教学质量评价系统的设计与实现

2021-08-17张芷晴陈思琪孙芳

软件 2021年3期

张芷晴陈思琪孙芳

摘要：基于传统教育评价系统忽略教学环境差异、评价标准繁多无法实时得出结果的问题，本文介绍了新型教学质量评价系统的设计与实现，运用多尺度模型与模糊评判方法相结合的方法，面向该系统提出需求分析、业务流程等方案，最终对不同教学环境下教师的教学质量水平进行评判，得出针对性较强的评价结果。

关键词：教育评价系统;教学质量;多尺度;模糊评判

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.03.020

本文著录格式：张芷晴，陈思琪，孙芳.教学质量评价系统的设计与实现[J].软件，2021，42（03）：067-071

Design and Implementation of Teaching Quality Evaluation System

ZHANG Zhiqing， CHEN Siqi， SUN Fang

（Liaoning Normal University， The School of Computer and Information Technology， Dalian Liaoning 116000）

【Abstract】：Based on the problem that the traditional education evaluation system ignores the difference of teaching environment， and the evaluation standards are too numerous to get real-time results， this paper introduces the design and implementation of a new teaching quality evaluation system， by using the method of combining multi-scale model with fuzzy evaluation method， this paper puts forward some schemes such as demand analysis， business process， etc. ， the evaluation result with strong pertinence was obtained.

【Key words】：education evaluation system;teaching quality;multi-scale;fuzzy evaluation

0 引言

教学质量评价是依照教学标准和教学目标，对教师教学能力进行价值评判，是教学活动进行的重要步骤之一。教师的教学质量越高，代表其教学能力越强。因此，需要建立十分合理的评价标准来对教师教学质量进行评判。

现如今国内外教育评价标准多种多样，国外学者侧重于将学生学习态度、知识掌握程度、学生评教分数等因素作为评价标准。学生评价是教学过程的主要因素，其对于教学质量的好坏有直接感受，通过学生对于教学过程优劣的反馈，对教学过程进行不断改善[1]。国内更侧重于将评价标准分为课堂氛围、教学内容、讲解方式、笔试结果作为主要影响因素，将各类因素分权重评判[2]。由此可以看出，无论国内国外，大多参考整体效果进行评判，忽略了教学环境差异对教学评判的影响[3];针对不同学科，因评价标准不同，影响因素及因素权重也不同，运算时耗时耗力。

综上，现急需一个可以即时得出评价结果且结果可靠的评价系统。

1 教学评价关键算法

评价系统中采用的具体算法，是将多尺度模型与模糊评判方法相结合进行计算，如下为该算法的定义介绍与具体示例。

1.1 多尺度集合的确立

（1）确立评价标准的因素集，其表示对教师的一系列评价因素[4]。

（2）确立多尺度评判集，其表示不同的评判结果。

以评判结果为优、良、中、差为例，定义不同的评判标准。此时评判集合为（p1，p2，p3，p4），因不同教学环境评价标准不同，应对不同因素设定不同的评价标准，所以要设置不同的尺度C。本例设置三个尺度。设上尺度C1为k1分以上优、k2～k1分为良，k3～k2-1分为中，k3分以下为差;中尺度C2为m1分以上为优，m2～m1分为良，m3～m2-1分为中，m3分以下为差;下尺度C3为n1分以上为优，n2～n1分为良，n3～n2-1分为中，n3分以下为差;尺度个数及每个尺度的评价标准区间都可根据情况进行修改。

1.2 多尺度隶属度矩阵的确立

设K（Cx1，Cx2，…，Cxn，）为尺度划分集（X≤尺度数量），表示第一个因素使用x1尺度评判，第二个因素使用x2尺度评判，…，第n个因素使用xn尺度评判[5]。根据教师所处的教学环境，每个因素分数也有不同的划分方式。例如，在教学因素为学生笔试结果、听力结果以及研究能力结果，设某教学环境普遍学生的听力能力较弱、笔试及研究能力较高，即使教师教学质量很高，学生听力成绩以上尺度划分为优的数量也相对较少，会影响最终的评判结果。因此，不能以此划分方式来判断教学质量好坏，所以此时应选择中或下尺度衡量根据尺度划分集，将每个因素所对应的分数数据以其对应的尺度进行划分（即不采用K（1，1，1）的尺度划分集，改为K（1，2，1）或K（1，3，1））。划分完成后即可得到它在其对应评判标准下的隶属度。将所有结果放到一个矩阵中，就得到了多尺度隶属度矩阵R[6]：

（1）

1.3 综合计算

根据此处教學环境的评价政策及专家小组对其模糊意见的综合，得到各个因素权重。将多尺度隶属度矩阵与因素权重通过模糊算子进行计算，即可得到综合评判向量。在模糊集的运算方法中，共存在四种模糊算子，分别是M（∧，∨）算子，M（.，∨）算子，M（∧，⊙）算子，M（.，⊙）算子。

