基于云重心模型的高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)研究

程華斌，胡容玲，熊 萍

（1.武昌首義學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)部 湖北 武漢 430064；2.武昌首義學(xué)院科技處 湖北 武漢 430064；3.廣東科技學(xué)院通識(shí)教育院 廣東 東莞 523083）

云理論是李德毅提出的一種解決模糊性和隨機(jī)性共存問(wèn)題的理論。通過(guò)特定構(gòu)造的算法，形成定性概念與其定量表示之間的轉(zhuǎn)換，揭示了模糊性和隨機(jī)性的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。云模型由三個(gè)數(shù)字特征（Ex，En，He）來(lái)表述，其中Ex是概念在論域中的中心值，是最能代表這個(gè)定性概念的值。熵En是定性概念模糊度的度量，反映在論域中可被這個(gè)概念接受的數(shù)值范圍。超熵He即是熵En的熵，反映云滴的離散程度[1-2]。目前云模型在綜合評(píng)價(jià)、系統(tǒng)決策等方面均已得到廣泛應(yīng)用[3]。

本文針對(duì)高校課堂教學(xué)的特點(diǎn)，在給出高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用粗糙集理論獲得指標(biāo)的權(quán)重分配，并運(yùn)用云模型將綜合云運(yùn)算用于評(píng)判值的融合，給出一種新的基于粗糙集與云重心的課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，較好地解決了評(píng)價(jià)中定性描述的模糊性和隨機(jī)性問(wèn)題，使得課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)更科學(xué)合理。

1 高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

1.1 教書(shū)育人與課程思政

根據(jù)習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上提出的要求，“各類(lèi)課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”，因此高校的課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)估必須包含：

①結(jié)合課程內(nèi)容適時(shí)開(kāi)展課程思政，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立積極向上的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。

②上課認(rèn)真負(fù)責(zé)，教學(xué)準(zhǔn)備充分，言行舉止得當(dāng)，講課精神飽滿，耐心輔導(dǎo)答疑。

1.2 教學(xué)內(nèi)容與組織

①教學(xué)要求明確，關(guān)注與先行課程（內(nèi)容）的對(duì)接，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生現(xiàn)有水平設(shè)計(jì)教學(xué)思路，循序漸進(jìn)，合理安排各環(huán)節(jié)和分配時(shí)間。

②教學(xué)內(nèi)容充實(shí)、針對(duì)性強(qiáng)，能較好反映或聯(lián)系學(xué)科發(fā)展新思想、新概念、新成果，服務(wù)于課程目標(biāo)和畢業(yè)要求。

③知識(shí)點(diǎn)講授準(zhǔn)確，重難點(diǎn)突出，能幫助學(xué)生有效建立知識(shí)理論體系。

④注重引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)、原理解決實(shí)際復(fù)雜工程（實(shí)踐）問(wèn)題。

1.3 教學(xué)方法與手段

①熟練、有效地運(yùn)用信息化教學(xué)手段，提供充分的學(xué)習(xí)資源，且有助于學(xué)生達(dá)成課程目標(biāo)。

②善于提問(wèn)，注重過(guò)程性評(píng)價(jià)的使用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生思考、聯(lián)想、創(chuàng)新和啟迪。

1.4 高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系的建立

綜合以上內(nèi)容，可建立如下高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系（見(jiàn)表1）。

表1 高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系

2 基于云重心的高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

2.1 正態(tài)云模型

圖1 云模型示意圖

2.2 綜合云的運(yùn)算

綜合云用于將兩個(gè)或多個(gè)同類(lèi)型（對(duì)應(yīng)同一個(gè)語(yǔ)言變量）的語(yǔ)言值綜合為一個(gè)更廣義的語(yǔ)言值生成綜合云可采用以下公式：

