基于改進(jìn)變權(quán)物元可拓模型的高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價

唐磊 張沙

（楚雄師范學(xué)院體育與健康學(xué)院，云南楚雄 675000）

為了積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)＋教育”發(fā)展，加快我國教育現(xiàn)代化和教育強(qiáng)國建設(shè)，2018 年教育部研究制定了“教育信息化2.0 行動計劃”，行動計劃的實施對當(dāng)前高校體育教學(xué)提出了新目標(biāo)。通過調(diào)查研究，在教育信息化1.0 階段，高校體育教師信息技術(shù)應(yīng)用能力得到較大幅度提升，基本達(dá)到在體育教學(xué)中具備操作使用信息化工具的能力。雖然在1.0階段高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)得到較大程度的提升，但值得注意的是，當(dāng)今高校體育教學(xué)工作具有較強(qiáng)的情境性和技術(shù)屬性，由于教育發(fā)展水平地域差異化嚴(yán)重，不同地域的高校體育教學(xué)工作情景也不相同，對體育教師數(shù)字化教學(xué)要求也存在較大差異。因此，在教育信息化2.0 階段，研究高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)并提出相應(yīng)改進(jìn)措施具有重要意義。

近幾年，數(shù)字素養(yǎng)的研究在國外已成為熱門，如Ramirez-Montoya M S 等人認(rèn)為：構(gòu)建優(yōu)質(zhì)課堂實踐知識的關(guān)鍵因素在于教師的數(shù)字素養(yǎng)，并且教師的數(shù)字素養(yǎng)能夠引導(dǎo)幫助學(xué)生提升自主學(xué)習(xí)能力[1]。Al－Qallaf C L 等人則是通過對學(xué)生英語學(xué)習(xí)效果為研究對象，探究教師數(shù)字素養(yǎng)和數(shù)字教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生英語學(xué)習(xí)效果的影響，發(fā)現(xiàn)通過數(shù)字化教學(xué)可以有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，同時也發(fā)現(xiàn)了熱衷于信息化教學(xué)的教師，在信息化教學(xué)過程中存在的問題[2]。隨著“數(shù)字素養(yǎng)”成為熱門話題，我國學(xué)者也對教師數(shù)字素養(yǎng)進(jìn)行研究，張靜等人通過對國外高校數(shù)字素養(yǎng)教育實踐進(jìn)行梳理[3]；許歡等人通過對美國、歐洲、日本和中國數(shù)字素養(yǎng)培養(yǎng)模式進(jìn)行分析[4]；李春卉以英國高校圖書館數(shù)字素養(yǎng)教育實踐為研究對象[5]。由此可以看出，數(shù)字素養(yǎng)在國外已經(jīng)成為高等教育的重要內(nèi)容，但目前的研究主要集中在數(shù)字素養(yǎng)對學(xué)生的促進(jìn)作用，對教師數(shù)字素養(yǎng)的評價及提升措施研究較少。

從當(dāng)前我國學(xué)者們常用的評價方法來看：主要采用層次分析法（AHP）、模糊綜合評價法、灰關(guān)聯(lián)分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等評價方法，通過對這些研究方法的整理分析發(fā)現(xiàn)，這些評價方法忽略了指標(biāo)內(nèi)部差異會對評價結(jié)果產(chǎn)生影響。高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價是一個多層次、多指標(biāo)的復(fù)雜分析評價，指標(biāo)涵蓋了定性指標(biāo)與定量指標(biāo)，因此采用的評價方法需要具備客觀性及可操作性原則。變權(quán)理論是一種動態(tài)模型方法，可以有效的解決常權(quán)權(quán)重對實際決策結(jié)果的極端偏向影響，該理論強(qiáng)調(diào)指標(biāo)權(quán)重是隨著實際取值狀態(tài)變化而變化[6]。可拓學(xué)是通過對事物的拓展屬性進(jìn)行研究，找尋出事物拓展的可能性，從而用于處理矛盾問題[7]。針對數(shù)字素養(yǎng)評價的系統(tǒng)性、復(fù)雜性，本文采用變權(quán)理論賦予各評價指標(biāo)動態(tài)權(quán)重，在傳統(tǒng)的物元可拓模型基礎(chǔ)上引入貼近度函數(shù)來提升評價結(jié)果的精準(zhǔn)度，最后通過對評價指標(biāo)的敏感性分析找尋出影響高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價的關(guān)鍵因素，以期為各高校體育教育管理者提供決策參考。

