——基于有序多分類Logistic回歸模型"/>
麥繼芳, 陳俊宏,趙海清
(嶺南師范學(xué)院 a.數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院,b.教務(wù)處,廣東 湛江 524048)
高等教育是人類發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物,其存在的根本目的在于滿足受教育者發(fā)展的需要,將學(xué)生培養(yǎng)成具有某一專業(yè)知識的人才,為社會和國家提供高級專門人才。教師作為高等教育辦學(xué)的主要角色,其教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平對高等學(xué)校的人才培養(yǎng)和辦學(xué)水平具有深遠(yuǎn)的影響。教學(xué)質(zhì)量管理及其評價系統(tǒng)是高校教學(xué)質(zhì)量的保障體系的基本組成部分。教學(xué)評價作為教師教學(xué)質(zhì)量的評判標(biāo)準(zhǔn),它在教育評價活動中起著不可低估的作用。高校現(xiàn)有的教學(xué)評價系統(tǒng)主要包括:教學(xué)檢查、學(xué)生評教、專家評教、專業(yè)評價、課程評價和院系教學(xué)綜合評價等方面。其功能是廣泛收集教學(xué)信息,通過對教師的教學(xué)質(zhì)量科學(xué)地評價和診斷,不斷改善高校評教系統(tǒng),從而提高教學(xué)效果[1]。
關(guān)于教師教學(xué)評價分析的研究,極少學(xué)者從高校教師的教學(xué)質(zhì)量的視角去研究。目前,國內(nèi)現(xiàn)行關(guān)于高校教師教學(xué)評教方面的研究還不夠深入,基本還停留在現(xiàn)狀描述和理論分析層面,缺乏實證研究分析[2-6]。國外少些學(xué)者針對教師教學(xué)質(zhì)量評價體系方面做了一定的研究,但針對高校教學(xué)質(zhì)量影響因素分析這方面研究的文章尚少[7-11]?,F(xiàn)行的評教體系僅包括學(xué)生成績等基本信息以及學(xué)生對老師評價的信息,尚未結(jié)合教師的基本信息進(jìn)行分析。文章基于有序多分類Logistic回歸模型[12],結(jié)合教師基本信息(如教師職稱等),對高校教師評教成績進(jìn)行建模分析。文章首先使用逐步回歸分析方法,逐步剔除一些不顯著變量,找出高校教師評教成績的主要影響因素,再使用有序多分類Logistic回歸模型對剩下的變量進(jìn)行擬合和預(yù)測,并對擬合和預(yù)測結(jié)果進(jìn)行分析。
為了避免評教過程中不同課程教學(xué)方式存在差異性,本研究選取廣州某所高校2015級480位學(xué)生作為研究對象。收集2016—2017年度“統(tǒng)計學(xué)”這門課程的信息。收集的內(nèi)容包括教師評教成績,學(xué)生對教師的教學(xué)態(tài)度(x1)、教學(xué)內(nèi)容(x2)、教學(xué)方式(x3)、教學(xué)效果(x4)的評分以及關(guān)于這四個方面的文字性評價信息,學(xué)生的平時成績(x5)、期末考試成績(x6)。授課教師的個人基本信息:是否參與編輯教材(x7)、教師職稱(x8)、該學(xué)期任課總課時數(shù)(x9)和教齡(x10)。
將教師評教成績劃分為五個等級,分別是60分以下,60~69分,70~79分,80~89分,90~100分。并將教師評教成績等級設(shè)為因變量y,其中y=1,2,3,4,5。此外,將學(xué)生對教師的文字性評價信息量化為0,1變量,若學(xué)生評價的文字中含有表1相應(yīng)的關(guān)鍵詞,則記為1;否則,記為0;所得結(jié)果見表1。
表1 學(xué)生文字性評價關(guān)鍵詞得分標(biāo)準(zhǔn)
圖1反映了學(xué)生在教學(xué)態(tài)度方面評價次數(shù)為347,約占60%。由此可見,學(xué)生對教師的教學(xué)態(tài)度尤為重視,這從側(cè)面反映出教師的教學(xué)態(tài)度對學(xué)生的影響非同小可。
