本科生學業評價信息系統的研究與設計

【摘要】研究和設計了基于校園網絡評價和監控高校本科生課業學習效度，開展評議和紀實相結合的網上素質測評，為高校教學管理部門提供決策參考信息，對建立本科生學業評價及監控激勵機制，保障高校本科教學質量具有現實意義。

【關鍵詞】網絡評價；學業評價；素質測評；輔助決策

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097 (2008) 06—0093—05

一 引言

抓好本科教學工作，提高人才培養質量，建立有效的本科生學業評價及監控激勵機制是保障高校教學質量的重要步驟。隨著教育信息化進程的不斷推進，基于網絡的教育教學管理信息系統得以普遍應用，如何采用計算機技術、網絡技術評價傳統教學中學生學習的質量，如何開展網上素質測評，是網絡教學管理中的一個重要問題。研究和設計本科生學業評價信息系統，基于校園網絡對本科生的學習成績和各類表現信息進行收集、過濾、統計、挖掘和評價，反饋出許多非常有價值的信息，為管理部門提供決策參考，對調整培養方案、教改思路，提高人才培養質量有著極為現實的意義。

二 本科生學業評價內涵

學生學業評價一般指“Achievement Assessment” [1]，其核心內容是課業學習的評價，主要體現在學業成績和學習成果的評價。但學業評價的內容不等同于課業學習評價，非課業學習的評價，如學生思想品德，素質表現等也應是學業評價關注內容。

從本科生培養特點分析，高等學校本科教育是立校之本，本科生培養更注重群體的教育、教學。因此本科生學業評價應從個體學生和群體學生兩個角度開展。關注個體學生學業發展的過程，從不同班級、不同年級、不同專業等多角度分析挖掘群體學生的學習質量，監控人才培養質量，為高校教學管理部門提供決策信息，促進高校教學質量的監控與改革。

三 系統總體設計思路

基于校園網絡研究和設計針對本科生學習質量評價的網絡信息系統，應解決三個關鍵問題，一是從個體角度評價學生課業學習，研究如何跟蹤分析個體學生學習成績的發展變化，并運用“檔案袋”采集個體學生學習成果開展質性評價。

二是從群體角度評價學生課業學習，研究點在課業成績上，由于高校教務管理系統不斷完善，教務系統中存儲了大量的學生成績歷史數據，這為數據挖掘和輔助決策提供了基礎。但隨著本科教學規模的擴大，教務管理人員以及任課教師很難直接根據學生成績數據的分布找出內在的規律，發現隱藏在成績中的規律信息。因此挖掘群體學生課業成績內在規律具有重要的研究價值與實踐意義。

三是如何開展非課業學習評價，從科學的角度分析，學生品德、素質難以完全量化，它的某些內涵也是模糊的。調研目前高校開展學生素質測評現狀，主要是對大學生綜合素質指標體系的研究，建立網上題庫、通過填寫自陳量表評價學生素質內隱性特征。因此，建立基于網絡的指標量表發布、填寫、統計、查詢系統可以有效幫助高校開展學生素質測評工作，但單從指標定量分析難以有效評價學生素質現狀，對學生非課業學習成效的評價應建立在科學、全面搜集、整理、分析學生信息基礎上?；谛@網采集和用戶輸入，可以獲得學生大量信息，但這些數據能否客觀反映學生的素質、信息是否真實可靠，如何保證數據元的客觀有效，這是系統設計需要解決的難點。

本文從本科生學業評價內涵出發，針對以上三個問題，以評價學生課業學習效果為研究重點，應用數理統計方法對成績統計開展多角度多層次的研究，并提出了評議和紀實相結合，結果和過程并重的網上學生非課業學習評價系統的設計思路。

四 個體學生課業學習跟蹤分析

個體學生課業學習包括課業成績和學習成果，系統隨時采集學生學習各個階段的成績和學習成果，分析學生成績的優劣程度和變化規律，把個體學生成績的各種統計結果和學習成果存入檔案袋中，以個人方式長期、有目的、有計劃展現學生在校期間的課業學習績效，達到對個體學生成績跟蹤分析和學習成果的展示。跟蹤分析學生成績和展示學習成果的設計思路如圖1：

采集學生成績分為兩個方面：采集學生專業課程成績，還要采集實踐訓練方面的成績，包括實驗課程、實習、課程設計、畢業設計、學科競賽、英語等級考試及計算機等級考試等，從而更全面的反映學生學習效度。

從橫向和縱向兩個角度分析學生學習效果。橫向比較分析是對個體學生課程成績某一學年學期的學習成績的效度分析，具體分為：學生課程成績統計報表、課程Z標準分數輪廓圖、課程成績優劣分析?？v向比較分析是對個體學生從入學以來，甚至到畢業的學習效果的比較分析，具體分為：歷史成績單、歷史成績統計圖、年級（班級）排名變化、課程成績優劣分析。

