基于Excel-VBA的基础教育教学质量综合评价软件设计

2021-06-24胡振陈素彬唐天国周金容代霜春龙红梅

微型电脑应用 2021年6期

胡振，陈素彬，唐天国，周金容，代霜春，龙红梅

(1.南充电子信息产业技术研究院，四川南充 637131；2.南充职业技术学院农业科学技术系，四川南充 637131)

0 引言

我国的基础教育主要是指中小学阶段的普通教育，承担着为高等教育和职业教育奠定基础的重要责任。基础教育阶段的学生素质培养目标主要通过学校的教学活动来达成，归根结底是以教学质量为保障的，因此各级政府和教育主管部门日益重视教育质量评价工作。传统的基础教育质量评价存在诸多弊端：一是评价主体单一，仅有学生或教学督导人员参与；二是评价指标设置不合理，甚至将学生成绩作为唯一标准；三是评价方法不科学，未将定性分析与定量分析有机结合，评价结果具有严重的主观片面性；四是评价手段落后，采用纸质调查表或简单Excel表格采集数据、手工方法进行统计计算，繁琐、费时、错误率高。对此，通过借鉴部分研究成果，并参考国家教育主管部门颁发的相关文件资料，以教师为主要评价客体，确定了基础教育教学质量评价的多元化主体和指标体系；根据模糊综合评价理论，用操作简便的Excel表格采集评价数据，并用VBA(Visual Basic for Applications)编程实现统计运算。

1 评价主体和评价指标体系确定

1.1 评价主体的确定

由于中小学的教学质量主要通过教师个体的教学质量来体现，因此首先将评价客体确定为教师，然后研讨确定与之相应的评价主体。《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》[1]指出，要“深入推进管办评分离”“强化国家教育督导，委托社会组织开展教育评估监测”；《国家中长期教育改革和发展规划纲要2010—2020》和教育部《关于深入推进教育管办评分离促进政府职能转变的若干意见》[2-3](教政法[2015]5号)则要求以推进科学、规范的教育评价为突破口，开展由政府、学校、家长、专业机构和社会组织等多元参与的教育质量评价活动。根据这些精神，再结合中小学教师教学活动的具体影响范围，即可从第三方视角确定出多元化的评价主体，包括教师、学科组、学校、学生、家长和社区。

1.2 评价指标体系的建立

1.2.1 教师专业评价指标

以教育部颁发的《中学教师专业标准(试行)》、《小学教师专业标准(试行)》等[4-5]文献资料为主要依据，构建相应的教师专业评价指标体系，供学校进行教师专业水平评价使用。以中学教师为例，其专业评价指标体系结构如表1所示。

表1 中学教师专业评价指标体系

1.2.2 教师课堂教学评价指标

基础教育的主要教学方式为课堂教学，因此,教师课堂教学评价是教学质量综合评价的关键环节。根据S-T(Student-Teacher)教学分析法[6-7]的相关理论，结合对中、小学教师课堂教学的实际调研，建立教师课堂教学评价指标体系，供教师、学科组和学校这3个评价主体进行教师课堂教学质量评价使用，其构成情况如表2所示。

表2 中学课堂教学评价指标体系

1.2.3 其他评价指标

其他评价活动主要包括针对每位教师进行的文本检查、学生问卷、家长问卷和社区访谈。为了简化操作，仅分别设置若干项目作为检查和问卷内容，可视为一级指标。

2 模糊综合评价方法应用

综合评价标准和规则并无明确规定，但基础教育教学质量评价属于多因素综合评价问题，其首选解决方案为模糊综合评价法(Fuzzy Comprehensive Evaluation，FCE)[8]。

2.1 方法原理

模糊综合评价法在确定评价因素、评价等级标准和因素权重的基础上，运用模糊集合变换原理，将各指标因素的模糊界线表示为隶属度，以之构造模糊评判矩阵，再经自下而上的多层复合运算，最终根据最大隶属度原则确定评价对象等级。其主要步骤如下。

