統計過程控制在高校教學過程監控中的應用

[摘 要]統計過程控制(SPC)是一種借助數理統計方法的過程控制工具。它對產品的生產過程進行分析評價，根據反饋信息及時發現系統性因素出現的征兆，并采取措施消除其影響，以達到控制質量的目的。文章通過將統計過程控制方法應用于高等學校課堂教學質量監控，對影響教學質量的諸要素進行檢測和調節，并能夠對異常情況進行預警，有效地將原有的評價體系從結果分析轉向過程控制，提高了高等學校教學質量。

[關鍵詞] 高校教學過程 統計過程控制 監測監控

基金項目：陜西教育學院科研基金項目（項目編號：11KJ025）。

引 言

2001年 3 月 15 日，我國政府頒布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十個五年計劃綱要》提出，2005 年“高等教育毛入學率力爭達到 15%左右”[1]，我國將跨入大眾高等教育階段。在實際過程中，我國高校連年擴招，招生人數急劇增加，高等教育的毛入學率已由1998 年的 9.8% 提高到 2004 年的19%，進入了國際通行的大眾化階段[2]。在此背景下，高等教育“量”的擴張與“質”的保障如何有效地統一，已成為我國高等教育界研究的重點。切實提高教學質量將是各高校各項措施的出發點和落腳點，而教學評價作為衡量教學質量一種基本手段，逐步得到了許多高校的重視并陸續采用。

教學是一個長期的過程，這種教學過程與企業制造產品的過程有許多相似之處。具體說就是學生對專業知識從未知到已知的過程，這個過程包括了教學準備、教學實施、教學效果測試等諸多環節。教學過程輸出的就是滿足客戶（學生、學生家長和社會）需要的“教學質量”。因此對高校教學過程的監控就像生產企業對產品質量的監控一樣，在生產過程的各個環節設置若干監控點，在產品處于半成品狀態時隨時發現問題，隨時進行調整和處理。教學過程監測的思想就是在教學過程中設置若干測評環節，對教學質量隨時進行評價，以用來監測、管控，并且做到發現問題及時糾正，保證教學質量的優質和穩定。因此，教學過程同樣可以運用SPC技術進行分析來確定其過程是否處于穩定狀態。教學過程監控如圖1所示。

SPC技術與控制圖

統計過程控制(SPC)是一種借助數理統計方法的過程控制工具。它對產品的生產過程進行分析評價，根據反饋信息及時發現系統性因素出現的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在僅受隨機性因素影響的受控狀態，以達到控制質量的目的。SPC正是利用過程波動的統計規律性對生產過程進行分析控制的。在生產過程中，僅有隨機性因素影響時，產品測量得到的特性值會服從正態分布X~N（μ，σ2），其控制圖如圖2所示，包含了正態性假定、3σ準則、小概率原理和反證法思想[3]。

UCL=μ+ 3σ，LCL=μ- 3σ，

P{μ- 3σ

利用控制圖對過程控制的目的，就需要獲取樣本數據，根據樣本數據形成的樣本點的位置及變化趨勢，參照判斷準則進行分析判斷，給出調整的方法，并對調整的樣本數據繼續進行控制圖監控，不斷完善和調整，以達到質量的持續改進。

基于SPC在教學過程質量監控系統

1.量化教學過程

授課的教師可以通過采集學生的聽課情況數據統計了解教學過程性能以及教學過程中所存在的問題。通過這些統計數據了解自己的教學水平和執教能力，可以根據過程數據的反饋情況及時調整教學環節與方法，解決教學中存在的問題改進教學過程，提高過程能力，為高質量的教學過程奠定量化基礎。利用SPC技術對指標進行量化從而實現對教學過程的動態評價和動態監控。

