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    基于隨機森林的張掖地區(qū)基礎(chǔ)教育數(shù)學課程改革現(xiàn)狀調(diào)查

    2014-05-10 00:14:17馬蕾張海風
    新課程·中旬 2014年2期
    關(guān)鍵詞:隨機森林調(diào)查問卷教育資源

    馬蕾+張海風

    摘 要:調(diào)查張掖地區(qū)義務(wù)教育階段數(shù)學課程教學的現(xiàn)狀,采用隨機森林分類的方法,按照對新課改的態(tài)度不同,對教師、實習生以及學生進行分類,發(fā)現(xiàn)新課改施行過程中存在的問題,探討解決辦法。

    關(guān)鍵詞:調(diào)查問卷;隨機森林;泛化誤差;教育資源

    一、調(diào)查形式設(shè)計

    主要采用訪談、聽課以及調(diào)查問卷的形式調(diào)查了張掖地區(qū)部分學校數(shù)學課程新課改的實施現(xiàn)狀。其中訪談骨干教師六位;聽課二十課時;從教師、學生以及實習生三個不同角度設(shè)計了不同的調(diào)查問卷。教師的調(diào)查問卷發(fā)出去100份,收回96份;實習生的發(fā)出100份,收回100份;學生的發(fā)出100份,收回90份。

    教師的調(diào)查問卷討論了數(shù)學課程實施的總體情況,教師的教學理念的改變,教學方式的變化,對《數(shù)學課程改革綱要》的理解、認可度;教學過程中遇到的問題;教學目標對知識、技能、情感以及態(tài)度的體現(xiàn);教學組織形式上師師互動、師生互動、生生互動的情況;知識講授與學習方法能力的培養(yǎng)等。實習生既充當著課程改革的被實施者,又充當著實施者,針對他們的調(diào)查問卷都是以比較形式出現(xiàn)的,主要有:從不同角度看課程改革,對課程改革教學實現(xiàn)的接受程度,學生所使用的教材與后續(xù)課程的銜接度,教學實施者對課程改革的態(tài)度,課程改革中遇到的主要問題,心目中好課程的標準,參與課程改革之后對學習方法有無促進等方面。

    二、數(shù)據(jù)分析

    分別就教師、學生、實習生的調(diào)查問卷的數(shù)據(jù)應(yīng)用隨機森林方法進行分類,隨機森林是由Leo Breiman于2001年提出的一個統(tǒng)計方法,操作步驟如下:

    1.設(shè)原始樣本中共有N個樣本,利用bootstrap重抽樣方法從原始樣本中有放回地抽取N個樣本,作為訓練集,此時原始訓練集中每個樣本未被抽取的概率為1-(1)N,當N足夠大時,有,因而每次抽取的樣本數(shù)大約為N個,將沒有抽中的N樣本作為袋外數(shù)據(jù)。

    2.根據(jù)訓練集樣本向量的屬性,對每個節(jié)點,隨機選取向量屬性的子集,選擇分類效果最好的一位特征作為節(jié)點分裂屬性,進行分類。

    3.決策樹生成過程中不做剪枝處理。

    4.重復步驟(1)~(3)K次,由于每次抽取的樣本均不同,因而不容易出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象,得到隨機森林,然后組合多棵決策樹的結(jié)果,通過求眾數(shù)得出最終的預測結(jié)果。

    5.應(yīng)用袋外數(shù)據(jù)估計泛化誤差,這是一個無偏估計。

    對調(diào)查問卷結(jié)果按上述算法進行分類,得出分類結(jié)果,將每個袋外數(shù)據(jù)代入訓練集建立的決策樹上,得到準確率的估計ε1,同時計算每個自助樣本的準確率accs,得到準確率公式:

    對所有的隨機誤差項求均值得到隨機森林的泛化誤差估計為11.6。

    三、結(jié)果分析

    1.由于各種客觀原因,數(shù)學課程教學仍然存在很明顯的“穿新鞋,走老路”的問題?!镀胀ǜ咧袛?shù)學課程標準》改變了教材、理念、方式,但是評價學生學習程度好壞的評價體系仍然圍繞考試成績。特殊情況時才準備一節(jié)符合課程標準的“表演課”。