(1) 设定评价因素集与评语集；

(2) 计算各评价指标对应于各评语等级的隶属度，并建立模糊评价矩阵；

(3) 确定各评价因素的权重；

(4) 计算模糊综合评价向量和评价值；

(5) 分析结果，得到评价结论[9]。

2.2 数学描述

设有评价因素集U={U1,U2,…,Um}及其对应权重向量W={W1,W2,…,Wm}、评语集V={V1,V2,…,Vn}及其分值系数集C={C1,C2,…,Cn}，若因素Ui(i=1,2,…,m)对于各评语的隶属度为Ri={Ri1,Ri2,…,Rin}，则可组成模糊评价矩阵Rm×n，即：

对W与R进行模糊矩阵乘法运算,如式(1)。

b=W·R=(b1,b2,…,bn)

(1)

将b归一化即得模糊综合评价向量B,如式(2)。

(2)

根据最大隶属度原则，最终结论为B中最大值元素所对应的评语等级,如式(3)。

Bf=max(B1,B2,…,Bn)

(3)

则评价对象属于第f类,在此基础上还可计算综合评价值S,如式(4)。

S=C1B1+C2B2+…CnBn

(4)

2.3 基础教育教学质量的模糊综合评价

2.3.1 构建评价因素集

将评价主体和评价指标体系进行归纳、综合，可建立评价因素集如下。

(1) 一级因素集U由各评价主体组成。评价主体包括教师、学科组、学校、学生、家长和社区，其中学校承担的评价分为专业水平、课堂教学和文本检查3个部分。为了简化统计处理过程，将学校主体拆分为相应的3个因素，与其他评价主体并列构成一级因素集U={U1,U2,…,U8}。

(2) 二级因素集由各一级因素Ui(i=1,2,…,8)对应的一级评价指标构成。如：U1对应于教师课堂教学自评，采用表2的指标体系，故而U1={U11,U12}={A1教师行为,A2学生行为}；U3对应于教师专业水平评价，采用表1的指标体系，因此U3={U31,U32,U33}={A1专业理念与师德,A2专业知识,A3专业能力}。

(3) 三级因素集由各二级因素Uij(i=1,2,…,8，j=1,2,…,p)下属的二级评价指标构成。如：U11={U111,U112}={B1教学设计,B2教学实施}；U32={U321,U322,U323,U324}={B5教育知识,B6学科知识,B7学科教学知识,B8通识知识}。其余因素集以此类推。

2.3.2 设置评语集与分值系数

采用“四级分等，两级定标”的评价等级规则，即：分为A(优秀)、B(良好)、C(及格)、D(未达标)四个等级；达成度85%为优秀，60%-70%为及格，优秀和及格之间为良好，及格以下为未达标。据此得到评语集V={V1,V2,V3,V4}={A,B,C,D}，相应的分值系数向量为C={93,79,65,35}。

2.3.3 确定各评价因素的权重

采用模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process，FAHP)计算各级因素的权重向量[10]，但传统方法计算量大、繁琐费时。为了提高工作效率，减少主观因素和人为错误，可利用模糊互补矩阵的加性一致性原理构建适应度函数，以群体智能搜索算法编程进行因素权重的自动快速计算[11]。在本研究中，采用风驱动-差分进化混合优化算法、用MATLAB编程实现了各级因素的快速定权，并将该功能函数编译成.dll组件供VBA调用。各级因素的权重向量形如：一级因素的权重向量W={0.1,0.2,0.15,0.25,0.1,0.1,0.05,0.05}，二级因素U3的权重向量W3={0.3,0.4,0.5}，三级因素U11的权重向量W11={0.5,0.5}。

2.3.4 计算隶属度，建立模糊评价矩阵

自下而上计算各因素对各评语等级的隶属度，以之建立相应因素集的模糊评价矩阵。其中，对应于评价指标体系最下层的各指标隶属度用选择各评语等级的评价者人数占比表示。如：三级因素U111(对应于表2指标体系中的二级指标“B1教学设计”)的下级指标为C1-C4，若12名评价者对C1选择评语等级A、B、C、D的人数分别为4、5、2、1，则C1对各评语等级的隶属度分别为4/12、5/12、2/12和1/12，即0.333 3、0.416 7、0.166 7和0.083 3；同理设若C2-C4对各评语等级的隶属度分别为0.5、0.25、0.083 3和0.166 7，0.333 3、0.333 3、0.25、0.083 3，0.583 3、0.25、0.166 7、0，则因素集U111的模糊评价矩阵R111为：

