基于灰色系统理论的高校教学质量评价模型研究
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[摘 要]该研究利用灰色系统理论方法，以高校教学质量作为系统输出、教学质量评价指标作为系统输入，建立了相应的评价模型，研制了“高校教学质量评价软件系统”，并用该软件系统成功实现了高校教学质量评价过程的模拟及计算。此外，还结合某高校教师教学质量评价数据进行实证分析，从软件运行的实证数据看其效果好、精度高，为高校教学质量评价和分析提供了平台和工具，具有广泛的适用性。
[关键词]灰色系统;评价模型;高校教学质量;系统
[中图分类号] G645 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）02-0185-04
利用教育评价的理论方法对教育教学结果及其过程是否满足一定质量要求进行判断就是教学质量评价[1]。在教育教学活动中，教学设计、课堂教学、教学评价等都必不可少，其中评价是根据教育教学目标，遵循一定评价技术方法，并在正确的价值观指导下对教师教学质量进行客观、全面的评判。对普通本科高校教师的教学质量进行评价是一项综合性的工作，是有目的、有计划的教学活动，它需要系统地运用各种评价技术手段分析影响教学质量的各种因素，有针对性地持续改进教师教学质量，进而提升教育教学水平。为了能有效进行教学质量评价，我们提出了基于灰色系统理论方法构建教学质量评价模型，再结合现代计算机技术建立高校教师教学质量评价系统软件。此软件是在对高校教师教育教学过程进行系统分析，掌握教育教学具体实施过程、内容、方式和方法等的基础上，利用灰色系统理论方法，以高校教师教学质量作为系统输出、教学质量评价指标作为系统输入，建立相应的评价模型，并用Microsoft Visual Studio为开发工具研制而成。通过实例分析表明，此软件能有效地进行高校教育教学质量评价，具有很强的实用价值。
一、高校教学质量综合评价指标体系的构建
确定一套科学合理的教学质量评价指标体系是教学质量评价的首要任务。国内外许多学者对教师教学质量评价指标体系进行了深入研究[2-4]，有的学者以教师教学质量评价为主，一般包括教师的工作态度、教学科研能力、具体的知识素养等一级指标，再设下一级指标[2]。有的学者以课堂教学的评价为主，一般包括教师的德育、教学态度、课堂讲授能力、教学方法、教学内容等一级指标，再下设二级指标[3]。但教学过程是一个由学校、教师、教学环境、学生、教学资源等多种影响教学质量的因素组成的一个复杂的系统，各个影响因素通过相互作用及各自作用来共同影响教学质量。从教师本人角度来说，影响教学质量的有教师素质、教学态度、教学内容和教学方法。教师素质是影响教学质量好坏的重要指标，可以从教学和科研两个主要维度来考量。教学态度直接影响课堂教学效果，可以从教师教学的基本态度和育人的基本态度两方面来评价。教学内容主要考虑给学生“教什么”的问题，应结合具体的学科内容来进行评价。最后是教学方法，是“如何教”的问题，是教师实施教学活动的措施，也是促使教学质量提高的重要手段，导致不同教学效果的出现一定与具体的教学方法有关。从总体上講，教学方法主要包括教学具体方法、教学媒体利用和教学组织形式三个方面。我们通过总结已有教学质量评价指标体系的研究成果，结合对西南科技大学部分师生进行深入访谈和问卷调查的结果与数据，利用层次关联分析法获得教学质量评价指标。这些指标主要有教学方法、教学内容、教学态度、教学效果、教师基本素质和基本技能等，基本上涵盖了教师教学质量评价的内容，在此基础上构建了高校教学质量综合评价指标体系（见图1）。
二、高校教学质量评价模型及其应用
（一）高校教学质量评价模型构建
从本文所构建的高校教学质量综合评价指标体系可以看出，由于影响教学质量的因素很多，而且各影响因素之间的关系复杂，因此可以将高校教学质量评价过程作为一个复杂的系统来模拟，即以高校教学质量作为系统输出、教学质量评价指标作为系统输入来研究该系统（如图2所示）。该系统以灰色系统理论和方法为基础，建立系统模拟的动态方程，以教学质量评价历史数据对系统动态方程进行拟合，使该系统具备教学质量评价功能，并以经验数据检验确定模型的有效性和可靠性，最后外推至将来，使建立的系统有着独立的预测评价分析功能。而建立的具有输入输出关系的系统可通过各评价指标数值和教学质量评价结果分析来弄清影响教学质量的原因，并进行有针对性的改进以提高高校教学质量。
