教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張芷晴 陳思琪 孫芳

摘 要：基于傳統(tǒng)教育評(píng)價(jià)系統(tǒng)忽略教學(xué)環(huán)境差異、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)繁多無(wú)法實(shí)時(shí)得出結(jié)果的問題，本文介紹了新型教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用多尺度模型與模糊評(píng)判方法相結(jié)合的方法，面向該系統(tǒng)提出需求分析、業(yè)務(wù)流程等方案，最終對(duì)不同教學(xué)環(huán)境下教師的教學(xué)質(zhì)量水平進(jìn)行評(píng)判，得出針對(duì)性較強(qiáng)的評(píng)價(jià)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：教育評(píng)價(jià)系統(tǒng);教學(xué)質(zhì)量;多尺度;模糊評(píng)判

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.03.020

本文著錄格式：張芷晴，陳思琪，孫芳.教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].軟件，2021，42（03）：067-071

Design and Implementation of Teaching Quality Evaluation System

ZHANG Zhiqing， CHEN Siqi， SUN Fang

（Liaoning Normal University， The School of Computer and Information Technology， Dalian? Liaoning? 116000）

【Abstract】：Based on the problem that the traditional education evaluation system ignores the difference of teaching environment， and the evaluation standards are too numerous to get real-time results， this paper introduces the design and implementation of a new teaching quality evaluation system， by using the method of combining multi-scale model with fuzzy evaluation method， this paper puts forward some schemes such as demand analysis， business process， etc. ， the evaluation result with strong pertinence was obtained.

【Key words】：education evaluation system;teaching quality;multi-scale;fuzzy evaluation

0 引言

教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)是依照教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)目標(biāo)，對(duì)教師教學(xué)能力進(jìn)行價(jià)值評(píng)判，是教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行的重要步驟之一。教師的教學(xué)質(zhì)量越高，代表其教學(xué)能力越強(qiáng)。因此，需要建立十分合理的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)教師教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判。

現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)外教育評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)多種多樣，國(guó)外學(xué)者側(cè)重于將學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、知識(shí)掌握程度、學(xué)生評(píng)教分?jǐn)?shù)等因素作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生評(píng)價(jià)是教學(xué)過程的主要因素，其對(duì)于教學(xué)質(zhì)量的好壞有直接感受，通過學(xué)生對(duì)于教學(xué)過程優(yōu)劣的反饋，對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行不斷改善[1]。國(guó)內(nèi)更側(cè)重于將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為課堂氛圍、教學(xué)內(nèi)容、講解方式、筆試結(jié)果作為主要影響因素，將各類因素分權(quán)重評(píng)判[2]。由此可以看出，無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)外，大多參考整體效果進(jìn)行評(píng)判，忽略了教學(xué)環(huán)境差異對(duì)教學(xué)評(píng)判的影響[3];針對(duì)不同學(xué)科，因評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同，影響因素及因素權(quán)重也不同，運(yùn)算時(shí)耗時(shí)耗力。

綜上，現(xiàn)急需一個(gè)可以即時(shí)得出評(píng)價(jià)結(jié)果且結(jié)果可靠的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

1 教學(xué)評(píng)價(jià)關(guān)鍵算法

評(píng)價(jià)系統(tǒng)中采用的具體算法，是將多尺度模型與模糊評(píng)判方法相結(jié)合進(jìn)行計(jì)算，如下為該算法的定義介紹與具體示例。

1.1 多尺度集合的確立

（1）確立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的因素集，其表示對(duì)教師的一系列評(píng)價(jià)因素[4]。

（2）確立多尺度評(píng)判集，其表示不同的評(píng)判結(jié)果。

以評(píng)判結(jié)果為優(yōu)、良、中、差為例，定義不同的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)評(píng)判集合為（p1，p2，p3，p4），因不同教學(xué)環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不同，應(yīng)對(duì)不同因素設(shè)定不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，所以要設(shè)置不同的尺度C。本例設(shè)置三個(gè)尺度。設(shè)上尺度C1為k1分以上優(yōu)、k2～k1分為良，k3～k2-1分為中，k3分以下為差;中尺度C2為m1分以上為優(yōu)，m2～m1分為良，m3～m2-1分為中，m3分以下為差;下尺度C3為n1分以上為優(yōu)，n2～n1分為良，n3～n2-1分為中，n3分以下為差;尺度個(gè)數(shù)及每個(gè)尺度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間都可根據(jù)情況進(jìn)行修改。