2.3.5 计算模糊综合评价向量，得出结论

按式(1)、式(2)计算各因素集的模糊综合评价向量，再将其组成上级因素集的模糊评价矩阵并计算模糊综合评价向量；最终由式(3)求得教师教学质量的综合评价等级，并可按式(4)算出其综合评价分值。

3 评价量表和调查问卷设计

考虑到评价主体的多元化情况，选择目前广泛应用的Excel表格为评价量表和调查问卷的载体，并设计操作简单、统计方便、保护严密的用户界面，通过电子邮件或受评学校的电子教室软件进行分发与回收。

3.1 操作界面设计

为了方便评价管理和结果统计，设计一个Excel表格存放受评学校的教师名册及其授课班级信息，如图1所示。

图1 教师名册及授课班级信息

评价量表和调查表的设计以教师课堂教学质量评价量表为例，其余可类推。首先在Excel工作表的A、B、C列依次填入表2中的一级指标、二级指标和三级指标内容；然后在D列中对应于三级指标的每行设计一组选项按钮，具体做法如下。

(1) 在第一项三级指标右边的单元格中绘制4个选项按钮，将标题分别修改为“A”“B”“C”“D”，调整其位置、大小并水平对齐；

(2) 绘制1个分组框并调整其大小与位置，使之覆盖4个选项按钮成为一个单选按钮组。然后将它们同时选中，向下复制到每项三级指标所对应的单元格中；

3.2 结果存储与数据保护

3.2.1 结果存储设置

右击每个选项按钮组中的任一按钮并执行“设置控件格式”，在相应对话框的“控制”选项卡中设置“单元格链接”到右边的单元格(即E列)。这样在选中单选按钮组中的某个按钮时，可将其对应的整数值(“A”“B”“C”“D”分别对应1、2、3、4)存储到E列的相应单元格中，为后续的结果检验和统计计算带来方便。

3.2.2 数据保护设置

(1) 先设置工作表的所有单元格为“锁定”，再将结果存储列(E列)的数据区域取消“锁定”；

(2) 设置结果存储列(E列)为“隐藏”，然后打开“保护工作表”对话框，勾选“选定未锁定的单元格”、取消其余选项，并输入“取消工作表保护时使用的密码”。

经过上述设置，评价量表只允许单击鼠标选择评价等级，而不能进行其他操作，其最终可视界面如图2所示。

图2 教师课堂教学质量评价量表

3.3 结果检验与文件保存

为了避免评价者发生漏选和忘记保存的情况，以VBA编程[12]实现评价结果的自动检验和保存，其代码如下。

Private Sub Workbook_BeforeClose(Cancel As Boolean)

Set r1=Range("E4:E26").Find("",Lookat:=xlWhole)

Set r2=Range("E4:E26").Find("0",Lookat:=xlWhole)

If (Not r1 Is Nothing) Or (Not r2 Is Nothing) Then

If MsgBox("还有项目没有评价，确定退出吗？",, "提示") = vbCancel Then

Cancel = True: Exit Sub

End If

ThisWorkbook.Save

End Sub

4 统计程序设计与实现

4.1 评价结果文件的组织

将回收的评价量表和调查问卷 (Excel工作簿文件)归类整理，结构放置如图3所示。

图3 量表和问卷文件的组织结构

除教师自评外，其余各类评价都有多个评价者，因此,建立以教师编号为名的文件夹，将同类评价结果文件“*.xls”放置其中。

4.2 运行界面设计

为了实现统计操作的“傻瓜化”，并有助于方便、快速地生成图表和撰写评价报告，新建一个名为“评价统计”的Excel工作簿，将操作界面和各类输出报表依次置于各工作表中，即为统计程序的主界面和输出界面，后者以命令按钮“返回”到主界面。