1 高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價物元模型的構(gòu)建

物元可拓模型是在物元理論與可拓理論的基礎(chǔ)上，通過計算待評物元與評價等級的隸屬度來確定等級。根據(jù)物元可拓模型的特點(diǎn)可以為高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價方法的選擇提供借鑒。傳統(tǒng)物元可拓模型的指標(biāo)權(quán)重確定多采用層次分析法，其賦權(quán)變動較大，主觀性較強(qiáng)的特點(diǎn)對評價的客觀性和準(zhǔn)確性有較大影響；其次，傳統(tǒng)物元可拓模型的評價方法類似于模糊綜合評價法，通過最大隸屬度原則來確定評價等級，但最大隸屬度原則采用近似處理的方式會忽略某些信息，從而對評價結(jié)果的精度產(chǎn)生一定的影響。因此，本文應(yīng)用變權(quán)理論計算高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)的權(quán)重，采用貼近度函數(shù)來替代最大隸屬度原則，從而提高評價結(jié)果的精準(zhǔn)度。

1.1 確定待評物元

高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價體系中有n 個指標(biāo)，分別用C1，C2，C3，……Cn表示，并根據(jù)物元理論建立競爭力評價物元模型為：

其中，P0表示高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價所屬的評價等級，vm表示P0關(guān)于教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)Cm的量，即各指標(biāo)收集的具體數(shù)據(jù)。

1.2 確定經(jīng)典域和節(jié)域

根據(jù)可拓學(xué)物元理論，構(gòu)建高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價經(jīng)典域與節(jié)域模型如下：

在模型建立的基礎(chǔ)上確定經(jīng)典域，將高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)劃分為i個等級（i=1,2，…m），其中Ri表示第i個評價等級的體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)物元模型，Pi表示第i個評價等級數(shù)字素養(yǎng)評價效果，Vij分別為Pi關(guān)于Cj所規(guī)定的量值范圍，即體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價各等級關(guān)于對應(yīng)的評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)范圍。

根據(jù)節(jié)域定義可知，競爭力各指標(biāo)節(jié)域表示個指標(biāo)所允許的取值范圍。

其中，Rp表示數(shù)字素養(yǎng)評價物元模型的節(jié)域，Np表示數(shù)字素養(yǎng)的全體指標(biāo)等級，Vpj=（apj，bpj）表示Np中指標(biāo)Cj取值的允許范圍。

1.3 權(quán)重確定

變權(quán)理論是一種動態(tài)模型方法，該理論認(rèn)為：在進(jìn)行系統(tǒng)評價過程中評價因素的權(quán)衡都應(yīng)該根據(jù)不同空間位置和時間變化進(jìn)行動態(tài)調(diào)整[6]，從而更好地體現(xiàn)權(quán)重的本質(zhì)屬性，從而避免主觀因素對賦權(quán)時的影響。本文構(gòu)建變權(quán)綜合模型來確定數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)權(quán)重，模型簡述如下：

假設(shè)X=（x1，x2，…，xn）為評價指標(biāo)的狀態(tài)變量，W=（w1，w2，…，wn）為評價指標(biāo)的常權(quán)變量，S(X)=（S1(X)，S2(X)，…，Sn(X)）為評價指標(biāo)的狀態(tài)變權(quán)變量。則評價指標(biāo)的變權(quán)向量W(X)=（W1(X)，W2(X)，…，Wn(X)）可以將常權(quán)變量與狀態(tài)變權(quán)變量進(jìn)行歸一化后采用阿達(dá)瑪乘積來表示，即：

其中，dimax=max{|vm-apj|,|bpj-vm|}；

dimin=min{|vm-apj|,|bpj-vm|}，vm為待評對象第m 個指標(biāo)的實測值，apj和bpj分別表示該指標(biāo)對應(yīng)節(jié)域的上限和下限。

