基于數(shù)據(jù)挖掘的大學英語教學質(zhì)量測評系統(tǒng)設(shè)計及應用

摘 要：本文針對現(xiàn)行大學英語教學質(zhì)量測評系統(tǒng)存在測評結(jié)果斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)值較低的問題，提出基于數(shù)據(jù)挖掘的大學英語教學質(zhì)量測評系統(tǒng)設(shè)計及應用。結(jié)合系統(tǒng)功能需求，設(shè)計學生訪問和后臺處理2個功能模塊；在系統(tǒng)軟件方面，選擇教學態(tài)度、教學內(nèi)容、教學方法以及教學效果4個指標構(gòu)建測評指標體系，通過對指標體系中指標數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)對大學英語教學質(zhì)量量化，確定教學質(zhì)量等級，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計。經(jīng)試驗證明，設(shè)計系統(tǒng)測評結(jié)果斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)在0.9以上，測評結(jié)果可以精準地反映大學英語教學質(zhì)量情況，在這方面具有良好的應用前景。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；大學英語教學質(zhì)量；測評系統(tǒng)；指標體系；量化；斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)

中圖分類號：TP 311.52" " " " " 文獻標志碼：A

隨著經(jīng)濟全球化不斷加深，社會對英語人才的需求不斷增加，英語專業(yè)成為大學教育教學體系中重要組成部分，提高大學英語教學質(zhì)量以及大學教學綜合實力是各大學共同關(guān)心的問題。定期對英語教學質(zhì)量進行測評，根據(jù)測評結(jié)果對教學計劃和方案進行調(diào)整[1]。最初采取的測評方式為問卷調(diào)查方式，英語教學質(zhì)量影響因素比較多，問卷調(diào)查的評價結(jié)果不能全面反映英語教學質(zhì)量的真實情況。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展與革新，為智慧教育提供可能性，測評系統(tǒng)應運而生。目前，各大學引進測評系統(tǒng)，測評系統(tǒng)是利用一定的算法和計算機技術(shù)對英語教學數(shù)據(jù)進行采集、分析以及反饋，對大學英語教學質(zhì)量進行自動化測評。從現(xiàn)實來看，測評系統(tǒng)的應用在一定程度上減少了大學英語教學質(zhì)量測評工作量，但是，測評性能還存在一定的缺陷，在實際應用中，測評結(jié)果的斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)比較低，與實際大學英語教學質(zhì)量情況存在較大的差距，現(xiàn)行系統(tǒng)的應用性較差，已經(jīng)無法滿足實際需求，為此提出基于數(shù)據(jù)挖掘的大學英語教學質(zhì)量測評系統(tǒng)設(shè)計及應用。希望通過本次研究與設(shè)計，可以應用該系統(tǒng)更好地評估和監(jiān)測大學英語教學的效果，減少教師在質(zhì)量測評方面的工作量，提高工作效率，為教師和學校提供有針對性的改進方向。

1 大學英語教學質(zhì)量測評系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

大學英語教學質(zhì)量測評主要包括測評數(shù)據(jù)采集和測評數(shù)據(jù)處理2個環(huán)節(jié)，結(jié)合這2個主要功能考慮系統(tǒng)用戶需求，設(shè)計學生訪問功能和后臺處理功能2個模塊，學生訪問功能模塊實現(xiàn)大學生英語教學質(zhì)量測評信息采集，以學生為主體，提供提交登錄信息、提交測評結(jié)果以及回答常見問題等基礎(chǔ)功能。當學生用戶對測評流程不太了解時，學生訪問功能模塊提供英語教學質(zhì)量測評操作流程示范功能，幫助學生完成英語教學質(zhì)量問卷調(diào)查數(shù)據(jù)采集流程[2]。學生訪問功能模塊基本思路如下：在網(wǎng)上實現(xiàn)學生評教工作[3]。按照學校的工作流程將調(diào)查表上傳至系統(tǒng)Web客戶端上，生成參加英語教學質(zhì)量測評的學生名單，由學生訪問功能模塊自動向名單上學生客戶端上發(fā)送問卷以及訪問密碼，學生通過在系統(tǒng)客戶端上輸入訪問密碼進入英語教學質(zhì)量問卷調(diào)查頁面，完成填寫問卷，學生訪問功能模塊將自動保存調(diào)查數(shù)據(jù)，并將其上傳到數(shù)據(jù)庫中。