4.2.1 主界面设计

根据评价主体类别，在主界面中插入一组命令按钮，用于分别执行相应的分项评价结果统计，输出并切换到对应的报表界面,如图4所示。

图4 统计程序主界面

4.2.2 输出报表设计

输出报表包括分项统计报表和评价汇总报表。前者分别将受评教师所获各类主体的评价结果与相应权重进行模糊综合评价运算，得到该类评价的评语等级，并将报表分别输出到单独的工作表中。这些报表的结构相似，依次由教师编号、姓名、所在学科组、获评各等级个数和评语等级等数据列构成，事先做好各报表的表头，统计程序运行时自动将结果数据写入其下各行的相应单元格中；后者则将分项统计结果与相应权重再进行模糊综合评价运算，产生综合评语等级，其输出报表包括教师编号、姓名、所在学科组、各分项等级和综合等级等。

4.3 程序代码编写

评价结果统计采用VBA编程实现[13]，由主界面中每个按钮的单击事件过程、若干通用过程和1个标准模块组成。以“教师自评”结果统计为例，其主要代码如下。

Private Sub cmdZP_Click()

Dim pj$(), s%, k%, jg%(1 To 23, 1 To 4), x%, djz%

Set obj=CreateObject("Scripting.FileSystemObject")

' 获取s个自评文件列表，存放于数组pj()中

s = obj.GetFolder(ThisWorkbook.Path & "课堂教学自评").Files.Count

ReDim pj(1 To s)

k = 1

For Each f In obj.GetFolder(ThisWorkbook.Path & "课堂教学自评").Files

pj(k) = f : k = k + 1

Set obj = Nothing

Application.ScreenUpdating = False

Application.DisplayAlerts = False

Application.EnableEvents = False

For k = 1 To s

Erase jg

Set dqwj = Workbooks.Open(pj(k))

' 在自评统计报表中写入教师编号

ThisWorkbook.Sheets("自评").Range("A" & (k + 3)).Value = dqwj.Sheets(1).txtBH.Value

' 读取自评结果，暂存于数组jg()中

For x = 1 To 23

djz=dqwj.Sheets(1).Range("E" & (x + 3)).Value

jg(x, djz) = 1

Next x

dqwj.Close : Set dqwj = Nothing

' 统计各等级个数，并写入自评统计报表

Call xrdjs(jg(),"自评", k + 3)

' 计算自评的综合等级，并写入自评统计报表

ThisWorkbook.Sheets("自评").Range("H" & (k + 3)).Value = dj(jg(), 1, "自评")

Next k

Application.EnableEvents = True

Application.DisplayAlerts = True

Application.ScreenUpdating = True

' 结果排序，并填入教师姓名和学科组信息

Call xrxx("自评", s)

End Sub

其中，xrdjs()、dj()和xrxx()为自定义的通用过程。产生的统计报表如图5所示。

图5 自评结果统计报表

5 软件试用验证

委托某教育咨询公司在南充市某中学试用本软件，完成了该校教师教学质量评价，参与验证各方对其简易的操作过程和明晰的统计结果均表满意。

5.1 评价过程实施

教育咨询公司通过学校组织教师、学生、家长和社区人员等各类评价主体完成相应评价和调查。利用QQ、微信、E-Mail等多种途径发放评价量表和调查表，指导评价者使用电脑(或手机)软件Excel或WPS Office进行评价操作，并回收、整理评价结果文件。

5.2 评价结果统计

教育咨询公司邀请专家将各层评价指标分别对其上级指标的重要程度进行两两比较，采用0.1—0.9标度法表示其隶属度，以之构成相应的模糊判断矩阵[14]。运行图4所示的统计程序，首先执行“权重设置”功能，确定各评价指标的权重；然后依次执行各项评价统计功能，再单击“评价汇总”按钮，即输出综合评价结果统计报表。其中，教师课堂教学评价由自评、教研组评价和学校评价按相应权重计算汇总得到，如图6所示。