1.4 計算貼近度函數(shù)值

由于傳統(tǒng)物元可拓模型采用最大隸屬度準(zhǔn)則來確定評價等級存在一定的局限性，最大隸屬度并不能全面反映待評物元自身的模糊性，因此，通過引入貼近度函數(shù)來代替最大隸屬度準(zhǔn)則，貼近度能夠衡量兩個模糊集之間的貼近程度，可以提高評價等級判斷的精度。公式如下所示：

其中，N表示貼近度，Wi表示各指標(biāo)的權(quán)重，D表示距離。根據(jù)公式（6）可以得到，待評物元對應(yīng)不同等級的貼近度函數(shù)可以表示為：

上述公式中，Dj(vi)表示待評物元與經(jīng)典域之間的距離；vi表示調(diào)查統(tǒng)計值；aij和bij分別表示經(jīng)典域中各指標(biāo)的上限和下限值；n表示評價指標(biāo)的個數(shù)。

1.5 待評物元等級評定

參照已有的體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價等級標(biāo)準(zhǔn)，通過貼近度函數(shù)計算出對應(yīng)評價等級下實測值的貼近度。若貼近度存在Nj(p0)=max{Nj(p0)}，則體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價等級為該等級。

為了進(jìn)一步準(zhǔn)確地反映高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價所屬等級的趨向程度，通過計算待評的等級變量特征值J*，計算公式如下：

其中：

2 高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)體系建立

高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價是一個復(fù)雜的過程，本文以公民素質(zhì)素養(yǎng)評價體系（歐盟數(shù)字素養(yǎng)框架DigComp 2.1）和高校體育教師數(shù)字化教學(xué)作為研究基礎(chǔ)，并遵循指標(biāo)體系設(shè)計原則：（1）全面性原則。體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)的選取應(yīng)能夠充分反映數(shù)字化教育能力；（2）可行性原則。指標(biāo)體系的設(shè)計應(yīng)避免目標(biāo)層過大、層次過多、指標(biāo)過細(xì)等不利于數(shù)據(jù)的收集、整理、分析；（3）可獲性原則。在評價過程中需要大量的數(shù)據(jù)，為確保評價等級的準(zhǔn)確性，在設(shè)計評價指標(biāo)時應(yīng)考慮數(shù)據(jù)收集的難易程度。

通過文獻(xiàn)的收集整理發(fā)現(xiàn)，近幾年關(guān)于數(shù)字素養(yǎng)的研究成為熱門，2014 年P(guān)unie 等人從信息、交流、安全、問題解決和內(nèi)容創(chuàng)造五個方面對數(shù)字素養(yǎng)進(jìn)行研究[8]；2016 年新媒體聯(lián)盟（New Media Consortium，簡稱NMC）從通識素養(yǎng)、創(chuàng)新素養(yǎng)和跨學(xué)科素養(yǎng)三個維度來構(gòu)建數(shù)字素養(yǎng)框架[9]；歐盟于2017 年推出的數(shù)字素養(yǎng)框架DigComp 2.1，該框架從信息域、交流域、內(nèi)容創(chuàng)建域、安全意識域和問題解決域五個方面來構(gòu)建的[10]。從數(shù)字素養(yǎng)的研究可以看出，近幾年國外學(xué)者針對數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)體系進(jìn)行了研究，我國學(xué)者也對此展開研究，2015 年王杰對中小學(xué)教師數(shù)字素養(yǎng)評價體系進(jìn)行構(gòu)建[11]；2019 年楊爽等人構(gòu)建了高校教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)體系[12]。綜合分析數(shù)字素養(yǎng)相關(guān)研究可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)者們普遍從認(rèn)知、實踐、思維等方面展開，維度所涵蓋的范圍也比較廣，但是結(jié)合教師教學(xué)特點(diǎn)的研究相對較少?；趯ξ墨I(xiàn)的梳理和分析，并結(jié)合體育教師的角色特征和數(shù)字化教學(xué)特點(diǎn)，在高校教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)的基礎(chǔ)上對部分指標(biāo)進(jìn)行修正，根據(jù)評價體系設(shè)計原則構(gòu)建高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)體系。該評價體系由5 個維度組成，分別為數(shù)字媒體使用、數(shù)字信息管理、數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)建、數(shù)字群組構(gòu)建和數(shù)字安全辨別。