表1为四种算子的比较，设权重集合为A，相应的综合评判B为A×R。bj（j=1，2，...，m）即为综合评判集合中的每个元素。

在实际应用中，若某权值很大且占主导，应在前三种模型下选择。本文考虑到现教育评判存在重心，选择着重考虑主要因素的M（∧，∨）算子来进行计算，最终找到其评判向量中隶属度最大的元素，即为其评判结果[7-8]。

1.4 具体示例

设现有十名评教人员评教，对影响教学质量的5种评价因素进行打分，其中因素1与因素2在当地教学环境中普遍分数偏高，其他三个因素分数普遍较弱。结合教学现有环境及专家小组对其模糊意见，得到各个因素权重为A={0.2， 0.1，0.2，0.4，0.1}，评教具体分数如表2。

评判集合为优、良、中、差，其设置三个尺度。设上尺度C1为90分以上优、85～90分为良，75～84分为中，75分以下为差;中尺度C2为85分以上为优，75～85分为良，60～74分为中，60分以下为差;下尺度C3为75分以上为优，60～75分为良，50～59分为中，50分以下为差;

根据上述条件，求出不同尺度下的教学质量评价结果，并比较设置多尺度的差异性。

（1）确立评价标准的因素集（w1，w2，w3，w4，w5），表示影响教师教学质量的五个因素。

（2）确立多尺度评判集（p1，p2，p3，p4，p5），其表示不同的评判结果。

若考虑其教学环境因素，因素1、2应与其他三个因素选用不同的尺度。即设尺度划分集为K（1，1，3，3，3），则多尺度隶属度矩阵为：

（2）

与权重向量A={0.2，0.1，0.2，0.4，0.1}进行模糊计算，所得评判向量为：[0.2，0.4，0.3 0.2]，其中最大的隶属度为0.4，所以此次评判结果为良。

若不考虑教学环境因素，则对该尺度划分集直接设为K2（1，1，1，1，1），则此时多尺度隶属度矩阵为：

（3）

与权重向量A={0.2，0.1，0.2，0.4，0.1}进行模糊计算，所得评判向量为：[0.2，0.2， 0.1，0.4]，其中最大的隶属度为0.4，所以此次评判结果为差。

由此结果可以发现在K为（1，1，3，3，3）时，评价结果为良;在K为（1，1，3，3，3）时，评价结果为差，即不同的尺度设定，可以得到不同的评价结果。若不确立多尺度标准，所得结果会存在较大误差。

2 教学质量评价系统设计与实现

2.1 需求分析

针对传统教育评价模式不重视不同教学环境差异、计算相关评价结果实时性差等缺陷如何弥补的问题，采用与各评判人员面谈、走访学校进行实地观察、对评价系统都需要设计哪些功能进行问卷调查以及探寻类似教学系统功能优势的方法进行需求获取。根据以上调查结果得出，在此系统组成上应供给教师和评判人员两者共同使用，在功能上，教师可以查看具体评教每项得分以及最终的评价结果;评判人员也可查看每项评教得分并根据教学环境的不同自由调整评判标准，最终得出评价结果并将结果发送给相关教师、也可管理教师人数及信息等[9]。

2.2 用例分析

根据所得的需求分析结果，可确定建立用例图所需要的参与者以及具体用例，如图1所示。

根据此用例图设计，对部分功能进行详细用例流程描述：

登录功能：

（1）目标。本用例需要参与者输入正确的账号和相匹配的密码进行登录，本用例页面是系统起始页面。

（2）事件流。1）基本流程：当用户想要进入系统，开始执行：①输入账号、密码;②点击“登录”;③进行身份验证后，方可进入主界面。2）可选流程：①密码不匹配或者账号错误，进入重新登录页面，用户进行重新登录;②忘记密码，重新设置密码。

（3）特殊需求：无。

（4）前提条件：无。

（5）后置条件：登录成功才可进行后续操作，否则不允许进入系统。

查询评教得分功能：

（1）目标。本用例允许评判人员或教师输入教师职工号后查询其评教得分。

（2）事件流。1）基本流程：当评判人员或教师点击查询评教得分按钮时，此用例开始执行：①输入需要查询评教分数的教师职工号;②点击“查询”;③确定职工号存在后，显示对应的评教分数信息。2）可选流程：①输入职工号有误，其不在正确职工号范围内，此用例执行失败;②不存在该职工的评教信息，页面为空。

（3）特殊需求：对数据库中评教打分人员信息隐藏，保护其个人信息;

（4）前提条件：登录成功才可进行后续操作，否则不允许进入系统;

