秦映 李占利

摘要：在傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程中，軟件工程與相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)評(píng)價(jià)目標(biāo)及方法單一，強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)，存在畢業(yè)生綜合素質(zhì)不強(qiáng)的問(wèn)題。同時(shí)隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人才培養(yǎng)目標(biāo)與高校教學(xué)質(zhì)量評(píng)估之間出現(xiàn)了脫節(jié)現(xiàn)象。針對(duì)這一問(wèn)題，以教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程為研究對(duì)象，以建立評(píng)價(jià)體系為研究?jī)?nèi)容，引入云模型技術(shù)，以解決評(píng)估過(guò)程中信息不確定的問(wèn)題。最后以軟件工程專(zhuān)業(yè)為例，提出一種基于云模型的評(píng)估方法。該研究成果可以加強(qiáng)信息技術(shù)與教育技術(shù)的融合，為教學(xué)評(píng)價(jià)等應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)支撐，從而提升軟件工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：教學(xué)評(píng)價(jià);云模型;評(píng)價(jià)體系;不確定信息

DOI：10.11907/rjdk.192092 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類(lèi)號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2020）006-0265-04

0 引言

習(xí)近平總書(shū)記曾經(jīng)批示要優(yōu)先發(fā)展教育事業(yè)。近年來(lái)，軟件工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)呈現(xiàn)出大規(guī)模、多層次等趨勢(shì)，畢業(yè)生數(shù)量大幅增長(zhǎng)。但與此同時(shí)，一些用人單位也反映畢業(yè)生工作開(kāi)始時(shí)會(huì)遇到以下問(wèn)題：崗位所要求的專(zhuān)業(yè)知識(shí)不足（銜接問(wèn)題）、實(shí)踐能力較差、溝通能力薄弱、缺乏團(tuán)隊(duì)精神等。這些問(wèn)題的產(chǎn)生，本質(zhì)上是由于高校人才培養(yǎng)及教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法與業(yè)界需求存在很大程度的脫節(jié)。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，由于我國(guó)軟件工程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)定位不夠準(zhǔn)確，過(guò)分強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)，評(píng)價(jià)方法單一，因此造成畢業(yè)生的綜合素質(zhì)不佳。2018年9月10日，習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)教育大會(huì)上發(fā)表重要講話，要求從根本上解決教育評(píng)價(jià)指標(biāo)問(wèn)題，從而促進(jìn)了人們對(duì)軟件工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)評(píng)價(jià)方法作進(jìn)一步研究。

本文基于云模型特點(diǎn)，建立云模型評(píng)價(jià)體系，以彌補(bǔ)現(xiàn)有教學(xué)中僅使用定量或定性信息進(jìn)行評(píng)價(jià)的不足。在教學(xué)評(píng)價(jià)中，研究云模型教學(xué)評(píng)價(jià)方法的創(chuàng)新意義在于找到評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中由語(yǔ)言值描述的評(píng)價(jià)結(jié)果與由準(zhǔn)確數(shù)值描述的評(píng)價(jià)結(jié)果之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)評(píng)價(jià)的目的。

1 研究意義

針對(duì)教學(xué)評(píng)價(jià)方法中指標(biāo)之間的模糊性與不確定性，本文結(jié)合云模型（定性定量交換模型）的優(yōu)勢(shì)，研究云模型教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。通過(guò)云模型技術(shù)實(shí)現(xiàn)定性指標(biāo)與定量指標(biāo)之間的自然轉(zhuǎn)換，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，完成教學(xué)過(guò)程綜合評(píng)價(jià)。

本文結(jié)合西安科技大學(xué)發(fā)展背景，研究軟件工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)踐過(guò)程，以期對(duì)高校軟件工程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)過(guò)程及教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法提出有效建議。

2 研究現(xiàn)狀分析

在教學(xué)評(píng)估過(guò)程中，合理確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。目前，許多學(xué)者對(duì)如何確定指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行了研究，大致可分為兩類(lèi)：第一類(lèi)是基于專(zhuān)家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，主觀判斷每個(gè)指標(biāo)權(quán)重的方法，即主觀權(quán)重方法，如Delphi測(cè)定法、最小平方法等;第二類(lèi)是基于評(píng)估者給出的被評(píng)估信息之間的關(guān)系，即客觀加權(quán)方法，如主成分分析法、熵值法等。主觀權(quán)重法實(shí)施過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，但易受主觀因素影響，使得結(jié)果客觀性較差;客觀加權(quán)方法主要基于數(shù)學(xué)理論和方法，計(jì)算過(guò)程與算法復(fù)雜性一般較高，使得結(jié)果穩(wěn)定性較差。在文獻(xiàn)中，提出使用灰度相關(guān)性求解指標(biāo)權(quán)重的方法。該方法基于灰色系統(tǒng)理論，具有對(duì)樣本數(shù)量和數(shù)據(jù)分布規(guī)律要求嚴(yán)格的優(yōu)點(diǎn)，可以彌補(bǔ)主客觀加權(quán)方法的不足，但該方法基于準(zhǔn)確的調(diào)查數(shù)據(jù)，而在教學(xué)評(píng)估系統(tǒng)中，影響教學(xué)質(zhì)量的因素并不都具有確定的數(shù)量關(guān)系，難以用精確的數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。

