主成分分析法在課堂教學(xué)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究

摘要：本文從教學(xué)態(tài)度，教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法和教學(xué)效果四個(gè)方面，歸集14項(xiàng)指標(biāo)設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷，面向教學(xué)對(duì)象采集評(píng)教信息。利用matlab軟件，通過(guò)主成分分析抽取三類代表性指標(biāo)，并以此對(duì)8名計(jì)算機(jī)教師進(jìn)行課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)分，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該評(píng)價(jià)模型穩(wěn)定性良好，對(duì)開(kāi)展課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)估具有一定的借鑒意義。

Abstract： The research team designs a questionnaire with 14 indicators to collect information of teaching evaluation from four aspects such as teaching attitude， teaching content， teaching method and teaching effect. They extract three types of representative indicators base on PCA theory by matlab and use these index to evaluate the classroom teaching quality of eight computer teachers. The experimental verification shows that the evaluation effect of the model is stable and has significancely reference for classroom teaching quality evaluation.

關(guān)鍵詞：主成分分析;教學(xué)質(zhì)量;評(píng)價(jià)指標(biāo)

Keywords： principal component analysis; teaching quality; evaluation index

教學(xué)質(zhì)量是每個(gè)學(xué)校的生命線，教師課堂教學(xué)效果是教學(xué)質(zhì)量的重要決定因素。課堂教學(xué)效果評(píng)價(jià)是基于學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，對(duì)教師的教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)效果的直接評(píng)價(jià)，能夠客觀反映教師的課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)能力，課堂教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果不僅可以讓學(xué)校教學(xué)管理者及時(shí)了解教學(xué)組織現(xiàn)狀，分析教學(xué)問(wèn)題，調(diào)整績(jī)效考核方案，還可以幫助教師總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，提高教學(xué)質(zhì)量，確保人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[1]。

通常教師的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，這為系統(tǒng)評(píng)價(jià)教師的教學(xué)效果提供了詳細(xì)的依據(jù)，但是龐大的指標(biāo)體系和復(fù)雜的賦權(quán)模型，增加了數(shù)據(jù)結(jié)果分析的復(fù)雜性。因此有必要運(yùn)用科學(xué)的方法篩選出更具代表性的信息，作為教師課堂教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

一、主成分分析法

主成分分析法（Principal Components Analysis）利用降維的思想，將原來(lái)的多指標(biāo)重新組合成一組新的、線性組合的少數(shù)綜合指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，綜合指標(biāo)不僅保留了原始變量的主要信息，彼此之間互不相關(guān)，更有助于抓住主要矛盾[2]。

主成分分析模型計(jì)算原理

二、應(yīng)用舉例

1.指標(biāo)體系構(gòu)造

通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，借鑒國(guó)內(nèi)外專家對(duì)教師教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究成果，結(jié)合學(xué)校的教育教學(xué)評(píng)價(jià)實(shí)踐，確定教師課堂教學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的整體框架[4]。采取問(wèn)卷調(diào)查的方式調(diào)查了上海中職學(xué)校從事教學(xué)督查和教學(xué)評(píng)教理論研究的專家、教務(wù)管理人員，最終制定了課堂教學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)如下表所示：

2.原始評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)采集

為了確保數(shù)據(jù)的可比性和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，我們選取了同一專業(yè)的8名《信息技術(shù)基礎(chǔ)》課程的授課教師，邀請(qǐng)中職二年級(jí)參加過(guò)信息技術(shù)課程考證的學(xué)生參與問(wèn)卷調(diào)查，其中男生130人，占40.88%，女生188人，占59.12%。無(wú)記名調(diào)查，共發(fā)放問(wèn)卷386份，回收問(wèn)卷318份，剔除68份不合理數(shù)據(jù)，有效問(wèn)卷82.38%。計(jì)算出各個(gè)計(jì)算機(jī)教師各項(xiàng)指標(biāo)的均值，得到數(shù)據(jù)如下，

3.數(shù)據(jù)分析

將上表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入SPSS20中，得到主成分提取分析表，

首先表中前三個(gè)向量的特征值均大于1，分別為3.232，1.894，1.623，具有較好的代表性，可以作為主成分提取[5]。前三項(xiàng)累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到88.47%，大于85%的統(tǒng)計(jì)要求。