（5）后置条件：无。

2.3 功能设计

系统主要共分为五个功能模块，分别为登录模块、查询功能模块、综合评判模块、结果通知模块、教师管理模块。

登录模块：要想成功进入该评价系统，评判人员以及教师首先都要执行登录功能，当用户输入正确的用户名及相匹配的密码后，方可成功登录，进入系统进行访问;若用户名有误或密码不匹配，则出现相应错误提示窗口，并转至重新登录页面，重新输入个人信息进行登录。

查询功能模块：查询模块是该评价系统的实现前提，教师与评判人员皆可使用其模块对评教得分进行查询。将若干评分者对影响教师教学质量的各因素根据某教师的教学情况评分得到的全部分数依次录入数据库。当用户点击查询评教得分按钮后，系统自动访问数据库，并在页面立刻显示出各评分者的评分结果，在结果显示时，系统对评分者各项信息进行隐藏，仅显示为评分者1、评分制2，充分保护评分者的隐私安全。

综合评判模块：综合评判模块是教师教学质量综合评判的核心內容，是决定具体评判算法的关键，仅评判人员可以使用。点击执行评判按钮，输入尺度个数以及影响因素个数，根据教学环境以及专家意见等，填写尺度信息、权重信息及此时的尺度划分集，输入全部信息后点击确定按钮，系统自动进行计算，在评判结果区显示最后的评判结果。

结果通知模块：在評判人员执行评判功能后，该教师的评价结果以显示在页面上，评判人员点击一键发送按钮，即可将根据此时教学环境所得出的评价结果发送到对应教师处，待对应教师进入系统时，即弹出评价结果已出窗口，教师点击确定后立即跳转至结果通知页面，查看所获教学评价结果。

管理教师模块：此模块仅评判人员可以使用，根据所处实际情况，对教师的基本信息进行增加、删除、修改、查询四项功能，保持教学人员的合理调动。

教师及评判人员使用该系统具体步骤如图2所示。

2.4 环境搭建

本教学质量评价系统选用功能全面的eclipse软件作为开发平台，使用SSM（SpringMVC+Spring+Mybatis）框架提高开发效率，服务器上选用可移植性强的Tomcat 6.0.16，并用MySQL5.7作为数据库服务器[10-11]。

2.5 系统架构

在实际开发工程中，对系统的开发一般划分为四层体系结构[12]，分别是表示层、控制层、服务层和数据持久层。其中服务层用于持久层的数据操作，系统架构图如图3所示。

2.6 界面实现

根据现有的系统架构进行代码实现，最终界面展示如下。

系统右侧为欢迎页面、上方为评价系统名称栏、下方为系统制作者展示栏、左侧为菜单栏页面，分别具有分数查询、执行评判、评判结果、结果通知以及教师管理的五个按钮，点击任意按钮后即可切换至对应页面，进行对本系统的使用，评价系统主页面展示如图4所示。

点击执行评判按钮，切换至尺度确定页面，输入设定的尺度个数，根据所处教学环境依次输入评判集在不同尺度下的具体划分范围，再输入尺度划分集K的选值，即完成尺度确定功能，尺度确定页面展示如图5所示。

3 结论与建议

本文通过收集教学质量评价相关调研结果，使用SSM框架合理设计了具有查询评教得分、执行评判、结果显示、管理教师等功能的实时性强、多尺度考虑的教育评价系统。在核心评判的算法上，采用了多层次模型与模糊评判相结合的方式，解决了当下教学质量评价针对性较弱的问题。将此算法通过系统提供的可视化环境，迅速分析评教数据，为评教过程增加了即时性。

对于该系统仍可继续进行需求分析，剖析更多用户需要的功能，设计并具体实现，在核心算法上，各影响教学评价的因素在权重分配时可以运用层次分析法，更有效的进行重要性分配。

参考文献

[1] 柳亮.教师课堂教学质量评价的理论基础及现状分析[J].中国电力教育，2010（7）：39-40.

[2] 白菲，谭豫之.高校本科课堂教学质量评价现状分析[J].中国农业教育，2012（1）：8-12.

[3] 刘彦林.我国教育政策评价研究现状分析[J].教育评论，2021 （2）：58-65.

[4] 谢季坚.刘承平.模糊数学方法及其应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2013.

[5] Chen D，Li J，Lin R.Formal concept analysis of multi-scale formal context[J].Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing，2020，11（1）.

[6] 王静.基于模糊评价模型的教学评价系统的设计与实现[J].计算机与数字工程，2016，44（9）：1737-1742+1751.

[7] 金玲玲，苏莉，马生全.中小学教育信息化评价系统设计与实现[J].电脑学习，2009（5）：25-27.

[8] 叶珍.基于AHP的模糊综合评价方法研究及应用[D].广州：华南理工大学，2010.

[9] 邹蕊.关于教师评价系统的设计和实现[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2014（3）：292-293.

[10] 陈静.高校教师教学评价管理系统的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2017.