基于最小二乘法的項目化實訓(xùn)質(zhì)量評價模型研究

汪松松

摘要摘要：對教學(xué)質(zhì)量評價模型進行了定性和定量分析。為提高模型精度，在理清學(xué)生技能掌握程度與項目化實訓(xùn)教學(xué)各影響因素關(guān)系的基礎(chǔ)上，引進校企合作企業(yè)評價因子，利用最小二乘法對項目化實訓(xùn)質(zhì)量評價體系進行數(shù)學(xué)建模，以指導(dǎo)實訓(xùn)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。通過數(shù)據(jù)分析得知學(xué)生個人素質(zhì)非常重要，需要在教學(xué)中注重綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：項目化教學(xué)；質(zhì)量評價；最小二乘法

DOIDOI：10.11907/rjdk.1431026

中圖分類號：TP301

文獻標(biāo)識碼：A文章編號

文章編號：16727800（2015）004004903

0引言

最小二乘法（又稱最小平方法）是一種應(yīng)用廣泛的數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)，本文采用最小二乘法對計算機類項目化實訓(xùn)課程進行了數(shù)學(xué)建模，得出質(zhì)量評價模型，以此指導(dǎo)項目化實訓(xùn)教學(xué)。

高職培養(yǎng)目標(biāo)主要定位在高技能人才的培養(yǎng)。在新的教學(xué)模式下，隨著項目化教學(xué)的深入，各專業(yè)的職業(yè)技能課主要在機房、實訓(xùn)室等專業(yè)場所進行。與教室教學(xué)相比，無論從學(xué)生知識接受方式上和實踐技能提高上都發(fā)生了本質(zhì)變化。另外，校外實訓(xùn)不同于校內(nèi)實訓(xùn)，校外實習(xí)注重學(xué)生在工作場合的適應(yīng)性，校內(nèi)實訓(xùn)主要是在專業(yè)教師的輔導(dǎo)下，提高專業(yè)知識和技能，實行“理實一體化”教學(xué)模式，是學(xué)生主要知識來源和主要能力訓(xùn)練場所。所以，有必要建立科學(xué)的項目化實訓(xùn)教學(xué)模型，定量研究實訓(xùn)質(zhì)量影響因素與實訓(xùn)效果之間的關(guān)系。

1教學(xué)評價

國內(nèi)外教育質(zhì)量評價研究主要集中在評價因素方面，如生源質(zhì)量、教學(xué)計劃及實施過程質(zhì)量、教學(xué)過程質(zhì)量、課堂教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)輔助過程質(zhì)量、教學(xué)條件質(zhì)量、教師隊伍質(zhì)量及考試考核質(zhì)量等。針對國內(nèi)高職教育特點，我國學(xué)者深入研究了職業(yè)教育影響因素與教育質(zhì)量的定性與定量關(guān)系，并提出各種先進的教學(xué)評價模型，但鮮見對項目化實訓(xùn)教學(xué)領(lǐng)域進行研究。

1.1質(zhì)量評價模型定性研究

時會美、陸善興、許芳奎等人[15]主要研究了教學(xué)質(zhì)量評價體系建設(shè)的重要性、評價體系整體設(shè)計、評價因素結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。

實訓(xùn)教學(xué)是高職實踐教學(xué)的重要組成部分，學(xué)生實訓(xùn)質(zhì)量評價體系包括校內(nèi)實習(xí)實訓(xùn)評價和企業(yè)頂崗實習(xí)評價，對于校內(nèi)實訓(xùn)質(zhì)量評價，提出了能力標(biāo)準(zhǔn)的評價模式。高職校內(nèi)實習(xí)實訓(xùn)質(zhì)量評價指標(biāo)由職業(yè)道德素質(zhì)、專業(yè)能力（專業(yè)基本能力和專業(yè)綜合能力）和創(chuàng)新能力3個方面組成，評價模式包括絕對評價、過程評價、綜合評價，評價指標(biāo)采用直接賦值法，評價分為5個等級：A，B，C，D，E，其中A=1，B=0.8，C=0.6，D=0.4，E=0.2。評價人根據(jù)評價表中各項內(nèi)容對被評價學(xué)生作出相應(yīng)評價，每一級每項指標(biāo)相乘的成績總和即為該學(xué)生的最終評價分?jǐn)?shù)。