3 高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價的物元模型實證研究

3.1 經(jīng)典域的確定

通過參照各類評價標(biāo)準(zhǔn)值，將數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)劃分為5 個等級，分別為：Ⅰ（優(yōu)秀）、Ⅱ（良好）、Ⅲ（一般）、Ⅳ（較差）Ⅴ（差），并根據(jù)各指標(biāo)描述確定評價指標(biāo)的經(jīng)典域，由于部分指標(biāo)為定性指標(biāo)，通過參考定性評價與定量評價轉(zhuǎn)換方法，并咨詢相關(guān)專家，將本次數(shù)字素養(yǎng)各項能力評價的等級對應(yīng)區(qū)間設(shè)置為優(yōu)秀[90，100）、良好[80，90）、一般[70，80）、較差[60，70）、差[0，60），另外，定量指標(biāo)可根據(jù)原始調(diào)查數(shù)據(jù)直接進(jìn)行計算，具體如表1 所示：

表1 高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)及經(jīng)典域

3.2 各評價指標(biāo)權(quán)重確定

通過對四個不同地區(qū)高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)的調(diào)查，為了保證此次調(diào)查具有代表性，在西北地區(qū)、北方地區(qū)、南方地區(qū)、青藏地區(qū)四個區(qū)域各選擇四所高校，且所選的高校在辦學(xué)條件及排名十分相近，其中西北地區(qū)（A 區(qū)）、北方地區(qū)（B 區(qū)）、南方地區(qū)（C 區(qū)）、青藏地區(qū)（D 區(qū)）。運(yùn)用變權(quán)理論，將實測值代入改進(jìn)后的權(quán)重計算公式（5）中，即可得到4 個區(qū)域高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)所對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，如表2 所示。

表2 高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

3.3 計算待評物元與經(jīng)典域之間的距離

依據(jù)公示（8）計算待評物元與經(jīng)典域之間的距離，得到四個區(qū)域高校調(diào)查后各指標(biāo)數(shù)據(jù)的平均值與經(jīng)典域之間的距離Dj(vi)。因篇幅有限，僅展示（A 區(qū)）中C1指標(biāo)的計算過程如下：

3.4 計算等級變量特征值及等級評定

根據(jù)公式（7）及各指標(biāo)權(quán)重計算出4 個區(qū)域高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價與不同評價等級變量之間的貼近度，為了進(jìn)一步準(zhǔn)確地反映高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價所屬評價等級的趨向程度，利用公式（9）、（10）、（11）計算評價等級變量特征值。通過貼近度和特征值分別確定了4 個區(qū)域高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價等級和排序。

由表3 可知，A 區(qū)和D 區(qū)體育教師數(shù)字素養(yǎng)等評價等級為Ⅳ級（較差），B 區(qū)和C 區(qū)體育教師數(shù)字素養(yǎng)等評價等級為Ⅱ級（良好）。通過觀察特征值的大小，特征值越小，代表評價結(jié)果越貼近上一等級評價，因此可以得到4 個區(qū)域高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價等級排序結(jié)果為：B>C>A>D，這一結(jié)果符合各地區(qū)教師教育發(fā)展程度，由此可見，模型評價結(jié)果符合實際情況，驗證了本方法的合理性。

表3 高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價等級變量特征值及評價等級

3.5 高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價結(jié)果靈敏性分析

為了深入分析構(gòu)建的高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價體系中17 個指標(biāo)對評價結(jié)果的影響程度，從而找尋出影響評價結(jié)果的關(guān)鍵因素，本研究通過引入靈敏性分析，對B 區(qū)的各評價指標(biāo)進(jìn)行靈敏性分析，觀察B 區(qū)各評價指標(biāo)實測值變化時，該評價指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的變化。具體實施過程為：首先對17 個指標(biāo)中的某一個指標(biāo)實測值進(jìn)行單因素變化，變化幅度為-40%～40%，其他指標(biāo)的實測值固定不變，然后運(yùn)用變權(quán)理論，將變化后的實測值代入改進(jìn)后的權(quán)重計算公式（5）中計算出權(quán)重系數(shù)，從而確定隨指標(biāo)實測值變化時權(quán)重系數(shù)的變動情況，本文為了簡化圖示，采用個指標(biāo)權(quán)重的變化幅度占比和權(quán)重系數(shù)平均值進(jìn)行比較分析。

