基于云重心模型的高校課堂教學質量評價研究

程華斌，胡容玲，熊 萍

（1.武昌首義學院基礎科學部 湖北 武漢 430064；2.武昌首義學院科技處 湖北 武漢 430064；3.廣東科技學院通識教育院 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性共存問題的理論。通過特定構造的算法，形成定性概念與其定量表示之間的轉換，揭示了模糊性和隨機性的內在關聯。云模型由三個數字特征（Ex，En，He）來表述，其中Ex是概念在論域中的中心值，是最能代表這個定性概念的值。熵En是定性概念模糊度的度量，反映在論域中可被這個概念接受的數值范圍。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價、系統決策等方面均已得到廣泛應用[3]。

本文針對高校課堂教學的特點，在給出高校課堂教學質量評價指標體系的基礎上，運用粗糙集理論獲得指標的權重分配，并運用云模型將綜合云運算用于評判值的融合，給出一種新的基于粗糙集與云重心的課堂教學質量評價方法，較好地解決了評價中定性描述的模糊性和隨機性問題，使得課堂教學質量評價更科學合理。

1 高校課堂教學質量評價指標體系的建立

1.1 教書育人與課程思政

根據習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上提出的要求，“各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”，因此高校的課堂教學質量評估必須包含：

①結合課程內容適時開展課程思政，引導學生樹立積極向上的世界觀、人生觀、價值觀。

②上課認真負責，教學準備充分，言行舉止得當，講課精神飽滿，耐心輔導答疑。

1.2 教學內容與組織

①教學要求明確，關注與先行課程（內容）的對接，根據教學內容和學生現有水平設計教學思路，循序漸進，合理安排各環節和分配時間。

②教學內容充實、針對性強，能較好反映或聯系學科發展新思想、新概念、新成果，服務于課程目標和畢業要求。

③知識點講授準確，重難點突出，能幫助學生有效建立知識理論體系。

④注重引導學生利用所學知識、原理解決實際復雜工程（實踐）問題。

1.3 教學方法與手段

①熟練、有效地運用信息化教學手段，提供充分的學習資源，且有助于學生達成課程目標。

②善于提問，注重過程性評價的使用，激發學生的學習興趣，促使學生思考、聯想、創新和啟迪。

1.4 高校課堂教學質量評估指標體系的建立

綜合以上內容，可建立如下高校課堂教學質量評估指標體系（見表1）。

表1 高校課堂教學質量評估指標體系

2 基于云重心的高校課堂教學質量評價方法

2.1 正態云模型

圖1 云模型示意圖

2.2 綜合云的運算

綜合云用于將兩個或多個同類型（對應同一個語言變量）的語言值綜合為一個更廣義的語言值生成綜合云可采用以下公式：

2.3 指標值的云模型化處理

He的值可根據具體指標的不確定性和隨機性進行調整。

2.4 基于粗糙集的指標組合權重確定方法

將信息量的概念引入粗糙集的信息系統，通過知識的信息量對屬性的重要性進行了定義，確定一新的定權法，并與熵值法組合，獲得一種綜合權重法[4]：

步驟1：由專家根據對方案評估所得實際決策矩陣進行閾值劃分，得到決策表；

步驟2：運用公式

2.5 云重心向量

n個評估指標可以用一個n維綜合云表示，當n個指標反映的系統狀態不同時，其形狀也發生變化，云重心也隨之改變。綜合云的重心用一個n維向量來表示，其中為云重心的位置向量，bi為云重心的高度向量即權重向量[5]。

2.6 加權偏離度

然后確定加權偏離度，

2.7 評測云發生器

將評語值分成七級，云模型化后可得到評測語的云發生器，如圖2。將評語值輸入云發生器，即可得到最終評價結果。

2.8 課堂教學質量評價步驟

第一步，組織專家根據教學質量評價指標體系對該高校教師的教學質量進行評判，要求給出評價語言值以及對應的區間數；

第二步，將各專家給出的區間數云模型化處理，并對不同專家針對同一評價指標的云模型進行綜合云計算。

第三步，根據2.4，組織專家對各評價指標的權重評分，確定各指標的權重。

第四步，給出高校課堂教學質量評價系統的理想值，計算綜合云重心向量以及加權偏離度。

第五步，將評語值p=1+輸入評測云發生器之后，根據激活的云對象，得出最終的課堂教學質量評判結果。

3 實例計算

以某位高校教師教學質量評價為例。根據2.8，由專家組評估，得到該教師課堂教學質量綜合云模型數據，如表2。

表2 某教師課堂教學質量評價各指標綜合云模型數字特征

根據2.4可得權重向量為w=[0.14 0.12 0.13 0.13 0.16 0.12 0.10 0.10]T。根據式（4）計算云重心向量G'=（0.1148 0.1020 0.0975 0.10010 0.1424 0.0888 0.0850 0.0650）。根據課堂教學質量評價指標體系可知，各指標均為效益型指標，因此理想狀態向量理想云重心向量為0.08).由式（5）計算可知 。將輸入圖2的云發生器模型，將激活“較好”和“好”兩個對象，更偏向于“好”。則該教師課堂教學質量最終評價結果為好。

4 結語

科學合理的課堂教學質量評價對于正確引導教師的教學改革，提高課堂教學質量，具有重要作用。本文主要開展了以下工作：①針對高校課堂教學的特點，給出了高校課堂教學質量評價指標體系；②運用云模型理論，將各評判值區間轉換成云模型，并利用綜合云運算法則，將評判值融合；③綜合粗糙集的權重確定法，給出一種新的基于云重心的課堂教學質量評價方法，使得高校課堂教學質量評價更科學合理。最后給出計算實例，證明了此種評價方法的有效性和合理性。