陸善興設(shè)計了實習(xí)實訓(xùn)質(zhì)量指標(biāo)體系，該體系由實習(xí)實訓(xùn)參與者、實習(xí)實訓(xùn)內(nèi)容、實習(xí)實訓(xùn)過程、實習(xí)實訓(xùn)環(huán)境和實習(xí)實訓(xùn)效果等8個要素構(gòu)成，實行定量評價和定性評價、過程性評價與終結(jié)性評價、絕對性評價與相對性評價、校外評價與校內(nèi)評價、自評與他評相結(jié)合，并建立了實習(xí)實訓(xùn)質(zhì)量評價指標(biāo)體系考評表，細(xì)化指標(biāo)，增強可操作性。

許芳奎則主要研究了教師實踐能力的重要性，認(rèn)為教師的實踐能力是教師知識、素質(zhì)、技能等多方面因素的綜合反映?；诮處煂嵺`能力的教學(xué)質(zhì)量評價，目的在于檢查與分析教師在實踐教學(xué)中是否有針對性地培養(yǎng)了企業(yè)所期許的工作能力，以此判斷教師是否具備實踐教學(xué)能力。教師實踐能力的教學(xué)質(zhì)量評價主要包括教學(xué)設(shè)計評價、教學(xué)實施評價、教學(xué)效果評價，評價原則是目標(biāo)、激勵性、有效性等。

1.2質(zhì)量評價模型定量研究

在教學(xué)質(zhì)量評價模型研究方面，包含麗、於實、葉勇等人[68]深入研究了教學(xué)質(zhì)量定量評價模型，主要方法有線性回歸、偏最小二乘法、多元統(tǒng)計分析、灰色關(guān)聯(lián)和層次分析法、模糊層次分析法、云模型課堂教學(xué)質(zhì)量數(shù)據(jù)挖掘法等。

包含麗提出的最小二乘法評價模型克服了人為的主觀隨意性，能夠正確反映評價要素與評價目標(biāo)（教學(xué)效果）之間的關(guān)系。

為了提高評價精度，學(xué)者於實從教學(xué)效果、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)態(tài)度4個方面構(gòu)建評價指標(biāo)體系，充分考慮多位專家意見，應(yīng)用層次分析法計算出各參評指標(biāo)權(quán)重，并利用模糊數(shù)學(xué)挖掘出教學(xué)質(zhì)量等級與參評指標(biāo)之間的規(guī)則知識，建立了教學(xué)質(zhì)量評價一致性判斷矩陣。

葉勇認(rèn)為，教學(xué)質(zhì)量評價是一個多層次、多目標(biāo)優(yōu)化問題，系統(tǒng)非線性較強。為提高課堂教學(xué)質(zhì)量評價效果，作者提出了一種基于云模型的課堂教學(xué)質(zhì)量數(shù)據(jù)挖掘方法。采用支持向量機對課堂教學(xué)質(zhì)量與評價指標(biāo)間的非線性關(guān)系進行逼近，采用遺傳算法進行支持向量機參數(shù)優(yōu)化，采用云模型對遺傳算法進行改進，提高全局搜索能力，以防止獲得局部最優(yōu)支持向量機參數(shù)。

1.3最小二乘法

最小二乘法是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)，它通過最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡便地求得未知數(shù)據(jù)，并使得這些數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和最小。包含麗、楊建軍、田垅等人[6，910]對最小二乘法的應(yīng)用及改進算法進行了研究。最小二乘法在關(guān)系函數(shù)、數(shù)據(jù)擬合等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，與各種非線性、智能算法相比，具有算法簡單、無人為影響等特點。改進的最小二乘法具有運算速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定等特點。把最小二乘法引入項目化實訓(xùn)質(zhì)量評價具有科學(xué)可行性。

2實訓(xùn)質(zhì)量評價指標(biāo)體系

建立數(shù)學(xué)模型的首要任務(wù)是各參與因子的量化，評價模型量化精確度決定了模型的可用性。根據(jù)美國的教育評價理論，評價標(biāo)準(zhǔn)主要包括適當(dāng)性（Propriety）、有效性（Utility）、可行性（Feasibility）和精確性（Accuracy）等。高等職業(yè)教育與社會生產(chǎn)實際聯(lián)系緊密，強調(diào)培養(yǎng)的畢業(yè)生需具有較高的職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)技能。項目化實訓(xùn)課程主要圍繞學(xué)生實踐因素及效果打分。