    2.新教材里仍然存在一些思想超前,但執(zhí)行起來受制于客觀條件的內(nèi)容。新課程有的內(nèi)容很難,這已經(jīng)遠遠超過了這一年齡階段學生的認知能力;再如由于新課改教材對教學模塊的改變,打亂了過去的模塊結(jié)構(gòu),淡化了知識內(nèi)在的聯(lián)系,設(shè)置了大量的探究性、事件性活動,對學生學習能力的要求更高。

    3.由于一系列歷史遺留、制度慣性、利益格局、身份壁壘以及思維定式等原因,教育發(fā)展仍然存在各方面的配備不均衡現(xiàn)象。造成了資源稀缺的學校在新課程實施中的扭曲,這也是一些教師不太實施新課改的主要原因。解決這一問題,需要長期的以制度打破區(qū)域壁壘、行政壁壘和體制壁壘,促進教育資源在不同區(qū)域之間的合理流動和優(yōu)化配置。

    總體來說,新課改是基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的一項重大改革。張掖市中小學校新課改進行的這些年,數(shù)學教輔教材,數(shù)學教師的教學理念、教學方法,學生的學習方式都有了全新的改變。但是在實踐中還是存在一些客觀問題,需要不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結(jié)問題。

    參考文獻:

    [1]方匡南.隨機森林組合預測理論極其在金融中的應(yīng)用[M].廈門大學出版社,2012-05.

    [2]徐立.堅持城鄉(xiāng)統(tǒng)籌,引領(lǐng)教師成長,促進課堂教學:浙江嘉興市新一輪基礎(chǔ)教育課程改革取得階段性成效[J].基礎(chǔ)教育改革動態(tài),2006(02).

    (作者單位 甘肅省張掖市河西學院數(shù)學與統(tǒng)計學院)

    編輯 薛直艷endprint

    摘 要:調(diào)查張掖地區(qū)義務(wù)教育階段數(shù)學課程教學的現(xiàn)狀,采用隨機森林分類的方法,按照對新課改的態(tài)度不同,對教師、實習生以及學生進行分類,發(fā)現(xiàn)新課改施行過程中存在的問題,探討解決辦法。

    關(guān)鍵詞:調(diào)查問卷;隨機森林;泛化誤差;教育資源

    一、調(diào)查形式設(shè)計

    主要采用訪談、聽課以及調(diào)查問卷的形式調(diào)查了張掖地區(qū)部分學校數(shù)學課程新課改的實施現(xiàn)狀。其中訪談骨干教師六位;聽課二十課時;從教師、學生以及實習生三個不同角度設(shè)計了不同的調(diào)查問卷。教師的調(diào)查問卷發(fā)出去100份,收回96份;實習生的發(fā)出100份,收回100份;學生的發(fā)出100份,收回90份。

    教師的調(diào)查問卷討論了數(shù)學課程實施的總體情況,教師的教學理念的改變,教學方式的變化,對《數(shù)學課程改革綱要》的理解、認可度;教學過程中遇到的問題;教學目標對知識、技能、情感以及態(tài)度的體現(xiàn);教學組織形式上師師互動、師生互動、生生互動的情況;知識講授與學習方法能力的培養(yǎng)等。實習生既充當著課程改革的被實施者,又充當著實施者,針對他們的調(diào)查問卷都是以比較形式出現(xiàn)的,主要有:從不同角度看課程改革,對課程改革教學實現(xiàn)的接受程度,學生所使用的教材與后續(xù)課程的銜接度,教學實施者對課程改革的態(tài)度,課程改革中遇到的主要問題,心目中好課程的標準,參與課程改革之后對學習方法有無促進等方面。

    二、數(shù)據(jù)分析

    分別就教師、學生、實習生的調(diào)查問卷的數(shù)據(jù)應(yīng)用隨機森林方法進行分類,隨機森林是由Leo Breiman于2001年提出的一個統(tǒng)計方法,操作步驟如下:

    1.設(shè)原始樣本中共有N個樣本,利用bootstrap重抽樣方法從原始樣本中有放回地抽取N個樣本,作為訓練集,此時原始訓練集中每個樣本未被抽取的概率為1-(1)N,當N足夠大時,有,因而每次抽取的樣本數(shù)大約為N個,將沒有抽中的N樣本作為袋外數(shù)據(jù)。

