基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的民辦高校國際項目班教學(xué)質(zhì)量評價方法

摘要：在傳統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量評價過程中，對于各個因素在教學(xué)質(zhì)量分析中的影響程度是以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置，導(dǎo)致最終的評價結(jié)果存在一定誤差，為此，提出基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的民辦高校國際項目班教學(xué)質(zhì)量評價方法。構(gòu)建了包含教學(xué)能力、教學(xué)態(tài)度、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)效果的一級評價指標(biāo)，并且以各個一級指標(biāo)為基礎(chǔ)，細(xì)化構(gòu)建了二級評價指標(biāo)，對二級指標(biāo)進(jìn)行個性化賦權(quán)后，將權(quán)重系數(shù)輸入到三層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，通過適應(yīng)度參數(shù)對輸出結(jié)果進(jìn)行約束，得到最終的評價結(jié)果。在測試結(jié)果中，設(shè)計方法的評價結(jié)果誤差穩(wěn)定在1.20以內(nèi)，具有較高的可靠性。

關(guān)鍵詞： BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)質(zhì)量；一級評價指標(biāo)；二級評價指標(biāo)；三層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；適應(yīng)度參數(shù)

一、引言

在教育創(chuàng)新不斷推進(jìn)的過程中，對教學(xué)質(zhì)量作出客觀評價成了極為重要的環(huán)節(jié)之一[1]。從相對宏觀的角度分析，教學(xué)質(zhì)量涵蓋的內(nèi)容是多方面的，包括教師的教學(xué)能力、教師的教學(xué)態(tài)度、實際實施的教學(xué)內(nèi)容、開展教學(xué)的方法以及最終達(dá)到的教學(xué)效果。對上述幾個衡量教學(xué)效果的構(gòu)成進(jìn)行細(xì)化分析可以發(fā)現(xiàn)，其分別又是由多個不同因素共同形成的[2]，因此，在對教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評價時，為了確保評價結(jié)果的可靠性，首先需要對上述因素的綜合作用效果進(jìn)行全面分析[3]。就現(xiàn)階段的教學(xué)質(zhì)量評價研究而言，已經(jīng)取得了一定的成果。其中，文獻(xiàn)[4]將AHP-TOPSIS模型應(yīng)用到教學(xué)質(zhì)量評價的研究中，評價結(jié)果具有較強(qiáng)的綜合性，但是準(zhǔn)確性存在一定的提升空間。文獻(xiàn)[5]以體育教學(xué)為研究對象，將CIPP模型應(yīng)用到教學(xué)質(zhì)量評價的研究中，通過深化對教學(xué)質(zhì)量評價指標(biāo)體系的分析與構(gòu)建，在極大程度上使得評價結(jié)果的可靠性得到了進(jìn)一步提升，但是值得關(guān)注的是，這是以單一學(xué)科為基礎(chǔ)的教學(xué)評價，對于以班級為單位的教學(xué)評價而言，在應(yīng)用方面存在一定的局限性。BP（back propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是近些年來備受關(guān)注的一種數(shù)據(jù)分析方法，可以輸出更加可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果[6]，因其自身具有多層性和前饋性，在數(shù)據(jù)分析階段具有良好的應(yīng)用效果[7]。

在此基礎(chǔ)上，本文提出一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的民辦高校國際項目班教學(xué)質(zhì)量評價方法，并通過實際應(yīng)用分析的方式對設(shè)計評價方法的應(yīng)用效果做出作出了客觀分析。通過本文的研究，希望能夠為相關(guān)教育教學(xué)工作開展效果的分析以及教學(xué)創(chuàng)新工作的順利推進(jìn)提供有價值的參考。

二、民辦高校國際項目班教學(xué)質(zhì)量評價方法設(shè)計

（一）構(gòu)建教學(xué)質(zhì)量評價指標(biāo)

考慮到影響教學(xué)質(zhì)量的因素具有明顯的多元化特征[8]，為了保障后續(xù)的評價結(jié)果能夠最大限度地反映實際教學(xué)質(zhì)量[9]，本文首先構(gòu)建了教學(xué)質(zhì)量評價指標(biāo)，其可以表示為