1.2 多尺度隸屬度矩陣的確立

設(shè)K（Cx1，Cx2，…，Cxn，）為尺度劃分集（X≤尺度數(shù)量），表示第一個(gè)因素使用x1尺度評(píng)判，第二個(gè)因素使用x2尺度評(píng)判，…，第n個(gè)因素使用xn尺度評(píng)判[5]。根據(jù)教師所處的教學(xué)環(huán)境，每個(gè)因素分?jǐn)?shù)也有不同的劃分方式。例如，在教學(xué)因素為學(xué)生筆試結(jié)果、聽力結(jié)果以及研究能力結(jié)果，設(shè)某教學(xué)環(huán)境普遍學(xué)生的聽力能力較弱、筆試及研究能力較高，即使教師教學(xué)質(zhì)量很高，學(xué)生聽力成績(jī)以上尺度劃分為優(yōu)的數(shù)量也相對(duì)較少，會(huì)影響最終的評(píng)判結(jié)果。因此，不能以此劃分方式來(lái)判斷教學(xué)質(zhì)量好壞，所以此時(shí)應(yīng)選擇中或下尺度衡量根據(jù)尺度劃分集，將每個(gè)因素所對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)以其對(duì)應(yīng)的尺度進(jìn)行劃分（即不采用K（1，1，1）的尺度劃分集，改為K（1，2，1）或K（1，3，1））。劃分完成后即可得到它在其對(duì)應(yīng)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)下的隸屬度。將所有結(jié)果放到一個(gè)矩陣中，就得到了多尺度隸屬度矩陣R[6]：

（1）

1.3 綜合計(jì)算

根據(jù)此處教學(xué)環(huán)境的評(píng)價(jià)政策及專家小組對(duì)其模糊意見的綜合，得到各個(gè)因素權(quán)重。將多尺度隸屬度矩陣與因素權(quán)重通過模糊算子進(jìn)行計(jì)算，即可得到綜合評(píng)判向量。在模糊集的運(yùn)算方法中，共存在四種模糊算子，分別是M（∧，∨）算子，M（.，∨）算子，M（∧，⊙）算子，M（.，⊙）算子。

表1為四種算子的比較，設(shè)權(quán)重集合為A，相應(yīng)的綜合評(píng)判B為A×R。bj（j=1，2，...，m）即為綜合評(píng)判集合中的每個(gè)元素。

在實(shí)際應(yīng)用中，若某權(quán)值很大且占主導(dǎo)，應(yīng)在前三種模型下選擇。本文考慮到現(xiàn)教育評(píng)判存在重心，選擇著重考慮主要因素的M（∧，∨）算子來(lái)進(jìn)行計(jì)算，最終找到其評(píng)判向量中隸屬度最大的元素，即為其評(píng)判結(jié)果[7-8]。

1.4 具體示例

設(shè)現(xiàn)有十名評(píng)教人員評(píng)教，對(duì)影響教學(xué)質(zhì)量的5種評(píng)價(jià)因素進(jìn)行打分，其中因素1與因素2在當(dāng)?shù)亟虒W(xué)環(huán)境中普遍分?jǐn)?shù)偏高，其他三個(gè)因素分?jǐn)?shù)普遍較弱。結(jié)合教學(xué)現(xiàn)有環(huán)境及專家小組對(duì)其模糊意見，得到各個(gè)因素權(quán)重為A={0.2， 0.1，0.2，0.4，0.1}，評(píng)教具體分?jǐn)?shù)如表2。