基于工學(xué)結(jié)合校企合作的實訓(xùn)質(zhì)量評價體系，質(zhì)量影響因素主要體現(xiàn)在學(xué)生、學(xué)校、企業(yè)三方面。多年的教學(xué)與實踐經(jīng)驗表明，在程序類課程中，較好的邏輯思維、良好的職業(yè)素質(zhì)是軟件開發(fā)的必備素質(zhì)；學(xué)校課程組織、師資力量決定實訓(xùn)質(zhì)量；企業(yè)提供的項目適合度及對教學(xué)支持度對實訓(xùn)教學(xué)亦很重要。

學(xué)生基礎(chǔ)能力可在課程開始時進行測試，包括邏輯思維能力、意志力、專業(yè)基礎(chǔ)等，是學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)要素。學(xué)校主要提供理實一體化學(xué)習(xí)環(huán)境，包括具有吸引力的教學(xué)材料、知識豐富的師資隊伍、科學(xué)的課程設(shè)置、政策支持、學(xué)習(xí)網(wǎng)站支持、教師的全過程跟蹤管理與指導(dǎo)。在企業(yè)頂崗實踐過程中，實踐項目的覆蓋面、合理度、吸引力、過程安排、時間安排、企業(yè)人員參與度等因素?zé)o不直接決定學(xué)生的實踐能力。通過對學(xué)生實踐能力目標(biāo)評價指標(biāo)的歸納與分析，得出評價指標(biāo)體系如圖1所示。

項目化教學(xué)評價因素及效果數(shù)值的確定是一個不可忽視的問題，為了精確定量課堂練習(xí)影響因數(shù)的數(shù)值，特別是部分很難界定的評價因素，如學(xué)生個人素質(zhì)、基礎(chǔ)能力等，可以先以五級制進行定性，再根據(jù)投票進行分?jǐn)?shù)細(xì)化，如表1所示。3基于最小二乘法的實訓(xùn)質(zhì)量評價模型

最小二乘法通過最小方差來擬合數(shù)據(jù)，尤其是用在線性二維數(shù)據(jù)上。由于項目化實訓(xùn)評價因素比較多，故需要使用線性多維擬合辦法。設(shè)函數(shù)y=S*（x）為綜合評分與評價要素關(guān)系，基于最小二乘法，找到多維線性函數(shù)y，使誤差平方和為最?。?/p>

4計算機類課程實例分析

采樣數(shù)據(jù)中，通過定性和定量來處理數(shù)據(jù)，在各分?jǐn)?shù)段選取典型的成績值，并對影響因子進行評估，獲得影響因子數(shù)據(jù)。考慮到Matlab中Curve Fitting Toolbox（曲線擬合工具箱）只能提供二維數(shù)據(jù)的擬合和仿真，故采用regress（Y，X）或自行編程進行計算，得到其中意志力達到19.8%。

對得到的一組評價因子進行數(shù)據(jù)驗證，分別選取不同分?jǐn)?shù)層次數(shù)據(jù)進行對比分析，結(jié)果如表2所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生個人素質(zhì)中意志能力是比較重要的一項參數(shù)，故單獨列出進行線性回歸，圖形幾乎是成正比例的，如圖2所示。從這點來看，增強學(xué)生的綜合素質(zhì)，特別是在教學(xué)中鼓勵學(xué)生不怕困難、敢于解決問題，并在其中尋找成功的樂趣是非常重要的。

5結(jié)語

最小二乘法項目化實訓(xùn)質(zhì)量評價模型在實踐教學(xué)指導(dǎo)中具有一定意義，可通過影響因素權(quán)值的大小來及時調(diào)整側(cè)重點，提高項目化實訓(xùn)質(zhì)量。最小二乘法的各影響因素之間假設(shè)為非相干狀態(tài)，而事實上各影響因素間具有一定的相干性?？紤]到評價綜合效果，項目化實訓(xùn)過程可進一步轉(zhuǎn)化為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過反饋模式及時調(diào)整各影響因子的權(quán)值。同時，量化標(biāo)準(zhǔn)存在人為差異，但至少要確保量化數(shù)據(jù)相對準(zhǔn)確，以提高模型精度。另外，值得注意的是，以企業(yè)需求為主導(dǎo)的高職培養(yǎng)機制應(yīng)與學(xué)生的個人需求相結(jié)合，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

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