    2.根據(jù)訓練集樣本向量的屬性,對每個節(jié)點,隨機選取向量屬性的子集,選擇分類效果最好的一位特征作為節(jié)點分裂屬性,進行分類。

    3.決策樹生成過程中不做剪枝處理。

    4.重復步驟(1)~(3)K次,由于每次抽取的樣本均不同,因而不容易出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象,得到隨機森林,然后組合多棵決策樹的結(jié)果,通過求眾數(shù)得出最終的預測結(jié)果。

    5.應(yīng)用袋外數(shù)據(jù)估計泛化誤差,這是一個無偏估計。

    對調(diào)查問卷結(jié)果按上述算法進行分類,得出分類結(jié)果,將每個袋外數(shù)據(jù)代入訓練集建立的決策樹上,得到準確率的估計ε1,同時計算每個自助樣本的準確率accs,得到準確率公式:

    對所有的隨機誤差項求均值得到隨機森林的泛化誤差估計為11.6。

    三、結(jié)果分析

    1.由于各種客觀原因,數(shù)學課程教學仍然存在很明顯的“穿新鞋,走老路”的問題?!镀胀ǜ咧袛?shù)學課程標準》改變了教材、理念、方式,但是評價學生學習程度好壞的評價體系仍然圍繞考試成績。特殊情況時才準備一節(jié)符合課程標準的“表演課”。

    2.新教材里仍然存在一些思想超前,但執(zhí)行起來受制于客觀條件的內(nèi)容。新課程有的內(nèi)容很難,這已經(jīng)遠遠超過了這一年齡階段學生的認知能力;再如由于新課改教材對教學模塊的改變,打亂了過去的模塊結(jié)構(gòu),淡化了知識內(nèi)在的聯(lián)系,設(shè)置了大量的探究性、事件性活動,對學生學習能力的要求更高。

    3.由于一系列歷史遺留、制度慣性、利益格局、身份壁壘以及思維定式等原因,教育發(fā)展仍然存在各方面的配備不均衡現(xiàn)象。造成了資源稀缺的學校在新課程實施中的扭曲,這也是一些教師不太實施新課改的主要原因。解決這一問題,需要長期的以制度打破區(qū)域壁壘、行政壁壘和體制壁壘,促進教育資源在不同區(qū)域之間的合理流動和優(yōu)化配置。

    總體來說,新課改是基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的一項重大改革。張掖市中小學校新課改進行的這些年,數(shù)學教輔教材,數(shù)學教師的教學理念、教學方法,學生的學習方式都有了全新的改變。但是在實踐中還是存在一些客觀問題,需要不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結(jié)問題。

    參考文獻:

    [1]方匡南.隨機森林組合預測理論極其在金融中的應(yīng)用[M].廈門大學出版社,2012-05.

    [2]徐立.堅持城鄉(xiāng)統(tǒng)籌,引領(lǐng)教師成長,促進課堂教學:浙江嘉興市新一輪基礎(chǔ)教育課程改革取得階段性成效[J].基礎(chǔ)教育改革動態(tài),2006(02).

    (作者單位 甘肅省張掖市河西學院數(shù)學與統(tǒng)計學院)

    編輯 薛直艷endprint

    摘 要:調(diào)查張掖地區(qū)義務(wù)教育階段數(shù)學課程教學的現(xiàn)狀,采用隨機森林分類的方法,按照對新課改的態(tài)度不同,對教師、實習生以及學生進行分類,發(fā)現(xiàn)新課改施行過程中存在的問題,探討解決辦法。

    關(guān)鍵詞:調(diào)查問卷;隨機森林;泛化誤差;教育資源

    一、調(diào)查形式設(shè)計

    主要采用訪談、聽課以及調(diào)查問卷的形式調(diào)查了張掖地區(qū)部分學校數(shù)學課程新課改的實施現(xiàn)狀。其中訪談骨干教師六位;聽課二十課時;從教師、學生以及實習生三個不同角度設(shè)計了不同的調(diào)查問卷。教師的調(diào)查問卷發(fā)出去100份,收回96份;實習生的發(fā)出100份,收回100份;學生的發(fā)出100份,收回90份。

