(yè)性向類型;然后以聚類的簇為單位，對簇內(nèi)的數(shù)據(jù)線進(jìn)行綁定，綁定的算法為力導(dǎo)向的分段式骨骼綁定;這種綁定方法通過對相鄰坐標(biāo)軸之間的數(shù)據(jù)線施加模擬的引力和斥力場，使簇內(nèi)數(shù)據(jù)線向聚類中心值聚攏，同時各個簇之間相互排斥以增加簇間距離，從而產(chǎn)生如圖所示的繪制效果。通過聚類綁定繪制，教師可以直觀地識別教學(xué)評價數(shù)據(jù)所表現(xiàn)出的各種職業(yè)性向類別，進(jìn)而為差異化教學(xué)提供參照，大大提升了教學(xué)數(shù)據(jù)分析的效率和效果。

4實證案例研究

本文的實踐案例基于藝術(shù)設(shè)計學(xué)科的專業(yè)教學(xué)展開，其學(xué)科門類為藝術(shù)類中的藝術(shù)設(shè)計學(xué)。結(jié)合藝術(shù)設(shè)計學(xué)科的專業(yè)特點，從以下方面展開多元評價及差異化培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計：1）基于行業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行差異化職業(yè)發(fā)展的路徑規(guī)劃;2）基于人格類型理論，結(jié)合特質(zhì)一因素理論，構(gòu)建多元化的教學(xué)績效評價體系;3）由專業(yè)課教師負(fù)責(zé)，基于多元化職業(yè)意識評價，在課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)實施差異化學(xué)習(xí);4）記錄教學(xué)全程的評價數(shù)據(jù)，形成發(fā)展性評價數(shù)據(jù)倉庫。5）通過對數(shù)據(jù)倉庫的可視化分析，引導(dǎo)多元化的職業(yè)意識教學(xué)的動態(tài)優(yōu)化，形成相對穩(wěn)定的差異化職業(yè)價值觀。

案例研究中將學(xué)生分為實驗組和對照組。實驗組：在專業(yè)課教學(xué)的課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)對學(xué)生進(jìn)行差異化教學(xué)，并進(jìn)行連續(xù)跟蹤評價;對照組：專業(yè)課實施統(tǒng)一課堂教學(xué)。兩組同時對學(xué)生畢業(yè)后2年的從業(yè)狀況進(jìn)行跟蹤評價，數(shù)據(jù)見表3。

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，實驗組和對照組中畢業(yè)生的從業(yè)主要形式均為人職行業(yè)相關(guān)的企業(yè)，畢業(yè)2年后統(tǒng)計企業(yè)就職人數(shù)的變化率分別為3.5%和4.8%，差別并不明顯。需要注意的是，2年后實驗組中在企業(yè)從本專業(yè)的畢業(yè)生占比為70.2%，明顯高于對照組的46%。畢業(yè)2年中選擇自主創(chuàng)業(yè)的學(xué)生占比，實驗組為17.5%-15.8%，對照組在畢業(yè)第一年為20.6%，第二年大幅降至6.3%，明顯低于實驗組。兩組中畢業(yè)后繼續(xù)讀研深造的畢業(yè)生的占比相對接近。畢業(yè)后轉(zhuǎn)行從事其他行業(yè)的畢業(yè)生占比，實驗組為7%-5.3%，變化率為1.7%，對照組中第一年為23.8%，第二年上升至42.9%，變化率達(dá)到了19.1%。最后，綜合考量2年后畢業(yè)生從業(yè)狀態(tài)的變化率，實驗組為6.9%，對照組明顯較高，達(dá)到38.2%。

通過分析上述數(shù)據(jù)，有如下推斷：1）實驗組畢業(yè)生的從業(yè)狀態(tài)變化率明顯低于對照組，表明學(xué)生畢業(yè)后更快地找準(zhǔn)了適合自身的職業(yè)定位并穩(wěn)定下來，而對照組的畢業(yè)生畢業(yè)后則經(jīng)歷了一段時間的職業(yè)定位探索期和調(diào)整期。2）對照組的學(xué)生有不少人畢業(yè)時選擇了自主創(chuàng)業(yè)，但隨后又改變選擇，進(jìn)入企業(yè)供職;實驗組中的選擇自主創(chuàng)業(yè)的畢業(yè)生占比則相對更高，并表現(xiàn)出了更好的適應(yīng)性，能較好地渡過初創(chuàng)期的高壓階段。3）實驗組的畢業(yè)生對本專業(yè)表現(xiàn)出更高的認(rèn)同感，畢業(yè)后選擇從事行業(yè)相關(guān)的工作。

5總結(jié)

通過上述分析可知，基于個人人格特質(zhì)的多元化教學(xué)評價和差異化教學(xué)體系，有利于教學(xué)過程中對個體潛質(zhì)差異的評估，踐行因材施教、培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新型人才的教育理念;以此為指導(dǎo)思想構(gòu)建的教學(xué)數(shù)據(jù)倉庫，有助于將職業(yè)性向等內(nèi)在的隱形因素顯性化并做量化考量;而可視化聚類數(shù)據(jù)分析手段的運用，則幫助教師快速高效地完成學(xué)生特質(zhì)類型的歸類分析，更好地發(fā)揮了教學(xué)數(shù)據(jù)的實際指導(dǎo)作用。需要注意的是，實踐差異化教學(xué)可以從專業(yè)課程的課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)人手，課堂理論教學(xué)環(huán)節(jié)不宜采用差異化教學(xué)，否則會影響專業(yè)理論知識傳播的系統(tǒng)性和客觀性。此外，多元化教學(xué)績效的評價，應(yīng)該是一個發(fā)展性評價過程，基于時序的持續(xù)測評，才能真正為大學(xué)生提供自我調(diào)整的借鑒價值。本文的研究，主要是基于藝術(shù)類學(xué)科及行業(yè)的特征展開，差異化職業(yè)觀培養(yǎng)所采取的教學(xué)形式（如個人工作室，基于項目的課題小組），不見得完全適用于其他各類學(xué)科的教學(xué)，在未來的研究中，需要不斷結(jié)合新的學(xué)科特點，進(jìn)行調(diào)整和完善。