基于高校教学质量评价系统的特征，我们选择灰色系统理论对其进行模拟。灰色系统理论指出，通过利用离散的随机数经过数的生成过程，能够变成随机性明显削弱的较有规律的生成数列（比如随机数的累加可使随机性弱化），为灰色数据建模提供中间信息，并弱化原始数据的随机性[5]。在得到有规律的生成数列的基础上，我们可以对数据生成过程做较长的描述，甚至可以确定微分方程的系数，从而建立反映系统输入输出关联关系的微分方程模型，并根据这一微分方程模型对系统进行模拟预测，再由模拟预测所得到的结果还原到初始的离散的随机数。本文根据灰色系统理论的建模机理、技术方法、计算过程及应用实例，归纳出建立高校教学质量评价模型的步骤如下[5-7]。
我们通过不同学生对教学质量评价数据（教学质量评分及其影响因素评分），以此数据集对设计好的评价模型进行拟合，求解方程（1）式中参数A、B的值，从而找出教学质量得分与教学质量所有影响因素得分之间的关联关系方程（2）式，再进一步依赖方程（2）式评价未知的不同影响因素下教学质量分值。
（二）高校教学质量评价软件系统的实现与应用
本文以某高校公共基础课某任课教师任教的教学班级随机抽取的30名学生作为调查样本。我们将事先准备好的教学质量评价表下发给学生，学生根据该门课程的整个上课情况，分别对教师教学质量的总体情况和教师在各分项评价指标上的表现进行打分，每个指标的得分有4个等级，分别是1（较差，对应的分值是45）、2（一般，对应的分值是60）、3（良好，对应的分值是75）、4（优秀，对应的分值是90），具体打分情况列于表1。 利用已建立的基于灰色系统理论的高校教学质量评价模型，将前25组学生打分数据对设计好的评价模型进行拟合，求解出评价模型中的未知参数，后5组学生的打分数据作为检验样本数据。利用已确定好参数的评价模型计算参加建模的25组学生打分的数据和未参加建模的5组学生的打分数据。最后，结合已构建好的评价模型，基于Windows 8[×]64平台，用Microsoft Visual Studio開发设计高校教学质量评价模拟软件计算分析表1的数据，得到表2所示结果。从表中可以看出，通过基于灰色系统理论建立的评价模型所得到的结果非常好，相对误差基本都小于10%。
三、结语
本研究将高校教学质量评价过程作为一个复杂的系统来模拟，以高校教学质量作为系统输出、教学质量评价指标作为系统输入，从系统的输入、输出、信息与控制的角度研究教学质量评价问题，并将灰色系统理论和计算机技术同时作为工具应用于高校教学质量这一问题研究中。本研究还在对高校教学质量进行问卷调查并收集整理分析调查数据的基础上，基于灰色系统理论模拟层面论述了教学质量评价的原理和方法，以现代数据库技术和面向对象程序设计方法，成功设计了高校教学质量评价系统软件。将学生对教学质量总体情况和教师在各分项评价指标上的评分导入高校教学质量评价系统软件进行计算，对比分析检验样本的计算值与调查数据值，其符合程度相当好，说明采用灰色系统理论方法对高校教学质量评价分析计算是可靠的、合理的。
本项研究成果不仅为在不同影响因素下（各分项指标）的高校教学质量评价提供平台和工具，基于带控制的算法思想为高校教学质量评价分析研究提供一种崭新的研究思路，可使相关的研究上一个新的台阶，具有广泛的应用前景。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 陈玉琨. 教育评价学[M]. 北京：人民教育出版社，1999：70.
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[5] 邓聚龙.灰理论基础[M].武汉： 华中科技大学出版社，2002.
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[7] 孔新海，刘志斌，魏勇.单调递减序列的离散变换及其灰色建模[J].统计与决策，2012（10）：19-21.
[责任编辑：庞丹丹]
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