評(píng)判集合為優(yōu)、良、中、差，其設(shè)置三個(gè)尺度。設(shè)上尺度C1為90分以上優(yōu)、85～90分為良，75～84分為中，75分以下為差;中尺度C2為85分以上為優(yōu)，75～85分為良，60～74分為中，60分以下為差;下尺度C3為75分以上為優(yōu)，60～75分為良，50～59分為中，50分以下為差;

根據(jù)上述條件，求出不同尺度下的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，并比較設(shè)置多尺度的差異性。

（1）確立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的因素集（w1，w2，w3，w4，w5），表示影響教師教學(xué)質(zhì)量的五個(gè)因素。

（2）確立多尺度評(píng)判集（p1，p2，p3，p4，p5），其表示不同的評(píng)判結(jié)果。

若考慮其教學(xué)環(huán)境因素，因素1、2應(yīng)與其他三個(gè)因素選用不同的尺度。即設(shè)尺度劃分集為K（1，1，3，3，3），則多尺度隸屬度矩陣為：

（2）

與權(quán)重向量A={0.2，0.1，0.2，0.4，0.1}進(jìn)行模糊計(jì)算，所得評(píng)判向量為：[0.2，0.4，0.3 0.2]，其中最大的隸屬度為0.4，所以此次評(píng)判結(jié)果為良。

若不考慮教學(xué)環(huán)境因素，則對(duì)該尺度劃分集直接設(shè)為K2（1，1，1，1，1），則此時(shí)多尺度隸屬度矩陣為：

（3）

與權(quán)重向量A={0.2，0.1，0.2，0.4，0.1}進(jìn)行模糊計(jì)算，所得評(píng)判向量為：[0.2，0.2， 0.1，0.4]，其中最大的隸屬度為0.4，所以此次評(píng)判結(jié)果為差。

由此結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)在K為（1，1，3，3，3）時(shí)，評(píng)價(jià)結(jié)果為良;在K為（1，1，3，3，3）時(shí)，評(píng)價(jià)結(jié)果為差，即不同的尺度設(shè)定，可以得到不同的評(píng)價(jià)結(jié)果。若不確立多尺度標(biāo)準(zhǔn)，所得結(jié)果會(huì)存在較大誤差。

2 教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 需求分析

針對(duì)傳統(tǒng)教育評(píng)價(jià)模式不重視不同教學(xué)環(huán)境差異、計(jì)算相關(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果實(shí)時(shí)性差等缺陷如何彌補(bǔ)的問題，采用與各評(píng)判人員面談、走訪學(xué)校進(jìn)行實(shí)地觀察、對(duì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)都需要設(shè)計(jì)哪些功能進(jìn)行問卷調(diào)查以及探尋類似教學(xué)系統(tǒng)功能優(yōu)勢(shì)的方法進(jìn)行需求獲取。根據(jù)以上調(diào)查結(jié)果得出，在此系統(tǒng)組成上應(yīng)供給教師和評(píng)判人員兩者共同使用，在功能上，教師可以查看具體評(píng)教每項(xiàng)得分以及最終的評(píng)價(jià)結(jié)果;評(píng)判人員也可查看每項(xiàng)評(píng)教得分并根據(jù)教學(xué)環(huán)境的不同自由調(diào)整評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，最終得出評(píng)價(jià)結(jié)果并將結(jié)果發(fā)送給相關(guān)教師、也可管理教師人數(shù)及信息等[9]。

2.2 用例分析

根據(jù)所得的需求分析結(jié)果，可確定建立用例圖所需要的參與者以及具體用例，如圖1所示。

根據(jù)此用例圖設(shè)計(jì)，對(duì)部分功能進(jìn)行詳細(xì)用例流程描述：

登錄功能：

（1）目標(biāo)。本用例需要參與者輸入正確的賬號(hào)和相匹配的密碼進(jìn)行登錄，本用例頁(yè)面是系統(tǒng)起始頁(yè)面。

（2）事件流。1）基本流程：當(dāng)用戶想要進(jìn)入系統(tǒng)，開始執(zhí)行：①輸入賬號(hào)、密碼;②點(diǎn)擊“登錄”;③進(jìn)行身份驗(yàn)證后，方可進(jìn)入主界面。2）可選流程：①密碼不匹配或者賬號(hào)錯(cuò)誤，進(jìn)入重新登錄頁(yè)面，用戶進(jìn)行重新登錄;②忘記密碼，重新設(shè)置密碼。