2.3 指標(biāo)值的云模型化處理

He的值可根據(jù)具體指標(biāo)的不確定性和隨機(jī)性進(jìn)行調(diào)整。

2.4 基于粗糙集的指標(biāo)組合權(quán)重確定方法

將信息量的概念引入粗糙集的信息系統(tǒng)，通過(guò)知識(shí)的信息量對(duì)屬性的重要性進(jìn)行了定義，確定一新的定權(quán)法，并與熵值法組合，獲得一種綜合權(quán)重法[4]：

步驟1：由專(zhuān)家根據(jù)對(duì)方案評(píng)估所得實(shí)際決策矩陣進(jìn)行閾值劃分，得到?jīng)Q策表；

步驟2：運(yùn)用公式

2.5 云重心向量

n個(gè)評(píng)估指標(biāo)可以用一個(gè)n維綜合云表示，當(dāng)n個(gè)指標(biāo)反映的系統(tǒng)狀態(tài)不同時(shí)，其形狀也發(fā)生變化，云重心也隨之改變。綜合云的重心用一個(gè)n維向量來(lái)表示，其中為云重心的位置向量，bi為云重心的高度向量即權(quán)重向量[5]。

2.6 加權(quán)偏離度

然后確定加權(quán)偏離度，

2.7 評(píng)測(cè)云發(fā)生器

將評(píng)語(yǔ)值分成七級(jí)，云模型化后可得到評(píng)測(cè)語(yǔ)的云發(fā)生器，如圖2。將評(píng)語(yǔ)值輸入云發(fā)生器，即可得到最終評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.8 課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)步驟

第一步，組織專(zhuān)家根據(jù)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)該高校教師的教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判，要求給出評(píng)價(jià)語(yǔ)言值以及對(duì)應(yīng)的區(qū)間數(shù)；

第二步，將各專(zhuān)家給出的區(qū)間數(shù)云模型化處理，并對(duì)不同專(zhuān)家針對(duì)同一評(píng)價(jià)指標(biāo)的云模型進(jìn)行綜合云計(jì)算。

第三步，根據(jù)2.4，組織專(zhuān)家對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重評(píng)分，確定各指標(biāo)的權(quán)重。

第四步，給出高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的理想值，計(jì)算綜合云重心向量以及加權(quán)偏離度。

第五步，將評(píng)語(yǔ)值p=1+輸入評(píng)測(cè)云發(fā)生器之后，根據(jù)激活的云對(duì)象，得出最終的課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)判結(jié)果。

3 實(shí)例計(jì)算

以某位高校教師教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)為例。根據(jù)2.8，由專(zhuān)家組評(píng)估，得到該教師課堂教學(xué)質(zhì)量綜合云模型數(shù)據(jù)，如表2。

表2 某教師課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)各指標(biāo)綜合云模型數(shù)字特征

根據(jù)2.4可得權(quán)重向量為w=[0.14 0.12 0.13 0.13 0.16 0.12 0.10 0.10]T。根據(jù)式（4）計(jì)算云重心向量G'=（0.1148 0.1020 0.0975 0.10010 0.1424 0.0888 0.0850 0.0650）。根據(jù)課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可知，各指標(biāo)均為效益型指標(biāo)，因此理想狀態(tài)向量理想云重心向量為0.08).由式（5）計(jì)算可知 。將輸入圖2的云發(fā)生器模型，將激活“較好”和“好”兩個(gè)對(duì)象，更偏向于“好”。則該教師課堂教學(xué)質(zhì)量最終評(píng)價(jià)結(jié)果為好。

4 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)合理的課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)于正確引導(dǎo)教師的教學(xué)改革，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，具有重要作用。本文主要開(kāi)展了以下工作：①針對(duì)高校課堂教學(xué)的特點(diǎn)，給出了高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；②運(yùn)用云模型理論，將各評(píng)判值區(qū)間轉(zhuǎn)換成云模型，并利用綜合云運(yùn)算法則，將評(píng)判值融合；③綜合粗糙集的權(quán)重確定法，給出一種新的基于云重心的課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，使得高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)更科學(xué)合理。最后給出計(jì)算實(shí)例，證明了此種評(píng)價(jià)方法的有效性和合理性。