后臺處理功能模塊的功能是處理學生提交的大學英語教學質(zhì)量測評數(shù)據(jù)信息，學生訪問功能模塊將記錄的測評數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺處理功能模塊中，由教學質(zhì)量督導人員負責啟動測評數(shù)據(jù)處理過程，通過對數(shù)據(jù)處理和分析，自動生成測評報告，教學測評數(shù)據(jù)處理內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)編輯以及數(shù)據(jù)填充，數(shù)據(jù)分析功能主要包括測評數(shù)據(jù)匯總、測評數(shù)據(jù)表格化和測評數(shù)據(jù)圖形化等[4]。后臺處理功能模塊還具有測評結(jié)果查詢、導出以及下載等多項系統(tǒng)服務(wù)功能，學生用戶和教師用戶可以登錄到系統(tǒng)中進入該界面，對教學質(zhì)量測評結(jié)果進行搜索、瀏覽、轉(zhuǎn)發(fā)以及下載，對于存在疑惑的測評結(jié)果，有權(quán)限的系統(tǒng)用戶可以在系統(tǒng)中對教學質(zhì)量進行重新測評，對原有測評數(shù)據(jù)進行刪除處理[5]。系統(tǒng)將所有測評結(jié)果上傳到數(shù)據(jù)庫中保存，并且在后臺處理功能模塊上可以進行大學英語教學質(zhì)量測評信息匯總，以圖形、表格等多種形式實現(xiàn)測評結(jié)果可視化展示。后臺處理功能模塊主要對象為大學英語教學質(zhì)量測評管理人員，為了保障數(shù)據(jù)信息安全，不被他人惡意篡改，在后臺處理功能模塊中設(shè)置登錄權(quán)限，用戶在獲取權(quán)限后通過輸入密碼登錄到系統(tǒng)后臺，實現(xiàn)后臺處理操作。通過對2個功能模塊的設(shè)計，實現(xiàn)了系統(tǒng)功能設(shè)計。

2 大學英語教學質(zhì)量測評系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 搭建教學質(zhì)量測評指標體系

教學質(zhì)量測評結(jié)果能夠反映大學英語教學質(zhì)量真實情況，教學質(zhì)量測評指標體系的構(gòu)建非常關(guān)鍵，通過對大學英語教學過程的研究，從客觀因素、主觀因素、內(nèi)部因素以及外部因素等多個方面篩選測評指標，構(gòu)建指標體系。結(jié)合上文設(shè)計的系統(tǒng)功能模塊，選擇大學英語教師教學態(tài)度（A）、教學內(nèi)容（B）、教學方法（C）、教學效果（D）4個一級指標，在一級指標基礎(chǔ)上選擇二級指標。其中，對于大學英語教師教學態(tài)度的評價，選擇是否學生關(guān)心（A1）、是否充分準備教學（A2）以及講評認真度（A3）3個二級指標[6]。對于大學英語教學內(nèi)容的評價，選擇教學內(nèi)容是否突出重點（B1）、是否正確形成概念（B2）、是否反映新的發(fā)展成果（B3）3個二級指標[7]。對于大學英語教學方法的評價，選擇是否運用多種教學方法（C1）、是否聽取學生意見（C2）、是否注重學生知識與能力的教學（C3）3個二級指標。對于教學效果的評價，選擇是否提高學生解決問題能力（D1）、是否重視學生創(chuàng)新能力（D2）以及學生是否能夠掌握所學內(nèi)容（D3）3個二級指標[8]。由以上選擇的一級指標與二級指標構(gòu)建教學質(zhì)量測評指標體系。根據(jù)以上選擇的二級指標構(gòu)建成英語教學質(zhì)量問卷調(diào)查表對每個一級指標評分，其中“是”計分為+1，“否”計分為-1，將每個二級指標的得分累計，即可得到指標體系中的一級指標值。

2.2 基于數(shù)據(jù)挖掘的教學質(zhì)量量化

根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對指標體系中所有指標數(shù)據(jù)信息進行關(guān)聯(lián)分析，對大學英語教學質(zhì)量進行量化測評，其過程如下。

步驟1：確定指標權(quán)重[9]。采用專家方法對指標體系中每個指標權(quán)重進行計算，由3名以上專家對每個指標對于教學質(zhì)量測評的重要性進行評分，取平均分作為指標的權(quán)重值，如公式（1）所示。

（1）

式中：為指標體系中指標的權(quán)重系數(shù)；emax為測評指標專家評分最高值；emin為測評指標專家評分最低值；n為參與評分的專家數(shù)量。

步驟2：測評指標數(shù)據(jù)歸一化。由于系統(tǒng)收集的測評指標數(shù)據(jù)單位不同，數(shù)值范圍比較大，因此，為了保證數(shù)據(jù)挖掘精度，對指標體系中指標數(shù)據(jù)進行歸一化，如公式（2）所示。