分析學生所學課程中成績優劣情況，找出學生課程學習中“亮點”和“異常點”。追蹤學生成績在群體中的位置變化，以學年為單位繪制排名變化折線圖，可以看到學生成績排名整體變化趨勢。通過課程Z標準分數輪廓圖分析學生各科總體水平和學科發展趨勢[2]，標準分數既考慮了每門課程不同分值與其各自平均數的差異，又用其標準差作為統一單位，因此用標準分數衡量學生成績的優異比較科學。

例如個體學生所修七門課程原始分數與Z標準分如表1，可生成Z標準分數輪廓圖如圖2：

圖2橫軸表示課程，縱軸表示Z標準分數，橫線表示Z平均分，由圖可以分析學生總體各科水平及各課程的成績差異。還可繪制多個學生的Z標準分數圖，通過圖形對學生成績進行比較和歸類。

學生檔案的基本項目是由管理員來設置和管理，學生本人可以添加新的項目，并對新添加的項目進行管理。家長、教師、同學在權限范圍內可以訪問相應的欄目，并可發表評價，學生對評價進行管理。通過學生檔案跟蹤匯集學生學習信息，促進學生自我反思，自我進步，自我調整學習狀況。

五 群體學生成績輔助決策分析

調研文獻和高校教務管理部門的需求，選擇了多項研究主題，針對主題挖掘成績內在信息并構建數學模型。本文重點闡述學生成績落后狀況分析，平均學分績點和學位授予率關系研究，學生學習類型差異分析。

1 學生成績落后狀況分析

導致學生落后的原因錯綜復雜，通過調研目前各高校評價落后學生所采用的指標，從課業成績角度可歸納為三個指標（C，B，L）：平均學分績點（C），不及格門次(B)，重修重考門次(L)。平均學分績點用于評定學生成績的總體水平，學生成績排名依據該指標，后兩個指標最能體現學生成績的落后程度，這三項指標構成了決策分析目標。

設計思路是系統依據這三個指標值篩選落后學生，并跟蹤分析落后學生成績，發送預警信息進入學生成績檔案，從而幫助教師針對不同情況對學生加以特別指導。

篩選方法是用戶選擇專業，輸入系統定義的三個指標的數值（Chigh，Bhigh，Lhigh），即用戶確定低于這三個指標數值可認為是成績落后學生，系統會自動從成績統計結果表中計算指標最低數值（Clow，Blow，Llow），并選出不超過三個指標（Chigh，Bhigh，Lhigh）的數據記錄集，記錄集按年級分組，形式如表2：

其中，Ci 為第i個學生的平均學分績點，顯然，minD越小，表示學生的落后程度離用戶設定值近，落后相對程度好一些。系統篩選結果是以年級分組，并生成同一專業各年級落后學生人數比率條形圖。

2 平均學分績點和學位授予率關系[3]

績點是衡量學位獲得的主要標準，只有當學生的的績點，一般按平均學分績點計算，超過本校規定的值才能取得學位，學位授予率即獲得學位的學生數與學生總數的比率。因此，平均學分績點和學位授予率兩個指標能夠反映出畢業學生的學習質量。

用Xij表示第i個專業第j個平均學分績點，Yij表示第i個專業對應第j個平均學分績點的學位授予率，可生成同一專業各個年級的變量關系曲線圖，如圖3是某大學計算機系2001級和2002級曲線圖：

通過該曲線圖可直觀的看出各畢業年級學生平均學分績點和學位授予率的關系。進一步研究這兩個變量的相互依賴的關系，可挖掘教務系統數據庫中全校所有專業的學生平均學分績點數據，計算各專業平均學分績點和所對應的學位授予率數據記錄集，記錄集形式如表3：

運用一元非線性回歸分析方法對數據記錄集進行數據分析，研究這兩個變量的回歸關系方程，建立了各個專業的回歸方程，全?？傮w的回歸方程，系統依據回歸方程進行學位授予率的預測，控制學校各個專業的學位授予率，從而實現了對學生畢業質量有效的監控，為高校教學管理部門提供決策信息。

3 學生學習類型差異分析

由于不同學生對不同課程的偏愛和努力程度等因素，導致不同學生的課程成績優劣的差異，這種差異可以通過考試成績求得學生間關聯性來體現。以同一年級學生或同一班級學生為研究對象，運用聚類分析方法對研究對象進行類劃分，并對各個類進行分析研究，即運用關聯分析方法挖掘某一類的學生和課程類型的關聯性，目的是分析這一類學生哪些課程成績更優秀，哪些課程成績落后，該類學生中哪些學生成績更加優秀，從而清晰展現各個類內學生的學習特點和學習動態，為教學管理部門提供學生學習情況的決策信息，便于針對學生間存在的學習動態信息作出有效的管理和教學指導方案。

系統設計采取K-Means聚類分析方法是應用最廣泛的聚類算法之一，它是一種已知聚類類別數的基于劃分聚類算法[4][5]。

用戶選擇班級或年級、所修課程、填寫聚類數，系統自動對學生群體進行類劃分，并計算各個類的指標中心值，即用戶選擇的所修課程成績在該類中的均值，對各課程均值再次求均值，即為綜合分數，通過該綜合分數能區分各個類的成績的總體水平。并顯示統計報表和各個類中心折線圖。