（3）特殊需求：無(wú)。

（4）前提條件：無(wú)。

（5）后置條件：登錄成功才可進(jìn)行后續(xù)操作，否則不允許進(jìn)入系統(tǒng)。

查詢?cè)u(píng)教得分功能：

（1）目標(biāo)。本用例允許評(píng)判人員或教師輸入教師職工號(hào)后查詢其評(píng)教得分。

（2）事件流。1）基本流程：當(dāng)評(píng)判人員或教師點(diǎn)擊查詢?cè)u(píng)教得分按鈕時(shí)，此用例開始執(zhí)行：①輸入需要查詢?cè)u(píng)教分?jǐn)?shù)的教師職工號(hào);②點(diǎn)擊“查詢”;③確定職工號(hào)存在后，顯示對(duì)應(yīng)的評(píng)教分?jǐn)?shù)信息。2）可選流程：①輸入職工號(hào)有誤，其不在正確職工號(hào)范圍內(nèi)，此用例執(zhí)行失敗;②不存在該職工的評(píng)教信息，頁(yè)面為空。

（3）特殊需求：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中評(píng)教打分人員信息隱藏，保護(hù)其個(gè)人信息;

（4）前提條件：登錄成功才可進(jìn)行后續(xù)操作，否則不允許進(jìn)入系統(tǒng);

（5）后置條件：無(wú)。

2.3 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要共分為五個(gè)功能模塊，分別為登錄模塊、查詢功能模塊、綜合評(píng)判模塊、結(jié)果通知模塊、教師管理模塊。

登錄模塊：要想成功進(jìn)入該評(píng)價(jià)系統(tǒng)，評(píng)判人員以及教師首先都要執(zhí)行登錄功能，當(dāng)用戶輸入正確的用戶名及相匹配的密碼后，方可成功登錄，進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行訪問;若用戶名有誤或密碼不匹配，則出現(xiàn)相應(yīng)錯(cuò)誤提示窗口，并轉(zhuǎn)至重新登錄頁(yè)面，重新輸入個(gè)人信息進(jìn)行登錄。

查詢功能模塊：查詢模塊是該評(píng)價(jià)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)前提，教師與評(píng)判人員皆可使用其模塊對(duì)評(píng)教得分進(jìn)行查詢。將若干評(píng)分者對(duì)影響教師教學(xué)質(zhì)量的各因素根據(jù)某教師的教學(xué)情況評(píng)分得到的全部分?jǐn)?shù)依次錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)用戶點(diǎn)擊查詢?cè)u(píng)教得分按鈕后，系統(tǒng)自動(dòng)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，并在頁(yè)面立刻顯示出各評(píng)分者的評(píng)分結(jié)果，在結(jié)果顯示時(shí)，系統(tǒng)對(duì)評(píng)分者各項(xiàng)信息進(jìn)行隱藏，僅顯示為評(píng)分者1、評(píng)分制2，充分保護(hù)評(píng)分者的隱私安全。

綜合評(píng)判模塊：綜合評(píng)判模塊是教師教學(xué)質(zhì)量綜合評(píng)判的核心內(nèi)容，是決定具體評(píng)判算法的關(guān)鍵，僅評(píng)判人員可以使用。點(diǎn)擊執(zhí)行評(píng)判按鈕，輸入尺度個(gè)數(shù)以及影響因素個(gè)數(shù)，根據(jù)教學(xué)環(huán)境以及專家意見等，填寫尺度信息、權(quán)重信息及此時(shí)的尺度劃分集，輸入全部信息后點(diǎn)擊確定按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，在評(píng)判結(jié)果區(qū)顯示最后的評(píng)判結(jié)果。