由表2可以知,高校教師評教等級的均值為4.75,可推知,總體上,學(xué)生對老師的評價持滿意的態(tài)度;其偏度系數(shù)為-3.08,該分布為左偏態(tài),且偏離程度較大,反映出個別學(xué)生對授課老師持有較極端的消極評價。在峰度和偏差上,除了教學(xué)效果的峰度和偏差較大之外,其他三項文字性評價的分布都較平穩(wěn)且較對稱,由此推測,可能是因為學(xué)生的個體差異,導(dǎo)致不同學(xué)生對不同授課老師的接受能力有較大的差異,故不同學(xué)生對教師的教學(xué)效果評價差距較大,而教師的教學(xué)態(tài)度、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式這些是學(xué)生能夠直接感受和體會的,評價也相對客觀些,因此評價差距相對較小。其次,學(xué)生平時成績的均值、最大值、最小值、峰度和偏度分別為:88.92、50、100、4.54、-1.78,期末成績的均值、最大值、最小值、峰度和偏度分別為:76.59、0、99、3.39、-1.19,可以看出,總體上學(xué)生的平時成績普遍較高,但期末成績的峰度與偏度都較小,且更趨近正太分布,這說明期末成績比較接近自然常態(tài),而學(xué)生的平時成績受教師的主觀因素影響較大。
表2 變量的描述性統(tǒng)計信息
續(xù)表2
有序多分類Logistic回歸模型[13]是一種概率型非線性回歸模型,該模型適用于分析一個有序多分類因變量與多個自變量之間的關(guān)系。該模型不要求變量服從正態(tài)分布,其自變量可以是連續(xù)的,也可以是非連續(xù)的,對于離散的,有等級劃分的因變量最為合適。有序多分類Logistic回歸模型的基本思想是將因變量分割為兩個等級,針對這兩個等級建立因變量為二分類的Logistic回歸模型[14]。
s=1,2,…,k-1
(1)
其中,Ls為第s個累積Logistic回歸模型,(x1,x2,…,xq)為自變量向量,q為自變量個數(shù),αs是截距項參數(shù),βi是偏回歸系數(shù)。
模型的參數(shù)估計可使用極大似然法求出[16]。假設(shè)nj(x)為在條件x下的第j個等級樣品觀察個數(shù),G為x各個水平的組合數(shù),則對數(shù)似然函數(shù)為:
(2)
其中,P(y=j|x)=πj=pj-pj-1極大。函數(shù)的求解計算需要使用計算機迭代完成,文章使用統(tǒng)計軟件R語言進(jìn)行操作。
本文將教師的評教成績劃分為五個等級,并將其設(shè)為因變量,其取值為y=1,2,3,4,5。因此,本文使用有序多分類Logistic回歸模型進(jìn)行建模,并結(jié)合實際情況進(jìn)行分析,找出影響高校教師評教的成績的關(guān)鍵因素。
為了檢驗?zāi)P偷臏?zhǔn)確性,本文抽取120個樣本作為測試集來檢測模型擬合效果;剩下的360個樣本作為訓(xùn)練集,用于擬合模型。對訓(xùn)練集建立有序多分類Logistic回歸模型,并結(jié)合使用統(tǒng)計軟件R語言的MASS包的polr函數(shù),得到全模型的參數(shù)估計結(jié)果見表3。
表3 全模型參數(shù)估計結(jié)果
由表3可知,尚存在很多變量的t值較小,可能自變量之間存在多重共線性問題。為優(yōu)化模型,使用向后逐步回歸法對自變量進(jìn)行篩選,逐步剔除不顯著變量:x4(教學(xué)效果)、x10(教師教齡)、x9(教師該學(xué)期課時數(shù))、x2(教學(xué)內(nèi)容)、x6(學(xué)生期末考試成績)、x8(教師職稱)、x5(學(xué)生平時成績),再次使用有序多分類Logistic模型對剩余的變量做回歸分析,其回歸結(jié)果和檢驗結(jié)果見表4和表5。
表4 模型回歸結(jié)果
表5 檢驗結(jié)果
由表4和表5可知,該模型中各變量的P值都小于0.02,顯著性較好;此外,模型的AIC值為437.50,赤池信息量相對較小??傮w上,該模型的擬合效果較好,另外,可得到具體的有序多分類Logistic回歸方程見式子(3):
(3)
由此可解得pi,見式子(4):