圖4顯示某一類學生18門課程的學習動態，橫軸表示該類18門課程，縱軸表示18課程成績在該類中的均值，橫線表示這18門課程成績的綜合分數。通過折線圖可以直觀的看出該類學生各門課程成績的差異。進一步對課程進行文、理、工或專業基礎、專業必修等類型劃分，可以分析該類學生各類學科的學習差異程度。通過對照各個類的統計報表和類中心曲線圖，可對比分析不同類的學習特點。

六 學生素質評議與紀實信息管理

高等院校本科生素質測評是一項復雜的系統，它存在許多相互影響的因素，且各因素之間關系復雜，這種不確定性和不精確性導致素質測評的模糊性，因此對學生素質測評應遵循以下設計原則：

評議和紀實相結合，素質測評指標不可能評估學生的所有方面，對可以通過事實充分證明的素質側面，可只記錄事實，對要通過主觀判斷給予評估的重要素質側面，則通過評估得到結論；

對學生素質的指標評議應采用模糊數學推理機制，基于模糊綜合評判對學生素質做出合理的評估；

注重定量與定性相結合，結果和過程并重，自評與互評相結合，發揮測評過程、結果的激勵和發展作用；

基于網絡開展學生非課業學習效度評價即網上素質測評系統的設計思路如圖5：

網上指標問卷發布系統，目前從設計到技術實現都比較成熟，研究的關鍵問題是系統回收量表的統計分析，包括評估指標統計和指標統計結果（也稱為評估結果）的統計。

對學生素質評估指標分析、處理和表示方法上，應采用模糊數學普通矩陣運算法進行合成運算，獲得評估的量化結果[6]。對于定量評估結果，既可以定量表示，也可以用介于定量和定性之間的較為模糊的等級區域的文字表示，如優、良、中、合格等。對于評估者的主觀評語，將以原貌反饋給學生。

對評估結果的數據處理包括：個體評估結果、班級評估結果、評估項目對比分析。班級評估結果包括學生評估量化結果在班級中的排名，系統支持自定義輸出排名在班級前或后的學生名單。評估項目對比分析，例如按評估指標的各一級項目對比分析表如表4：

構建網絡學生紀實信息庫，跟蹤學生在校期間的學習、成長的表現，研究的關鍵問題是確定紀實信息的采集方案，確保數據源的安全性。紀實信息的采集分為兩種方式：一是直接采集校園網絡系統，從校內信息系統獲得學生信息具有權威性，這部分信息定期更新并標明學校部門認證信息和更新日期，以確保信息的正確性和實效性。二是開放采集，即系統設置紀實信息錄入的開始時間和結束時間，在該段時間內，學生依據系統給出的紀實項目和要求提交自己的紀實信息，同時可以查詢學生已經提交的紀實信息，并可發表評議，從而實現網上學生相互監督。相關部門派專門教師進入審核模塊進行審核，審核通過的紀實信息才能入庫，入庫的紀實信息只能查詢，只有管理員有修改權限。

對于紀實信息錄入，要確保數據源頭的安全，通過權限分配的辦法，將數據的錄入權限、審批權限和維護權限相分離，進行分層管理，并在網上公示紀實信息，開展多主體的評議監督，確保入庫數據的正確。

基于學生信息庫可開展信息查詢、網絡互評、學生綜合評優和各類單項評優。對于如何更好的利用學生紀實信息，如何界定紀實信息收集的內容和收集頻率，其實質還是評價標準的問題，需要今后深入研究。

七 結論

基于校園網絡開展本科生學業評價是個復雜的系統工程，在研究過程中由于數據來源的可靠性及數據的廣度和深度的限制，系統只是采集教務管理系統中成績，構建了以原始成績和成績統計結果為事實表的多維數據庫，對學生成績進行了深入的分析和挖掘。本文還研究和設計了評議和紀實相結合的網上素質測評系統。對于構建學生信息倉庫，并基于數據倉庫構建評估決策系統將是今后深入研究的方向。

參考文獻

[1]鄭艷芳 20世紀90年代以來美國基礎教育學生學業評價研究[D].廣州:華南師范大學，2005.

[2]王學蘭，關于評價考試成績方法的探討[J]，考試研究，1998.

[3]徐薇，基于數據挖掘的成績分析與輔助管理[J]，鞍山師范學院學報， 2005.

[4]王學蘭，關于評價考試成績方法的探討[J]，考試研究，1998.

[5]Algorithm AS 136:A $K$_ Means Clustering Algorithm J.A.Hartigan ; M.A.Wong : Applied Statistics， Vol.28， No.1 (1979)， 100-108.

[6]尹世群 基于模糊綜合評判推理的學生素質評價系統設計與實現[J]，計算機應用，2002.