結(jié)果通知模塊：在評(píng)判人員執(zhí)行評(píng)判功能后，該教師的評(píng)價(jià)結(jié)果以顯示在頁(yè)面上，評(píng)判人員點(diǎn)擊一鍵發(fā)送按鈕，即可將根據(jù)此時(shí)教學(xué)環(huán)境所得出的評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)送到對(duì)應(yīng)教師處，待對(duì)應(yīng)教師進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，即彈出評(píng)價(jià)結(jié)果已出窗口，教師點(diǎn)擊確定后立即跳轉(zhuǎn)至結(jié)果通知頁(yè)面，查看所獲教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果。

管理教師模塊：此模塊僅評(píng)判人員可以使用，根據(jù)所處實(shí)際情況，對(duì)教師的基本信息進(jìn)行增加、刪除、修改、查詢四項(xiàng)功能，保持教學(xué)人員的合理調(diào)動(dòng)。

教師及評(píng)判人員使用該系統(tǒng)具體步驟如圖2所示。

2.4 環(huán)境搭建

本教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)選用功能全面的eclipse軟件作為開發(fā)平臺(tái)，使用SSM（SpringMVC+Spring+Mybatis）框架提高開發(fā)效率，服務(wù)器上選用可移植性強(qiáng)的Tomcat 6.0.16，并用MySQL5.7作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器[10-11]。

2.5 系統(tǒng)架構(gòu)

在實(shí)際開發(fā)工程中，對(duì)系統(tǒng)的開發(fā)一般劃分為四層體系結(jié)構(gòu)[12]，分別是表示層、控制層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)持久層。其中服務(wù)層用于持久層的數(shù)據(jù)操作，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3所示。

2.6 界面實(shí)現(xiàn)

根據(jù)現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行代碼實(shí)現(xiàn)，最終界面展示如下。

系統(tǒng)右側(cè)為歡迎頁(yè)面、上方為評(píng)價(jià)系統(tǒng)名稱欄、下方為系統(tǒng)制作者展示欄、左側(cè)為菜單欄頁(yè)面，分別具有分?jǐn)?shù)查詢、執(zhí)行評(píng)判、評(píng)判結(jié)果、結(jié)果通知以及教師管理的五個(gè)按鈕，點(diǎn)擊任意按鈕后即可切換至對(duì)應(yīng)頁(yè)面，進(jìn)行對(duì)本系統(tǒng)的使用，評(píng)價(jià)系統(tǒng)主頁(yè)面展示如圖4所示。

點(diǎn)擊執(zhí)行評(píng)判按鈕，切換至尺度確定頁(yè)面，輸入設(shè)定的尺度個(gè)數(shù)，根據(jù)所處教學(xué)環(huán)境依次輸入評(píng)判集在不同尺度下的具體劃分范圍，再輸入尺度劃分集K的選值，即完成尺度確定功能，尺度確定頁(yè)面展示如圖5所示。

3 結(jié)論與建議

本文通過收集教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)相關(guān)調(diào)研結(jié)果，使用SSM框架合理設(shè)計(jì)了具有查詢?cè)u(píng)教得分、執(zhí)行評(píng)判、結(jié)果顯示、管理教師等功能的實(shí)時(shí)性強(qiáng)、多尺度考慮的教育評(píng)價(jià)系統(tǒng)。在核心評(píng)判的算法上，采用了多層次模型與模糊評(píng)判相結(jié)合的方式，解決了當(dāng)下教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)針對(duì)性較弱的問題。將此算法通過系統(tǒng)提供的可視化環(huán)境，迅速分析評(píng)教數(shù)據(jù)，為評(píng)教過程增加了即時(shí)性。

對(duì)于該系統(tǒng)仍可繼續(xù)進(jìn)行需求分析，剖析更多用戶需要的功能，設(shè)計(jì)并具體實(shí)現(xiàn)，在核心算法上，各影響教學(xué)評(píng)價(jià)的因素在權(quán)重分配時(shí)可以運(yùn)用層次分析法，更有效的進(jìn)行重要性分配。

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