基于灰色系統理論的高校教學質量評價模型研究

范巖 馬立平

[摘 要]該研究利用灰色系統理論方法，以高校教學質量作為系統輸出、教學質量評價指標作為系統輸入，建立了相應的評價模型，研制了“高校教學質量評價軟件系統”，并用該軟件系統成功實現了高校教學質量評價過程的模擬及計算。此外，還結合某高校教師教學質量評價數據進行實證分析，從軟件運行的實證數據看其效果好、精度高，為高校教學質量評價和分析提供了平臺和工具，具有廣泛的適用性。

[關鍵詞]灰色系統;評價模型;高校教學質量;系統

[中圖分類號] G645 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）02-0185-04

利用教育評價的理論方法對教育教學結果及其過程是否滿足一定質量要求進行判斷就是教學質量評價[1]。在教育教學活動中，教學設計、課堂教學、教學評價等都必不可少，其中評價是根據教育教學目標，遵循一定評價技術方法，并在正確的價值觀指導下對教師教學質量進行客觀、全面的評判。對普通本科高校教師的教學質量進行評價是一項綜合性的工作，是有目的、有計劃的教學活動，它需要系統地運用各種評價技術手段分析影響教學質量的各種因素，有針對性地持續改進教師教學質量，進而提升教育教學水平。為了能有效進行教學質量評價，我們提出了基于灰色系統理論方法構建教學質量評價模型，再結合現代計算機技術建立高校教師教學質量評價系統軟件。此軟件是在對高校教師教育教學過程進行系統分析，掌握教育教學具體實施過程、內容、方式和方法等的基礎上，利用灰色系統理論方法，以高校教師教學質量作為系統輸出、教學質量評價指標作為系統輸入，建立相應的評價模型，并用Microsoft Visual Studio為開發工具研制而成。通過實例分析表明，此軟件能有效地進行高校教育教學質量評價，具有很強的實用價值。

一、高校教學質量綜合評價指標體系的構建

確定一套科學合理的教學質量評價指標體系是教學質量評價的首要任務。國內外許多學者對教師教學質量評價指標體系進行了深入研究[2-4]，有的學者以教師教學質量評價為主，一般包括教師的工作態度、教學科研能力、具體的知識素養等一級指標，再設下一級指標[2]。有的學者以課堂教學的評價為主，一般包括教師的德育、教學態度、課堂講授能力、教學方法、教學內容等一級指標，再下設二級指標[3]。但教學過程是一個由學校、教師、教學環境、學生、教學資源等多種影響教學質量的因素組成的一個復雜的系統，各個影響因素通過相互作用及各自作用來共同影響教學質量。從教師本人角度來說，影響教學質量的有教師素質、教學態度、教學內容和教學方法。教師素質是影響教學質量好壞的重要指標，可以從教學和科研兩個主要維度來考量。教學態度直接影響課堂教學效果，可以從教師教學的基本態度和育人的基本態度兩方面來評價。教學內容主要考慮給學生“教什么”的問題，應結合具體的學科內容來進行評價。最后是教學方法，是“如何教”的問題，是教師實施教學活動的措施，也是促使教學質量提高的重要手段，導致不同教學效果的出現一定與具體的教學方法有關。從總體上講，教學方法主要包括教學具體方法、教學媒體利用和教學組織形式三個方面。我們通過總結已有教學質量評價指標體系的研究成果，結合對西南科技大學部分師生進行深入訪談和問卷調查的結果與數據，利用層次關聯分析法獲得教學質量評價指標。這些指標主要有教學方法、教學內容、教學態度、教學效果、教師基本素質和基本技能等，基本上涵蓋了教師教學質量評價的內容，在此基礎上構建了高校教學質量綜合評價指標體系（見圖1）。

二、高校教學質量評價模型及其應用

（一）高校教學質量評價模型構建

從本文所構建的高校教學質量綜合評價指標體系可以看出，由于影響教學質量的因素很多，而且各影響因素之間的關系復雜，因此可以將高校教學質量評價過程作為一個復雜的系統來模擬，即以高校教學質量作為系統輸出、教學質量評價指標作為系統輸入來研究該系統（如圖2所示）。該系統以灰色系統理論和方法為基礎，建立系統模擬的動態方程，以教學質量評價歷史數據對系統動態方程進行擬合，使該系統具備教學質量評價功能，并以經驗數據檢驗確定模型的有效性和可靠性，最后外推至將來，使建立的系統有著獨立的預測評價分析功能。而建立的具有輸入輸出關系的系統可通過各評價指標數值和教學質量評價結果分析來弄清影響教學質量的原因，并進行有針對性的改進以提高高校教學質量。