云模型是定性概念與定量描述之間的轉(zhuǎn)換模型，可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)價(jià)中定量分析與定性分析的互換，因而可以解決影響教學(xué)評(píng)估的教學(xué)質(zhì)量因素之間的模糊性和不確定性問(wèn)題。

云模型可以將概念空間轉(zhuǎn)換為數(shù)值空間。一方面，這種轉(zhuǎn)換是確定和精確的，數(shù)值空間中的每一個(gè)云滴都是定性概念的量化實(shí)現(xiàn)，在一定程度上代表了定性概念;另一方面，這種轉(zhuǎn)換也表現(xiàn)出隨機(jī)性和模糊性，每一次轉(zhuǎn)換就會(huì)得到由一組不同云滴構(gòu)成的云滴集合，同一概念可以選擇用任一個(gè)集合表示?？梢?jiàn)，云模型在處理定性與定量映射時(shí)，符合人們的主觀思維，有效集成了映射過(guò)程中存在的隨機(jī)性和模糊性，反映了不確定性規(guī)律。

3 云模型評(píng)價(jià)方法

教學(xué)評(píng)估的關(guān)鍵是如何科學(xué)、全面地評(píng)估教學(xué)工作的實(shí)際水平。但影響教學(xué)工作的各種因素表現(xiàn)出模糊性和不確定性，給綜合評(píng)價(jià)帶來(lái)了困難。云模型所蘊(yùn)含的不確定性和隨機(jī)性為教學(xué)評(píng)價(jià)提供了新思路。圖1為定性概念“約40”的云圖。

設(shè)U是具有精確數(shù)量的表示域，A為某一定性概念。有一個(gè)隨機(jī)數(shù)0≤Y≤1，看作。對(duì)A的隸屬度，則隸屬度在論域上的分布稱(chēng)為隸屬云，簡(jiǎn)稱(chēng)為云。所有。到區(qū)間[0，1]都是一對(duì)多的映射，x對(duì)于A的隸屬度是一些概率分布，會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似“云”的形狀，沒(méi)有明確的形狀與邊界，隸屬曲線就是云的數(shù)學(xué)期望曲線。

云的厚度并不均勻，由云滴強(qiáng)度和成員隨機(jī)性加以反映，靠近或遠(yuǎn)離概念中心的位置隨機(jī)性相對(duì)較小，反之則隨機(jī)性很大。

在云模型中，利用3個(gè)數(shù)值特征期望值Ex（ExpectedValue）、熵En（Entropy）和超熵He（Hyper Entropy）反映定性概念的定量信息。其中，Ex是定性概念的中心值，熵En反映域中定性概念可接受的數(shù)值范圍，表示定性概念的模糊度，超熵He表示云滴的分散度。

本文將云模型應(yīng)用于教學(xué)評(píng)估過(guò)程，將評(píng)估框架作為研究領(lǐng)域，分解影響教學(xué)效果的各級(jí)指標(biāo)，獲取各指標(biāo)信息。云模型分別用于描述定性指標(biāo)和定量指標(biāo)，獲得云模型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，全面評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量。評(píng)估方法主要包括3個(gè)步驟：①變量云化;②評(píng)估指標(biāo)云模型;③云模型融合。具體流程如圖2所示。

（1）云化指標(biāo)，分別獲得每個(gè)指標(biāo)的云模型。將評(píng)估過(guò)程中產(chǎn)生的信息分為準(zhǔn)確的數(shù)值信息和模糊的語(yǔ)言信息。提取一個(gè)由n組精確數(shù)值表示的性能指標(biāo)，其數(shù)字特征如式（1）所示。

分別獲得由定性語(yǔ)言值描述的評(píng)價(jià)指標(biāo)，以及由定量數(shù)值描述的評(píng)價(jià)指標(biāo)云模型。

（2）構(gòu)造定性評(píng)測(cè)云標(biāo)尺。設(shè)置一個(gè)由11條評(píng)論組成的評(píng)論集，如S={極差，非常差，很差，較差，差，一般，好，較好，很好，非常好，極好}，將11條評(píng)論放在同一坐標(biāo)系的連續(xù)標(biāo)尺上，并將每個(gè)語(yǔ)言值映射到[0，1]區(qū)間，構(gòu)造云標(biāo)尺如圖3所示。

（3）云模型融合。所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的云模型在相同坐標(biāo)系中構(gòu)成云簇，該云簇同時(shí)反映了定性指標(biāo)與定量指標(biāo)的激活間隔。

如果在評(píng)估過(guò)程中存在m條評(píng)估信息，則將表示m條評(píng)估信息的m個(gè)云模型放置在相同坐標(biāo)系中，并形成反映評(píng)估結(jié)果的m維云簇。云簇隨著評(píng)估過(guò)程的變化而變化。在任意時(shí)刻，云簇都可以激活相應(yīng)區(qū)間。通過(guò)多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的多個(gè)輸入，可以獲得不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的采樣點(diǎn)，從而反向恢復(fù)各性能指標(biāo)的綜合云模型，與云標(biāo)尺進(jìn)行比對(duì)獲得評(píng)估結(jié)果。