將特征向量與標(biāo)準(zhǔn)化的系數(shù)相乘得到主成分表達(dá)式

4.結(jié)果分析

第一個(gè)主成分F1權(quán)重最大，包含信息量46.84%，主要代表變量是設(shè)置教學(xué)目標(biāo)，組織教學(xué)內(nèi)容和設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。其權(quán)重分別為：0.842，0.549，0.604。集中體現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。第二個(gè)主成分F2包含信息量23.16%，由情境創(chuàng)設(shè)，教學(xué)互動(dòng)和課程案例為代表指標(biāo)，反映了教學(xué)實(shí)施對(duì)教學(xué)質(zhì)量的影響程度。第三個(gè)主成分占比18.47%，代表指標(biāo)包括知識(shí)技能掌握情況和反饋輔導(dǎo)，說(shuō)明了教學(xué)反饋的閉環(huán)管理是教學(xué)質(zhì)量提升的重要保障。

根據(jù)前三個(gè)主成分得分，用其貢獻(xiàn)率加權(quán)，標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重系數(shù)，

得到：F=47.27%F1+32.75%F2+19.98%F3，計(jì)算每個(gè)教師的課堂評(píng)價(jià)得分，并根據(jù)總得分排序

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述模型分析，我們發(fā)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，教學(xué)過(guò)程控制和教學(xué)反饋是教師課堂教學(xué)質(zhì)量的核心組成部分，為此做好教學(xué)質(zhì)量提升要從以下三個(gè)方面著手。

首先，規(guī)范教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，以教學(xué)大綱為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)教學(xué)對(duì)象特點(diǎn)，合理組織教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)教學(xué)層次和教學(xué)目標(biāo)，其次在教學(xué)過(guò)程中使用多種教學(xué)方法，利用信息化媒介改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)形式，豐富課堂體驗(yàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂參與度。最后，利用教學(xué)測(cè)驗(yàn)、考察等形式，及時(shí)獲得教學(xué)反饋，調(diào)整教學(xué)策略，強(qiáng)化知識(shí)和技能學(xué)習(xí)成果，輔導(dǎo)提升，做好教學(xué)的閉環(huán)管理。

本研究中主成分分析所提取的三個(gè)代表性的指標(biāo)累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上，說(shuō)明降維后的信息量保持在一個(gè)較高的水平，但是主成分指標(biāo)是否滿足課堂教學(xué)評(píng)價(jià)的實(shí)際，與專家評(píng)分有很大的關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用中還需要根據(jù)學(xué)科導(dǎo)向進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。主成分指標(biāo)是根據(jù)數(shù)據(jù)代表性重新組合的多個(gè)指標(biāo)綜合體，其指標(biāo)含義具有一定的模糊性，表述不夠清晰準(zhǔn)確。主成分分析法可以消除變量之間的相關(guān)性，減少指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的工作量，對(duì)于初始評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜的評(píng)價(jià)體系具有良好的優(yōu)化作用。

教育教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)具有較強(qiáng)的績(jī)效導(dǎo)向作用，評(píng)價(jià)過(guò)程包括眾多顯性指標(biāo)和隱形指標(biāo)，效益指標(biāo)和效率指標(biāo)，這就要求在設(shè)計(jì)質(zhì)量評(píng)估模型的時(shí)候充分考慮學(xué)科特點(diǎn)和教學(xué)評(píng)估導(dǎo)向作用，合理利用質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，規(guī)范教學(xué)過(guò)程管理，同時(shí)也要提供權(quán)變指標(biāo)激發(fā)知識(shí)工作者的積極性和創(chuàng)造性，為教師教學(xué)能力發(fā)展和教育質(zhì)量評(píng)估提供精確的數(shù)據(jù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘黎，任增元，郭欣.高等學(xué)校質(zhì)量評(píng)價(jià)中的問(wèn)題、原因與對(duì)策分析[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2012（3）：349-352.

[2] 梁秋，黃海午.主成分分析在教學(xué)質(zhì)量評(píng)估中的實(shí)證研究[J].教育教學(xué)論壇，2014（10）：115-117.

[3] 袁志發(fā)，宋世德.多元統(tǒng)計(jì)分析[M].北京：科學(xué)出版社，2009：219-241.

[4] 李偉春.基于主成分因子分析的教學(xué)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)[J].公安海警學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（12）：60-64.

[5] 趙秀紅.基于主成分分析的特征提取的研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2016.

基金項(xiàng)目：上海市職業(yè)教育協(xié)會(huì)2020—2021年度重點(diǎn)課題，《課證融合模式下網(wǎng)絡(luò)教學(xué)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)研究》階段性成果之一。

上海市現(xiàn)代流通學(xué)校 林明輝