基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)

山起超

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù)；高效計(jì)算機(jī)；教學(xué)質(zhì)量

學(xué)生畢業(yè)后可根據(jù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)結(jié)果對自己在學(xué)校中所學(xué)課程進(jìn)行評定。近年來，越來越多的高校將傳統(tǒng)的定量評價模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄐ栽u價模式，通過定量分析進(jìn)行量化分析并給出結(jié)論。對于高校而言，從課堂中獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量評價是一個重要而有效的手段之一，但是缺乏針對實(shí)際數(shù)據(jù)的量化分析方法和大數(shù)據(jù)技術(shù)來開展統(tǒng)計(jì)分析及指導(dǎo)日常信息化建設(shè)工作，不能對學(xué)生計(jì)算機(jī)專業(yè)各階段所獲得知識、能力加以準(zhǔn)確、客觀地評估，難以為計(jì)算機(jī)專業(yè)教育教學(xué)工作提供科學(xué)而全面的指導(dǎo)和支持。

1背景

計(jì)算機(jī)專業(yè)是學(xué)校的一門特色專業(yè)，教學(xué)內(nèi)容廣泛，涉及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)、計(jì)算機(jī)硬件與軟件的應(yīng)用、圖形圖像處理技術(shù)與軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)教育管理等多個方面。計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)是整個學(xué)校教育教學(xué)活動中最重要的一部分，其在一定程度上決定了學(xué)校未來教育發(fā)展?jié)摿?，因此，?jì)算機(jī)專業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量將直接影響學(xué)校的人才培養(yǎng)質(zhì)量。目前，高校教學(xué)應(yīng)用的都是定量和定性的評價方法，而這種教學(xué)模式存在一定問題，如不能客觀地計(jì)算學(xué)生對課程知識掌握程度、教學(xué)效果等方面的得分；沒有有效解決師生互動不充分的難題。

2教學(xué)管理系統(tǒng)的建立

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)對高校教學(xué)工作進(jìn)行科學(xué)評估，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提取數(shù)據(jù)特征，使師生基于數(shù)據(jù)對計(jì)算機(jī)系的課堂教學(xué)進(jìn)行有效分析，能夠有效地指導(dǎo)教師和學(xué)生的課堂教學(xué)，進(jìn)而促進(jìn)高校的教育發(fā)展。基于信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)對傳統(tǒng)高校有十分重要的意義，但是，目前大多數(shù)學(xué)校并沒有使用該系統(tǒng)進(jìn)行教務(wù)管理工作。因此在這種背景下可以利用網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)搭建一套計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)。系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)其功能，該系統(tǒng)與其他教學(xué)管理系統(tǒng)不同之處在于它不依賴現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)，而是以網(wǎng)絡(luò)作為平臺進(jìn)行運(yùn)作。目前，高校的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是以網(wǎng)絡(luò)為載體進(jìn)行管理，由于高校本身的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施簡陋且缺乏有效運(yùn)營管理平臺作為支撐，導(dǎo)致高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)管理系統(tǒng)只能停留在單一性上——教師通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)等終端查看自己學(xué)生這一學(xué)期的各個學(xué)時和考試成績。

2.1數(shù)據(jù)收集與處理

首先，利用文本挖掘技術(shù)提取教學(xué)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息，然后對教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取。其中，包含學(xué)生的姓名、性別、年級、學(xué)時，包括必修課與選修課，專業(yè)課程以及考試成績。主要采用分布式計(jì)算技術(shù)在網(wǎng)頁平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時對一些無法顯示學(xué)生信息的字段通過字符串或圖形庫等工具處理得到字符串輸出，最后借助分布式計(jì)算系統(tǒng)算法識別每個數(shù)據(jù)中的特定字段。例如，“1”和“3”字段是學(xué)生在課程結(jié)束時的學(xué)分情況。建立教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)需要收集很多基本數(shù)據(jù)，所以該系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要以學(xué)生的基本信息為基礎(chǔ)。此外，還要對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理和歸類。通常會將某一科目包含的內(nèi)容按照課程類型整理成表格、列表等形式顯示出來，最后根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定每個課程包含的主題組。