4 基于云模型的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法有效性驗(yàn)證

在軟件工程教學(xué)評(píng)估過(guò)程中，存在大量多樣化及不確定的評(píng)估信息。影響教學(xué)評(píng)價(jià)的主要因素如圖4所示。

從圖4可以看出，在教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程中，體現(xiàn)知識(shí)掌握程度的平時(shí)成績(jī)、學(xué)習(xí)成績(jī)以及各類(lèi)競(jìng)賽成績(jī)屬于定量信息，可用精確數(shù)值表示;反映能力形成和素質(zhì)培養(yǎng)情況的其它信息是定性信息，通常用語(yǔ)言值進(jìn)行描述。根據(jù)云模型評(píng)價(jià)方法對(duì)評(píng)價(jià)體系中的評(píng)價(jià)信息進(jìn)行分類(lèi)，若為精確數(shù)值表示，則采用公式（1），若為語(yǔ)言描述的定性概念，則采用公式（2），從而得到評(píng)價(jià)體系的綜合云模型。

以軟件工程專(zhuān)業(yè)為例，對(duì)于語(yǔ)言描述的定性變量，選取6個(gè)指標(biāo)的4組值，如表1所示。

設(shè)評(píng)語(yǔ)與評(píng)定值對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：一般為0.5，好為0.6，差為0.4，很差為0.3，則可以得到?jīng)Q策矩陣B。

從決策矩陣中求得各指標(biāo)云模型的Ex和En，如表2所示。

將各指標(biāo)云模型置于同一坐標(biāo)系中，如圖5所示。

該坐標(biāo)系中任意一個(gè)指標(biāo)通過(guò)多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的多個(gè)輸入可以隨時(shí)激活，獲得該指標(biāo)采樣點(diǎn)。將所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的采樣點(diǎn)視為云滴，反向恢復(fù)整個(gè)評(píng)價(jià)體系云模型的數(shù)字特征Ex，En，He為（0.5，0.1，0.2），從而得到該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的綜合云模型，如圖6所示。

將評(píng)價(jià)體系的綜合云模型（見(jiàn)圖6）與定性評(píng)測(cè)云標(biāo)尺（見(jiàn)圖3）進(jìn)行對(duì)比，得出評(píng)價(jià)結(jié)果：評(píng)估系統(tǒng)的評(píng)估值為0.5，相應(yīng)評(píng)論為“一般”。然后對(duì)比圖5與圖6，可進(jìn)一步得出結(jié)論，雖然針對(duì)“平時(shí)成績(jī)”、“科學(xué)素質(zhì)”、“社交能力”和“身體素質(zhì)”的評(píng)價(jià)結(jié)果較好，但由于對(duì)“學(xué)習(xí)能力”、“實(shí)踐能力”及“各類(lèi)競(jìng)賽能力”的評(píng)價(jià)結(jié)果一般，導(dǎo)致整體評(píng)價(jià)值僅為0.5，所以對(duì)應(yīng)評(píng)語(yǔ)為“一般”。可以看出，若能在教學(xué)過(guò)程中提高學(xué)生實(shí)踐與競(jìng)賽等方面的能力，教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)更好。

通過(guò)上述方法不難看出，評(píng)價(jià)體系中包含的不確定性評(píng)價(jià)指標(biāo)增加了評(píng)估難度。使用云模型不必強(qiáng)調(diào)精確的數(shù)學(xué)函數(shù)表示，體現(xiàn)了處理不確定信息的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)上述方法和模型提供的評(píng)價(jià)結(jié)論，與傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)方法相比，該方法考慮的因素更多、更全面，得出的結(jié)論也更加直觀，且更接近實(shí)際。

5 結(jié)語(yǔ)

利用云模型進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)需要在教學(xué)實(shí)踐中作進(jìn)一步驗(yàn)證。在調(diào)研論證方面，聽(tīng)取相關(guān)專(zhuān)家的評(píng)價(jià)建議，并將能力評(píng)價(jià)表中表述不清、重疊、無(wú)效的指標(biāo)項(xiàng)進(jìn)行修正或刪除，同時(shí)跟據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)增加指標(biāo)項(xiàng)，使指標(biāo)項(xiàng)的制定更加符合教學(xué)要求;在課堂觀察方面，運(yùn)用云模型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系觀察課堂教學(xué)視頻，檢驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)是否能夠真正反映教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題，以及教師與學(xué)生評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)是否具有可操作性;在對(duì)比分析方面，傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式主要針對(duì)學(xué)生考試成績(jī)，評(píng)價(jià)重點(diǎn)是學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，其完全采用量化成績(jī)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，不能全面檢測(cè)出學(xué)生的學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力，更無(wú)法反映出學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)。

本文研究的基于云模型的教學(xué)評(píng)價(jià)方法以知識(shí)掌握、能力形成和素質(zhì)培養(yǎng)3個(gè)一級(jí)指標(biāo)為基礎(chǔ)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)中的不足，具有一定的實(shí)用性與有效性，有助于提升軟件工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。