基于改進SVM的高校教師教學質量評價系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

摘要：為對教師教學質量進行精準評價，文章開展基于改進支持向量機（Support Vector Machine，SVM）的高校教師教學質量評價系統(tǒng)設計與實現(xiàn)研究。文章基于B/S模式，搭建用戶管理、評價標準制定、評價任務發(fā)布、評價模型等核心模塊作為系統(tǒng)架構，設定高校教師教學質量評價指標體系，規(guī)范并優(yōu)化高校教師教學質量評價指標，構建高校教師教學質量評價模型，通過交叉驗證法優(yōu)化模型參數(shù)，實現(xiàn)教師教學質量評價。測試結果表明，設計系統(tǒng)具有較高的AUC值，能準確評價教師教學質量，應用效果較好。

關鍵詞：改進SVM算法；教學質量評價；評價指標體系；系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A

0 引言

傳統(tǒng)教學質量評價存在效率低且評價結果不準確的問題，為此，開發(fā)高校教師教學質量評價系統(tǒng)，對提升教學質量、促進教師發(fā)展至關重要［1］。在現(xiàn)有的教師評價系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的SVM算法在處理多分類問題時應用效果不佳。近年來，研究者提出多種改進SVM算法，如二叉樹SVM、多分類SVM等，在多領域均取得顯著效果［2］?；谏鲜霰尘?，本文提出了一種基于改進SVM的高校教師教學質量評價系統(tǒng)，以實現(xiàn)對教師教學質量的精準評價。

1 系統(tǒng)架構設計

文章基于瀏覽器（Browser/Server，B/S）模式，融合改進SVM算法，構建高校教師教學質量評價系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由核心模塊和數(shù)據(jù)庫構成，具體架構如圖1所示。

通過以上架構，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對教學質量評價工作的全面覆蓋和高效管理［3］。

2 系統(tǒng)軟件設計

2.1 構建高校教師教學質量評價指標體系

為構建全面、系統(tǒng)的教學質量評價指標體系，須要考慮教學準備、教學實施與教學效果3個方面［4］。文章以此為一級教學評價指標，細化挖掘二級評價指標，構建的教師教學質量評價指標體系如圖2所示。

如圖2所示，文章構建的體系不僅涵蓋教師的教學能力、教學方法和課堂管理，還綜合考慮學生的學習體驗、學習成果和反饋意見。

2.2 預處理高校教師教學質量評價指標

由于不同教學質量評價指標在量綱、數(shù)量級和性質上的差異，直接比較和評估會導致結果失真。因此，須要采取預處理步驟來規(guī)范這些指標。文章采用效應系數(shù)法對指標進行歸一化處理。即針對數(shù)值越高表示教學質量越好的指標，使用正向歸一化公式處理，如式（1）所示。

xg=xi-xminxmax-xmin（1）

其中，xi為第i個指標的值，xmax和xmin為該指標的最大值和最小值。

針對數(shù)值越低表示教學質量越好的指標，使用負向歸一化公式，如式（2）所示。

xg=1-xi-xminxmax-xmin（2）

經(jīng)歸一化處理后，所有指標都將轉化為無量綱的效應系數(shù)，數(shù)值在［0，1］的閉區(qū)間內，具有相同的可比性。針對指標多、信息冗余問題，文章用RReliefF算法精選指標，量化權重，對定量指標進行離散化處理，學生反饋分數(shù)離散化等級如表1所示。

離散化處理使得原本連續(xù)的分數(shù)值被轉化為離散的等級標簽，可得到精簡且規(guī)范化的教學質量評價指標體系，為后續(xù)模型的構建提供數(shù)據(jù)基礎。