2.2數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘的基本原理是從大量的信息中將有價值的信息集合起來，將這些數(shù)據(jù)集合完畢后，然后用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對這些集合存儲的信息進(jìn)行挖掘分析，得到有用的信息從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析工作。數(shù)據(jù)挖掘主要包括決策樹模型的建立，主成分分析模型的建立，模糊數(shù)學(xué)模型的建立，回歸模型的建立及關(guān)聯(lián)分析模型的建立。在數(shù)據(jù)挖掘中常見的主成分分析模型有貝葉斯模型、聚類模型以及決策樹模型。利用主成分分析方法可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)挖掘活動中主成分的提取及分析。該方法通過抽取一定數(shù)量的主成分與特征變量間的關(guān)系來提取數(shù)據(jù)中與主成分相關(guān)性強(qiáng)且變量間相互獨(dú)立的因素和變量間相互依存關(guān)系。在使用聚類模型和決策樹模型時都需要確定一定數(shù)量的主成分，并將所有主成分提取出來通過邏輯回歸方法來構(gòu)建邏輯回歸模型。

2.3數(shù)據(jù)結(jié)果分析

通過對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，可以直觀地了解到學(xué)生在教學(xué)過程中存在的問題并采取相應(yīng)的解決措施、教學(xué)模式等，從而指導(dǎo)教師有針對性地對課堂教學(xué)進(jìn)行有效控制。為了方便管理和進(jìn)行評價，本文采用基于SPSS軟件的計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析模塊。首先對本學(xué)期的計(jì)算機(jī)課程進(jìn)行分析研究，利用SPSS軟件計(jì)算出本學(xué)期計(jì)算機(jī)課程各個階段學(xué)生所取得的總學(xué)時以及學(xué)生的平均學(xué)時，從學(xué)時結(jié)構(gòu)上可以分析出課堂教學(xué)質(zhì)量的高低以及師生的整體情況，并對學(xué)生在教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行分析和指導(dǎo)。通過系統(tǒng)中的這些分析結(jié)果可以清楚了解學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中所存在的問題及解決措施是否得當(dāng)。

3計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的分析與改進(jìn)

計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)是利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對現(xiàn)有信息化教學(xué)模式進(jìn)行綜合應(yīng)用的教學(xué)質(zhì)量評價體系，能夠?qū)崿F(xiàn)多維度數(shù)據(jù)整合分析。通過使用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，能夠?qū)?shù)據(jù)資源進(jìn)行挖掘與分類并有效管理和利用，以提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。該系統(tǒng)可以通過構(gòu)建信息反饋系統(tǒng)及時地將學(xué)生所學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為對教學(xué)工作進(jìn)行評價、反饋的工具，在一定程度上能對計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活提供有效保障。該系統(tǒng)在使用過程中數(shù)據(jù)安全可靠，操作簡單安全，可以有效提高教學(xué)質(zhì)量，避免出現(xiàn)不合理、不合常理的內(nèi)容，并為教師提供了便捷、直觀的數(shù)據(jù)查詢工具。

3.1數(shù)據(jù)采集的重要性和技術(shù)難度

數(shù)據(jù)采集是完成統(tǒng)計(jì)分析工作必不可少的環(huán)節(jié)，在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時需要采集大量的數(shù)據(jù)，具有較高的技術(shù)難度。如果沒有足夠的技術(shù)支持將無法完成數(shù)據(jù)計(jì)算及評價。通常來說，在學(xué)校數(shù)據(jù)中心運(yùn)行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中存儲著許多不同類型的計(jì)算機(jī)專業(yè)數(shù)據(jù)。比如，計(jì)算機(jī)教學(xué)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、畢業(yè)生就業(yè)指導(dǎo)數(shù)據(jù)、教學(xué)過程中的數(shù)據(jù)分析報告等，而在學(xué)生信息平臺中，有許多關(guān)于電子商務(wù)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是為了幫助教師在計(jì)算機(jī)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)存在的問題，從而為教學(xué)工作提供參考。在采用上述系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，教師必須在教師本人不在場的情況下對學(xué)校所使用和收集的計(jì)算機(jī)教學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時且準(zhǔn)確的處理，并將處理結(jié)果在教師個人計(jì)算機(jī)上公布，使高校教學(xué)工作及時得到反饋，為教學(xué)改進(jìn)工作提供參考依據(jù)。同時，需要了解學(xué)生在課上、課下所表現(xiàn)出的態(tài)度以及在課堂上、課后的表現(xiàn)等，從而針對這些問題采取相應(yīng)措施進(jìn)行改進(jìn)。