（1）

其中，A表示教學(xué)質(zhì)量評價指標(biāo)體系，a1表示待評價班級教師的教學(xué)能力，a2表示待評價班級教師的教學(xué)態(tài)度，a3表示待評價班級教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置情況，a4表示待評價班級實施的教學(xué)方法，a5表示待評價班級的教學(xué)效果。將式（1）中的內(nèi)容作為教學(xué)質(zhì)量評價的一級指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，分別對上述指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，構(gòu)建對應(yīng)的二級指標(biāo)，分別表示為

（2）

其中，a11表示教學(xué)過程中教師語言表達(dá)的清晰流暢程度，a12表示教學(xué)過程中對問題分析的透徹程度，a13表示教學(xué)課件條理的清晰程度，a14表示教師對教材理解的程度。

（3）

其中，a21表示教師對教學(xué)課程備課的充分程度，a22表示教師對教學(xué)模式的執(zhí)行效果，a23表示教師對學(xué)生意見的聽取情況，a24表示教師對學(xué)生問題的回答情況。

（4）

其中，a31表示在教學(xué)過程中對理論和實踐的注重程度，a32表示教學(xué)開展的科學(xué)性與思想性，a33表示教學(xué)內(nèi)容的正確性。

（5）

其中，a41表示對教學(xué)內(nèi)容的歸納和總結(jié)情況，a42表示教學(xué)過程中對多媒體技術(shù)的應(yīng)用情況，a43表示教學(xué)模式的多樣化程度，a44表示課程安排的合理性。

（6）

其中，a51表示教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況，a52表示教學(xué)課堂的氣氛活躍程度，a53表示學(xué)生對教學(xué)知識的應(yīng)用情況，a54表示學(xué)生學(xué)習(xí)成績情況。

按照式（2）－式（6）所示的方式，實現(xiàn)對教學(xué)質(zhì)量評價二級指標(biāo)的構(gòu)建，保障后續(xù)評價結(jié)果的可靠性。

（二）基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)質(zhì)量評價

在具體的教學(xué)質(zhì)量評價階段，本文利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對各指標(biāo)因素的全面分析，具體的實現(xiàn)過程如圖1所示。

圖1 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)質(zhì)量評價流程

按照圖1所示的方式，在利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實施對教學(xué)質(zhì)量評價的過程中，具體的執(zhí)行步驟可以分為以下幾個

首先，將待評價高校國際項目班教學(xué)質(zhì)量評價指標(biāo)的權(quán)重作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，輸入到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，最終教學(xué)質(zhì)量的評價結(jié)果即為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出。其中，對于各個指標(biāo)的權(quán)重值，具體的計算方式可以表示為

（7）

其中，Wij表示aij的權(quán)重參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中輸入、輸出以及隱含層的節(jié)點數(shù)量均進(jìn)行初始化處理，并確定網(wǎng)絡(luò)具體的層數(shù)。

在完成上述操作后，需要求解BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高校國際項目班教學(xué)質(zhì)量評價過程所需的參數(shù)，包括權(quán)值和閾值數(shù)量。本文利用具有三層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實施對上述參數(shù)的計算與分析。為了保障最終評價結(jié)果的可靠性，本文將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練誤差作為單一指標(biāo)評價結(jié)果的適應(yīng)度參數(shù)，其計算方式可以表示為

（8）

其中，F(xiàn)表示BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練誤差，k表示變異系數(shù)，aij表示指標(biāo)的具體參數(shù)信息，那么aijWij則表示目標(biāo)輸出評價結(jié)果，oij表示預(yù)測評價結(jié)果。

利用式（6）作為約束，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最終輸出的評價結(jié)果可以表示為

（9）

其中，f （x）表示教學(xué)質(zhì)量評價結(jié)果。通過式（9）可以看出，f （x）的取值結(jié)果越大，表明待評價的國際項目班教學(xué)質(zhì)量越高，相反地，f （x）的取值結(jié)果越小，表明 待評價的國際項目班教學(xué)質(zhì)量越低。

通過這樣的方式，實現(xiàn)對國際項目班教學(xué)質(zhì)量的準(zhǔn)確評價，為相關(guān)教學(xué)工作的優(yōu)化提升提供參考。