量化教學過程首先是在提出了教學目標的基礎上，確定度量目標，而由度量目標決定具體的度量元，通過對度量元的采集，最終形成教學評價需要的指示器。根據高校課堂教學的實際情況，高校教學質量的評價指標一般包括了定性指標和定量指標。定性指標包括教學態度、教學內容、教學方法、教學效果和師德品質等。定量指標可以認定為專業素質數據（例如考試成績）。

在定性指標集合中，本文采用了教學質量（專家用）評價指標集合和教學質量（學生用）評價指標集合。專家用評價指標集合由教學態度、教學內容、教學方法、教學效果四個部分組成，學生用評價指標集合由教學態度、教學內容、教學方法、教學效果、師德素質等五個部分組成。考慮到專家和學生的知識層次、認知能力、思維方式等方面的差別，對專家用評價指標和學生用評價指標的二級指標分別作了細化，根據側重點的不同各指標的權重值不同。以課堂教學質量（專家用）評價指標表為表1所示。

表1 課堂教學質量（專家用）評價指標表

根據采集的基礎數據，將這些數據繪制到控制曲線圖上，便可以從控制圖中反映出教師執教的能力。通過這些過程數據，可以讓教學過程表達自身的性能和異常點，隨著累積數據的增多，過程的狀態將會更加真實地展現在控制圖上。

2.利用控制圖對教學過程進行監控

本文選用了靈敏度較高的－R控制圖，并針對某高校三個學期對教師H的課堂教學質量共進行專家評價30次（第一學期10次、第二學期12次、第三學期8次），每次由5名專家評價；學生評價數據60次（第一學期20次、第二學期19次、第三學期21次），每次由5名學生評價，根據量化結果繪制出控制圖，以學生評價結果為例。

近三個學期，從學生評價的角度教師H的教學過程則出現了幾處異常。經過調查，教師H的學生評價2處得分偏低的原因一個是評價學生認為教師教學的經驗不足，課堂例題講解不夠，另一個是評價學生認為教師在課堂上與學生的互動不足。將意見反饋給教師H，用以改進工作。

由于通過－R控制圖展示了教學過程中存在的異常原因，通過對異常原因的調查和了解，解決了存在的問題并在今后的教學中避免了出現類似的情況，從而可以保證教學過程的穩定性。當教學過程穩定之后，可以通過控制圖展示的過程能力，了解與教學目標要求的能力之間的差距，改進教學方法，從而提高教學質量。

結束語

通過量化教學過程，展現教學過程中存在的異常情況，通過對異常情況的了解，排除造成過程異常的特殊原因，從而使教學過程逐步達到穩狀態。需要說明是，應用統計過程工具進行高等學校課堂教學質量評價是教學評價研究工作的一項新探索，肯定有許多有待完善的地方。而且教育研究者也應該明確，影響課堂教學質量的因素是多方面的，一些主觀因素的干擾是很難完全消除的。因此只有進一步加強教學質量評價方法的研究，培養和激勵調查人參與評價的積極性、主動性和客觀性，同時逐步改進算法，盡量做到教學質量評價過程操作性強、結果客觀公正。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國民經濟和社會發展第十個五年計劃綱要[N].中國教育報，2001-03-18.

[2]楊晨光.2004 年高等教育國際論壇舉行[N].中國教育報，2004-11-12.

[3]鐘倫燕，韓 俊，劉 紅.統計過程控制技術原理和應用[M].北京:電子工業出版社，2001.

[4]米子川，韓秀蘭.數據說話：基于統計技術的質量改進[M].北京：化學工業出版社，2009.

[5] William A. Florac， Anita D. Carleton. Measuring the Software Process[M] .New York: ADDISION-WESLEY，1999.

[6]Wheeler Donald J.. Understanding Variation-The Key to Managing Chaos[M].2nd ed. Knoxville， Tenn.: SPC Press，2000.

[7]李菊華，同毓舟. 六西格瑪工具手冊[M].上海:上海交通大學出版社，2005.

作者單位：陜西教育學院 陜西西安