3.2注意事項(xiàng)及優(yōu)化建議

在該系統(tǒng)構(gòu)建過程中，注意以下幾點(diǎn)。第一，建立有效的反饋機(jī)制。教師應(yīng)根據(jù)自身課程特點(diǎn)選擇適合自己的評價方法和標(biāo)準(zhǔn)，并不斷完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第二，合理設(shè)置考核方式。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，通過在線互動可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，但也有很多學(xué)生因沒有掌握正確的評價方法而不能通過平臺提交相關(guān)的成績記錄。因此，需要建立相關(guān)考核方式及評價標(biāo)準(zhǔn)和評價流程，并對考核方式及評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。第三，信息反饋要及時準(zhǔn)確。信息反饋是保證計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。因此，教師要加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)使用過程中出現(xiàn)的問題及優(yōu)化建議等內(nèi)容的重視與分析；學(xué)生要注意反饋結(jié)果在使用過程中出現(xiàn)的問題并積極有效主動地解決問題，提高自身在計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)中水平和能力：管理者應(yīng)積極參與高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)評價體系建設(shè)，將信息反饋?zhàn)鳛榻虒W(xué)改革和提升教學(xué)水平的重要手段，為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和教育資源，使教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)為學(xué)生提供一個公平公正、便于掌握、方便快捷和科學(xué)有效的評價方式。

3.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)在高校教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，在整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中對教務(wù)管理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，不僅增加了教務(wù)管理功能，還對整個課程教學(xué)過程予以了評估，對高校教學(xué)質(zhì)量管理起到了積極作用。根據(jù)高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，采用分布式數(shù)據(jù)庫處理系統(tǒng)構(gòu)建教務(wù)管理系統(tǒng)，并對教學(xué)過程進(jìn)行動態(tài)管理。教務(wù)管理系統(tǒng)包括登錄系統(tǒng)、課程設(shè)計(jì)方案、課程評估、視頻推送、教務(wù)信息管理、課程結(jié)束提醒等功能。在學(xué)生評價模塊中，根據(jù)該系統(tǒng)提供的教師評分細(xì)則，結(jié)合自己對學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程學(xué)習(xí)情況的了解，設(shè)置了相應(yīng)考核標(biāo)準(zhǔn)和考核辦法。在課程設(shè)計(jì)方案板塊設(shè)置了相應(yīng)的課程方案模板、課程設(shè)計(jì)方案表模塊等，可有效提升教務(wù)管理系統(tǒng)對教師的管理能力。由于每一位教師只有一個考核標(biāo)準(zhǔn)，每個考核因子不能完全滿足相應(yīng)的要求，所以該系統(tǒng)還設(shè)置了相應(yīng)的分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)功能及分?jǐn)?shù)計(jì)算公式：在視頻推送模塊中設(shè)置了多媒體教學(xué)視頻播放功能：在課程設(shè)計(jì)方案板塊設(shè)置了課程實(shí)施方案表、師資培訓(xùn)情況表格等。

3.4數(shù)據(jù)分析模型及應(yīng)用實(shí)例

數(shù)據(jù)分析模型以“學(xué)生知識、能力和素質(zhì)”為指標(biāo)，從知識、能力和素質(zhì)三個維度對學(xué)生進(jìn)行綜合評價。在進(jìn)行評分時，教師先按照實(shí)際情況把每一個層級分?jǐn)?shù)記下并保存下來，針對不同分?jǐn)?shù)級別的學(xué)生，評分系統(tǒng)會有相應(yīng)的評價內(nèi)容進(jìn)行分析評價。對于教學(xué)效果這一評分內(nèi)容，可以通過教學(xué)質(zhì)量指標(biāo)對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評估。為了進(jìn)一步細(xì)化教學(xué)質(zhì)量這一評分內(nèi)容，在確定該評分體系時將學(xué)生參與度和參與率作為評價指標(biāo)之一，以供師生參考。

4結(jié)束語

高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要根據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動原則，采用多種手段對計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)過程中學(xué)生掌握知識能力、學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、師生互動和教學(xué)效果等進(jìn)行評價。計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量體現(xiàn)了一個學(xué)校的教育水平。如何在實(shí)際教學(xué)工作中通過量化數(shù)據(jù)來客觀地評價學(xué)生，是計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)工作面臨的問題。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，可以通過數(shù)據(jù)驅(qū)動對學(xué)生在學(xué)校各階段所獲得知識、能力、素質(zhì)及時進(jìn)行評估，并為學(xué)校教育資源建設(shè)提供參考依據(jù)，進(jìn)而提高教育教學(xué)質(zhì)量。