三、應(yīng)用與分析

（一）測試環(huán)境

在對本文涉及的教學(xué)質(zhì)量評價方法效果進(jìn)行測試分析階段，以某民辦高校國際項目班為測試目標(biāo)，為了提高測試結(jié)果的分析價值，構(gòu)建了對照組，其中，對照組采用的評價方法分別為文獻(xiàn)[4]提出的基于AHP-TOPSIS模型的教學(xué)質(zhì)量評價方法以及文獻(xiàn)[5]提出的基于CIPP模型的教學(xué)質(zhì)量評價方法。通過對比三種方法的評價結(jié)果與實際教學(xué)情況之間的關(guān)系，對本文設(shè)計評價方法的應(yīng)用價值作出分析。本文在測試階段共選取5個班級作為測試班級，5個班級的人數(shù)分別為26、27、26、26、27。在科任教師的設(shè)置上，5個班級由不同的教師組成，在學(xué)科設(shè)置上，5個班級的教學(xué)內(nèi)容一致。為了對評價結(jié)果的可靠性做出分析，本文以院校自有的教研組為基礎(chǔ)對5個班級的教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評價，并將其評價結(jié)果作為分析的基準(zhǔn)。在評價階段，本文設(shè)置評價結(jié)果的閾值范圍為1—100分。在此基礎(chǔ)上，分別比較三種方法的評價結(jié)果誤差。

（二）測試結(jié)果與分析

在對三種方法的評價結(jié)果進(jìn)行分析階段，本文統(tǒng)計了不同評價方法的誤差，得到的結(jié)果如表1所示。

從表1所示的測試結(jié)果中可以看出，在三種方法的評價結(jié)果中，均與教研組的評價結(jié)果存在一定的差異。其中，文獻(xiàn)[4]方法的評價結(jié)果表現(xiàn)出了較為明顯的不穩(wěn)定性，最大誤差達(dá)到了7.00，最小誤差僅為1.22，測試結(jié)果表明基于AHP-TOPSIS模型的教學(xué)質(zhì)量評價方法的評價結(jié)果在應(yīng)用階段收斂性存在一定的提升空間。在文獻(xiàn)[5]方法的評價結(jié)果中，其與教研組實際評價結(jié)果之間的差異雖然并未出現(xiàn)較為明顯的異常，但是整體基本穩(wěn)定在3.0-5.0之間，仍存在進(jìn)一步優(yōu)化的空間。相比之下，在本文設(shè)計方法的評價結(jié)果中，對于5個測試班級教學(xué)質(zhì)量的評價具有較高的穩(wěn)定性，與教研組評價結(jié)果之間的誤差始終穩(wěn)定在2.0以內(nèi)，其中，最大誤差僅為1.20，最小誤差僅為1.02。這是因為本文設(shè)計的評價方法綜合考慮了影響教學(xué)質(zhì)量的各個因素，構(gòu)建了較為全面的評價指標(biāo)體系，保障了評價的可靠性，同時利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對具體指標(biāo)的實際情況進(jìn)行細(xì)化分析，并借助誤差對輸出的結(jié)果進(jìn)行約束，大大提高了最終評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。

通過上述的測試結(jié)果可以看出，本文設(shè)計的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的民辦高校國際項目班教學(xué)質(zhì)量評價方法在實際的教學(xué)分析中具有良好的應(yīng)用價值，可以實現(xiàn)對教學(xué)質(zhì)量的準(zhǔn)確評價。

四、結(jié)束語

對教學(xué)質(zhì)量作出準(zhǔn)確的評價是保障相關(guān)教學(xué)工作能夠在實踐中不斷得到提升和優(yōu)化的關(guān)鍵。教學(xué)質(zhì)量評價過程涉及的因素相對較多，對各個因素的影響程度進(jìn)行合理分析是極其必要的。本文提出基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的民辦高校國際項目班教學(xué)質(zhì)量評價方法研究，在構(gòu)建了全面的評價指標(biāo)基礎(chǔ)上，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對各個指標(biāo)的實際情況進(jìn)行綜合分析，使得最終的評價結(jié)果更能反映實際的教學(xué)效果。希望本文的研究內(nèi)容能夠為教學(xué)工作的創(chuàng)新發(fā)展提供輔助作用，助力教育工作實現(xiàn)更好發(fā)展。

作者單位：聶琴 廣州工商學(xué)院

參 ?考 ?文 ?獻(xiàn)

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