2.3 基于改進SVM建立高校教師教學質量評價模型

文章將預處理后的教學質量評價指標分為訓練集與測試集2部分，以此構建SVM教學質量評價模型。傳統(tǒng)SVM改進設計特定映射函數(shù)，將問題轉化為標準優(yōu)化問題，以提升模型性能。文章采用Smooth loss functions替代傳統(tǒng)的hinge loss，改進后的SVM目標函數(shù)為：

minw，b12‖w‖2+C∑niSL（yi，（w·xi）+b）（3）

式中，n為訓練集中樣本的總數(shù)，yi為訓練集中第i個指標的真實標簽，w為權重向量，b為偏置項，C為懲罰因子，SL為平滑損失函數(shù)。綜上，可通過調整懲罰因子C，控制模型對誤分類樣本的容忍度，進而影響模型的復雜度和泛化能力。針對該模型，文章在訓練階段采用交叉驗證調參的方式，劃分訓練集子集，試錯不同參數(shù)組合。完成模型優(yōu)化后，通過測試集驗證模型性能。綜上，完成基于改進SVM的教學質量評價系統(tǒng)設計。

3 實驗分析

3.1 測試準備

為驗證設計系統(tǒng)的可行性，須開展實驗測試。文章配置高性能的服務器和穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境，以確保測試結果的準確性。測試環(huán)境配置信息如表2所示。

由于該系統(tǒng)采用個性化評價算法，因此，文章測試前設計多個場景以驗證評價算法的先進性，確保得到結果準確而公正。同時，考慮到教學質量評價是一個持續(xù)進行的過程，系統(tǒng)應具備良好的實時性和可擴展性。測試時會關注系統(tǒng)是否能夠快速處理新的評價數(shù)據(jù)并保持穩(wěn)定的性能。

3.2 測試結果及分析

為驗證設計系統(tǒng)的性能，重點測試系統(tǒng)的AUC值。AUC值作為評估模型分類性能的重要參數(shù)，能反映模型在不同閾值下的分類能力。測試的結果如表3所示。

設計系統(tǒng)的AUC值普遍高于0.90，表明該系統(tǒng)跨教學場景表現(xiàn)優(yōu)異，可準確區(qū)分不同學科教師的教學質量，應用效果較好。

4 結語

為提高教師教學質量評價效果，本次研究改進SVM算法，結合高校教學的實際需求，開發(fā)出一套高效的教學評價系統(tǒng)。盡管系統(tǒng)整體性能優(yōu)異，但在某些特定教學場景下，AUC值仍然相對較低。因此，在未來工作中須針對特定場景進行研究和優(yōu)化，以提升系統(tǒng)的分類性能，不斷完善評價指標體系，通過引入更多元化的評價維度和指標，努力提高評價的全面性和針對性，以確保評價結果更加準確、客觀。

參考文獻

［1］宋冬梅.數(shù)學教學質量評估系統(tǒng)設計及算法改進分析［J］.首都師范大學學報（自然科學版），2023（3）：84-88.

［2］楊艷，何佳佳，盧瓊.基于大數(shù)據(jù)挖掘的體育課堂情景教學質量評價系統(tǒng)［J］.自動化技術與應用，2023（2）：147-150.

［3］連慧白，黃偉雄.基于指標權重的教學質量評價系統(tǒng)設計［J］.信息與電腦（理論版），2022（16）：88-90.

［4］張玲，洪瑩.基于深度學習的土木建筑類專業(yè)教學質量評價系統(tǒng)設計［J］.信息與電腦（理論版），2022（12）：251-253.

（編輯 王永超）

Design and implementation of the teaching quality evaluation system based on improved SVMLI Junqiao

（Changchun University of Finance And Economics， Changchun 130122， China）

Abstract： In order to accurately evaluate the teaching quality of teachers， this research on the design and implementation of the teaching quality evaluation system of university teachers based on the improved SVM was conducted. The paper based on B / S mode， builds user management， evaluation standards， evaluation task， evaluation model core module as system architecture， sets college teachers teaching quality evaluation index system， standardizes and optimizes university teachers teaching quality evaluation index， and builds college teachers teaching quality evaluation model， through cross validation optimization model parameters， to realize the teachers’ teaching quality evaluation. The test results show that the design system has high AUC value， can accurately evaluate teacher teaching quality and has good application effect.

Key words： improving SVM algorithm; teaching quality evaluation; evaluation index system; system design and implementation