基于高校教學質量評價系統的特征，我們選擇灰色系統理論對其進行模擬。灰色系統理論指出，通過利用離散的隨機數經過數的生成過程，能夠變成隨機性明顯削弱的較有規律的生成數列（比如隨機數的累加可使隨機性弱化），為灰色數據建模提供中間信息，并弱化原始數據的隨機性[5]。在得到有規律的生成數列的基礎上，我們可以對數據生成過程做較長的描述，甚至可以確定微分方程的系數，從而建立反映系統輸入輸出關聯關系的微分方程模型，并根據這一微分方程模型對系統進行模擬預測，再由模擬預測所得到的結果還原到初始的離散的隨機數。本文根據灰色系統理論的建模機理、技術方法、計算過程及應用實例，歸納出建立高校教學質量評價模型的步驟如下[5-7]。

我們通過不同學生對教學質量評價數據（教學質量評分及其影響因素評分），以此數據集對設計好的評價模型進行擬合，求解方程（1）式中參數A、B的值，從而找出教學質量得分與教學質量所有影響因素得分之間的關聯關系方程（2）式，再進一步依賴方程（2）式評價未知的不同影響因素下教學質量分值。

（二）高校教學質量評價軟件系統的實現與應用

本文以某高校公共基礎課某任課教師任教的教學班級隨機抽取的30名學生作為調查樣本。我們將事先準備好的教學質量評價表下發給學生，學生根據該門課程的整個上課情況，分別對教師教學質量的總體情況和教師在各分項評價指標上的表現進行打分，每個指標的得分有4個等級，分別是1（較差，對應的分值是45）、2（一般，對應的分值是60）、3（良好，對應的分值是75）、4（優秀，對應的分值是90），具體打分情況列于表1。

利用已建立的基于灰色系統理論的高校教學質量評價模型，將前25組學生打分數據對設計好的評價模型進行擬合，求解出評價模型中的未知參數，后5組學生的打分數據作為檢驗樣本數據。利用已確定好參數的評價模型計算參加建模的25組學生打分的數據和未參加建模的5組學生的打分數據。最后，結合已構建好的評價模型，基于Windows 8[×]64平臺，用Microsoft Visual Studio開發設計高校教學質量評價模擬軟件計算分析表1的數據，得到表2所示結果。從表中可以看出，通過基于灰色系統理論建立的評價模型所得到的結果非常好，相對誤差基本都小于10%。

三、結語

本研究將高校教學質量評價過程作為一個復雜的系統來模擬，以高校教學質量作為系統輸出、教學質量評價指標作為系統輸入，從系統的輸入、輸出、信息與控制的角度研究教學質量評價問題，并將灰色系統理論和計算機技術同時作為工具應用于高校教學質量這一問題研究中。本研究還在對高校教學質量進行問卷調查并收集整理分析調查數據的基礎上，基于灰色系統理論模擬層面論述了教學質量評價的原理和方法，以現代數據庫技術和面向對象程序設計方法，成功設計了高校教學質量評價系統軟件。將學生對教學質量總體情況和教師在各分項評價指標上的評分導入高校教學質量評價系統軟件進行計算，對比分析檢驗樣本的計算值與調查數據值，其符合程度相當好，說明采用灰色系統理論方法對高校教學質量評價分析計算是可靠的、合理的。

本項研究成果不僅為在不同影響因素下（各分項指標）的高校教學質量評價提供平臺和工具，基于帶控制的算法思想為高校教學質量評價分析研究提供一種嶄新的研究思路，可使相關的研究上一個新的臺階，具有廣泛的應用前景。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 陳玉琨. 教育評價學[M]. 北京：人民教育出版社，1999：70.

[2] 馬星. 基于層次關聯理論的教學質量評價方法[J]. 武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2007（5）：122-125.

[3] 劉琳，劉志新，吳忠強. 高校教學質量模糊評價體系及實踐[J]. 石家莊經濟學院學報，2006（3）：417-420.

[4] 鄭延福. 本科高校教師教學質量評價研究[D]. 徐州：中國礦業大學，2012.

[5] 鄧聚龍.灰理論基礎[M].武漢： 華中科技大學出版社，2002.

[6] 馬立平，王哲，韓永國.基于灰色系統理論的緩沖回填材料導熱性能預測[J].中國礦業，2017（1）：146-150.

[7] 孔新海，劉志斌，魏勇.單調遞減序列的離散變換及其灰色建模[J].統計與決策，2012（10）：19-21.

[責任編輯：龐丹丹]