如圖1 所示，各評價指標(biāo)權(quán)重平均值為0.0588，各指標(biāo)權(quán)重變動幅度占比曲線波動較大，體現(xiàn)了各評價指標(biāo)對評價結(jié)果的主動參與作用，其中變動幅度占比最大的指標(biāo)是C4為0.089，變動幅度占比最小的指標(biāo)是C6為0.027，權(quán)重變動幅度占比大于平均值的指標(biāo)有C1，C3，C4，C5，C8，C9，C10，C11，C12，C14。根據(jù)上述分析權(quán)重的方法對等級變量特征值進(jìn)行分析，通過對各指標(biāo)實測值進(jìn)行單因素變化，得到對應(yīng)等級變量特征值的變化幅度，見圖2、圖3。

圖1 評價指標(biāo)權(quán)重變動幅度占比

圖2 指標(biāo)C1～C8的特征值變化幅度

圖3 指標(biāo)C9～C17的特征值變化幅度

如圖2、圖3 所示，在各指標(biāo)實測值進(jìn)行單因素變化時，B 區(qū)的評價等級特征值變化范圍是2.36187～2.41586，變化幅度較小，說明單個指標(biāo)實測值的變化不會改變高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價的綜合評價等級。從圖2 來看，指標(biāo)C1～C8中除了C6指標(biāo)外，其余指標(biāo)的實測值增大時，等級變量特征值呈現(xiàn)遞減趨勢，其中C3、C4、C5、C8四個指標(biāo)的實測值逐漸變大時，對應(yīng)的等級變量特征值變化幅度最大；從圖3來看，指標(biāo)C9～C17中除了C15和C17之外，其余指標(biāo)的實測值增大時，等級變量特征值呈現(xiàn)遞減趨勢，其中C9、C12、C14三個指標(biāo)的實測值逐漸增大時，對應(yīng)的等級變量特征值變化幅度最大。通過結(jié)合前面的評價指標(biāo)權(quán)重變動幅度占比圖（圖1），取交集，從而得到權(quán)重和特征值變化明顯的關(guān)鍵因素分別為C3、C4、C5、C9、C12、C14。

4 結(jié)論

通過計算待評物元與不評價等級之間的貼近度，確定了4 所高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價等級，根據(jù)等級變量特征值對評價等級進(jìn)行排序，從結(jié)果來看，“北方地區(qū)”高校體育教師素養(yǎng)評價結(jié)果最好，“南方地區(qū)”次之，兩個區(qū)域高校的評價等級均為Ⅱ級“良好”，“西北地區(qū)”和“青藏地區(qū)”的評價等級為Ⅳ級“較差”，其中“西北地區(qū)”優(yōu)于“青藏地區(qū)”。

根據(jù)靈敏性分析發(fā)現(xiàn)，影響高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價結(jié)果的關(guān)鍵因素分別為：運(yùn)動APP 使用情況、網(wǎng)絡(luò)授課情況、教學(xué)信息檢索能力、數(shù)字教學(xué)課程創(chuàng)建、家校溝通群構(gòu)建、數(shù)字問題解決能力。這些關(guān)鍵因素主要集中在數(shù)字化教學(xué)課堂實施過程中，說明此次調(diào)查對象對教師數(shù)字素養(yǎng)的評價主要集中與教師教學(xué)過程中使用數(shù)字化手段的能力，調(diào)查結(jié)果能夠很好的反映體育教師教學(xué)中數(shù)字手段應(yīng)用能力。

通過利用改進(jìn)變權(quán)物元模型對高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價，進(jìn)一步證實了變權(quán)理論能夠有效地減弱部分指標(biāo)對權(quán)重的影響，評價的各指標(biāo)具備一定的均衡性，使得評價過程具有較好的客觀性和可操作性。同時，本研究豐富了高校體育教師數(shù)字素養(yǎng)評價的指標(biāo)體系和評價方法，教育信息化建設(shè)提供學(xué)術(shù)參考，后續(xù)可加強(qiáng)對體育教師數(shù)字化教學(xué)手段指標(biāo)的研究，為推進(jìn)教育信息化進(jìn)程中提升體育教師數(shù)字化教學(xué)勝任力提供更加科學(xué)有效的決策依據(jù)。