    教師的調(diào)查問卷討論了數(shù)學課程實施的總體情況,教師的教學理念的改變,教學方式的變化,對《數(shù)學課程改革綱要》的理解、認可度;教學過程中遇到的問題;教學目標對知識、技能、情感以及態(tài)度的體現(xiàn);教學組織形式上師師互動、師生互動、生生互動的情況;知識講授與學習方法能力的培養(yǎng)等。實習生既充當著課程改革的被實施者,又充當著實施者,針對他們的調(diào)查問卷都是以比較形式出現(xiàn)的,主要有:從不同角度看課程改革,對課程改革教學實現(xiàn)的接受程度,學生所使用的教材與后續(xù)課程的銜接度,教學實施者對課程改革的態(tài)度,課程改革中遇到的主要問題,心目中好課程的標準,參與課程改革之后對學習方法有無促進等方面。

    二、數(shù)據(jù)分析

    分別就教師、學生、實習生的調(diào)查問卷的數(shù)據(jù)應(yīng)用隨機森林方法進行分類,隨機森林是由Leo Breiman于2001年提出的一個統(tǒng)計方法,操作步驟如下:

    1.設(shè)原始樣本中共有N個樣本,利用bootstrap重抽樣方法從原始樣本中有放回地抽取N個樣本,作為訓練集,此時原始訓練集中每個樣本未被抽取的概率為1-(1)N,當N足夠大時,有,因而每次抽取的樣本數(shù)大約為N個,將沒有抽中的N樣本作為袋外數(shù)據(jù)。

    2.根據(jù)訓練集樣本向量的屬性,對每個節(jié)點,隨機選取向量屬性的子集,選擇分類效果最好的一位特征作為節(jié)點分裂屬性,進行分類。

    3.決策樹生成過程中不做剪枝處理。

    4.重復步驟(1)~(3)K次,由于每次抽取的樣本均不同,因而不容易出現(xiàn)過擬合現(xiàn)象,得到隨機森林,然后組合多棵決策樹的結(jié)果,通過求眾數(shù)得出最終的預測結(jié)果。

    5.應(yīng)用袋外數(shù)據(jù)估計泛化誤差,這是一個無偏估計。

    對調(diào)查問卷結(jié)果按上述算法進行分類,得出分類結(jié)果,將每個袋外數(shù)據(jù)代入訓練集建立的決策樹上,得到準確率的估計ε1,同時計算每個自助樣本的準確率accs,得到準確率公式:

    對所有的隨機誤差項求均值得到隨機森林的泛化誤差估計為11.6。

    三、結(jié)果分析

    1.由于各種客觀原因,數(shù)學課程教學仍然存在很明顯的“穿新鞋,走老路”的問題?!镀胀ǜ咧袛?shù)學課程標準》改變了教材、理念、方式,但是評價學生學習程度好壞的評價體系仍然圍繞考試成績。特殊情況時才準備一節(jié)符合課程標準的“表演課”。

    2.新教材里仍然存在一些思想超前,但執(zhí)行起來受制于客觀條件的內(nèi)容。新課程有的內(nèi)容很難,這已經(jīng)遠遠超過了這一年齡階段學生的認知能力;再如由于新課改教材對教學模塊的改變,打亂了過去的模塊結(jié)構(gòu),淡化了知識內(nèi)在的聯(lián)系,設(shè)置了大量的探究性、事件性活動,對學生學習能力的要求更高。

    3.由于一系列歷史遺留、制度慣性、利益格局、身份壁壘以及思維定式等原因,教育發(fā)展仍然存在各方面的配備不均衡現(xiàn)象。造成了資源稀缺的學校在新課程實施中的扭曲,這也是一些教師不太實施新課改的主要原因。解決這一問題,需要長期的以制度打破區(qū)域壁壘、行政壁壘和體制壁壘,促進教育資源在不同區(qū)域之間的合理流動和優(yōu)化配置。

    總體來說,新課改是基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的一項重大改革。張掖市中小學校新課改進行的這些年,數(shù)學教輔教材,數(shù)學教師的教學理念、教學方法,學生的學習方式都有了全新的改變。但是在實踐中還是存在一些客觀問題,需要不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、總結(jié)問題。

    參考文獻:

    [1]方匡南.隨機森林組合預測理論極其在金融中的應(yīng)用[M].廈門大學出版社,2012-05.

    [2]徐立.堅持城鄉(xiāng)統(tǒng)籌,引領(lǐng)教師成長,促進課堂教學:浙江嘉興市新一輪基礎(chǔ)教育課程改革取得階段性成效[J].基礎(chǔ)教育改革動態(tài),2006(02).

    (作者單位 甘肅省張掖市河西學院數(shù)學與統(tǒng)計學院)

    編輯 薛直艷endprint

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