(4)
因此,可求出每個等級對應(yīng)的概率,見式子(5):
(5)
下面,使用測試集檢驗?zāi)P偷臏?zhǔn)確度。通過使用R軟件predict函數(shù),得到預(yù)測,并對預(yù)測值和真實值進(jìn)行比較分析,結(jié)果見表6。
表6 預(yù)測值的擬合效果分析
由表6可知,真實值為1的測試值沒有對應(yīng)的預(yù)測值,而真實值為2、3、4的預(yù)測值均為5,個數(shù)分別為:1、5、15。真實值為5對應(yīng)的測試值為4僅有1個,對應(yīng)測試值為5就有98個。故模型的整體準(zhǔn)確率為98/120=0.816 7。因為真實值為4的預(yù)測值為5,而真實值為5的預(yù)測值為4,接近正確,故正確率近似等于(1+15+98)/120=0.95。其預(yù)測效果較佳,因此表明所選的回歸模型較合理。從而,我們可以得出結(jié)論:能體現(xiàn)高校教師評教成績的主要因素是教師的教學(xué)態(tài)度、教學(xué)方式和教材編輯。
本文使用有序多分類Logistic回歸模型,挖掘出了對高校教師評教成績有顯著影響的因素,發(fā)現(xiàn)教學(xué)態(tài)度、教學(xué)方式和教師是否參與教材編輯三個對模型有顯著影響的因素;事實上,這三個因素最終影響著教師的教學(xué)質(zhì)量。一個持有認(rèn)真的教學(xué)態(tài)度,在課前積極備課,在課堂上表現(xiàn)熱情飽滿的教師,對學(xué)生的感染非同小可。學(xué)生更容易受熱枕于教學(xué)的教師感染,進(jìn)而對學(xué)習(xí)充滿熱情?,F(xiàn)實上,我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在對老師做文字性評價時,教師的教學(xué)態(tài)度出現(xiàn)次數(shù)是最多的,這再次證明了教學(xué)態(tài)度在教學(xué)質(zhì)量中尤為重要;同時,教師的教學(xué)方式影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和思維方式,導(dǎo)致最終會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)和成長。而科學(xué)的教學(xué)方式能夠高效地促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行思考,從而達(dá)到提升學(xué)生思維能力的目的;此外,高校教師的知識淵博程度對學(xué)生也有一定的影響。若一個教師有能力參與教材改編,足以體現(xiàn)該教師對該門課程的知識非常熟悉,且邏輯思維非常嚴(yán)謹(jǐn)。他能把握住教學(xué)的重點和難點,所以,其所授課課程也應(yīng)是邏輯非常清晰的,自然地,學(xué)生很容易接受他傳授的知識。如此看來,教師在學(xué)生的學(xué)習(xí)中占有舉足輕重的地位。
高校是培養(yǎng)人才的基地,為了能更好地為社會提供高素質(zhì)人才,學(xué)校應(yīng)意識到培養(yǎng)高素質(zhì)教師人才的重要性,這需要學(xué)校和學(xué)校教師的共同努力。首先,老師們需積極探討什么樣的教學(xué)方式更適合教授學(xué)生,多去尋找能提升自己的機會,在學(xué)識上不斷地完善自我。再者,各高校的管理部門應(yīng)對教師教學(xué)水平引起重視,積極探索提高教師工作責(zé)任心和提高教師教學(xué)態(tài)度的方法和途徑,鼓勵教師向有經(jīng)驗的優(yōu)秀教師學(xué)習(xí)好的教學(xué)方法,資助老師們出國深造,讓他們學(xué)習(xí)國外優(yōu)秀的教學(xué)經(jīng)驗和先進(jìn)的知識。當(dāng)然,各高校應(yīng)緊跟時代發(fā)展的步伐,不斷探索出適合學(xué)校教學(xué)活動的反饋機制和評價體系,從而促進(jìn)教師教學(xué)質(zhì)量的提升。唯有如此,才能塑造出優(yōu)秀的教師,從而培養(yǎng)出更優(yōu)秀的學(xué)生。