（2）

式中：x為歸一化后的測評指標數(shù)據(jù)；為原始測評指標數(shù)據(jù)；xmin為指標體系中測評指標最小值；xmax為指標體系中測評指標最大值。

步驟3：灰色關(guān)聯(lián)度挖掘。通過挖掘測評數(shù)據(jù)，確定測評指標與大學英語教學質(zhì)量標準的關(guān)聯(lián)度，其用灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)表示，計算過程如公式（3）所示。

（3）

式中：r為指標體系中測評指標灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)；i為測評指標數(shù)量；k為大學英語教學質(zhì)量測評指標參考向量。

步驟4：教學質(zhì)量量化。根據(jù)測評指標的灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)，計算大學英語教學質(zhì)量評分，如公式（4）所示。

（4）

式中：δ為大學英語教學質(zhì)量評分。通過挖掘測評指標數(shù)據(jù)，確定教學質(zhì)量量化值。

2.3 教學質(zhì)量定性測評

根據(jù)大學英語教學質(zhì)量量化值，確定教學質(zhì)量等級，這次根據(jù)需求共設(shè)計5個等級，建立評語集，如公式（5）所示。

K={A，B，C，D，F(xiàn)} " " " " " （5）

式中：K為大學英語教學質(zhì)量評語集；A為教學質(zhì)量優(yōu)秀；B為教學質(zhì)量良好；C為教學質(zhì)量一般；D為教學質(zhì)量及格；F為教學質(zhì)量不及格。

每個等級對應教學質(zhì)量評分區(qū)間：F-不及格，如果教學質(zhì)量測評得分未超過60分，那么對應的教學質(zhì)量等級為不及格；D-及格，如果教學質(zhì)量測評得分在60～70分，那么對應的教學質(zhì)量等級為及格；C-一般，如果教學質(zhì)量測評得分在70～80分，那么對應的教學質(zhì)量等級為一般；B-良好，如果教學質(zhì)量測評得分在80～90分，那么對應的教學質(zhì)量等級為良好；A-優(yōu)秀，如果教學質(zhì)量測評得分在90分以上，那么對應的教學質(zhì)量等級為優(yōu)秀。對照教學質(zhì)量評分所在相應的等級區(qū)間，確定教學質(zhì)量等級，生成教學質(zhì)量測評報告，完成系統(tǒng)軟件設(shè)計，進而完成系統(tǒng)設(shè)計。

3 試驗論證

3.1 試驗準備與設(shè)計

選取某個高等院校作為研究對象，該大學英語專業(yè)學生共計2000人，英語課程共10個，采用本文方法測評該大學英語教學質(zhì)量。試驗配置如下：Windows 2010操作系統(tǒng)，Intel（R）Core i8-64612M 處理器，400G硬盤，系統(tǒng)前端采用Bootsrp框架，后端使用Tomcat8.1軟件服務(wù)器，系統(tǒng)小程序使用微信者開發(fā)工具開發(fā)。通過系統(tǒng)采集2000名英語課程學生評價數(shù)據(jù)以及教師數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)挖掘確定英語教學質(zhì)量測評指標灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)，如圖1所示。

根據(jù)測評指標灰色關(guān)聯(lián)度確定英語教學質(zhì)量評分，確定教學質(zhì)量等級，見表1。

通過系統(tǒng)測評，該大學英語課程教學質(zhì)量為優(yōu)秀（A）共2個，教學質(zhì)量為良好（B）共4個，教學質(zhì)量為一般（C）課程共2個，教學質(zhì)量為及格（D）課程為零，教學質(zhì)量為不及格（F）課程共2個。

3.2 試驗結(jié)果與討論

系統(tǒng)性能評價指標：斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)，該指標是評價測評系統(tǒng)、模型和算法等性能重要指標，斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)值越高，說明測評結(jié)果的可靠性、可信度越高，其計算如公式（6）所示。

（6）

式中：ε為大學英語教學質(zhì)量測評結(jié)果的斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)；s為大學英語教學質(zhì)量測評值；s*為大學英語教學質(zhì)量實際值。斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)值為0～1。

對比系統(tǒng)：試驗選擇2種現(xiàn)行系統(tǒng)作為設(shè)計系統(tǒng)性能測評對照，2種系統(tǒng)分別為基于線性加權(quán)的測評系統(tǒng)和基于模糊綜合評價的測評系統(tǒng)。試驗選擇大學英語作文、英語聽力、英語單詞、英語閱讀、商務(wù)英語、基礎(chǔ)英語、高級英語以及英語語法8個課程教學質(zhì)量系統(tǒng)測評數(shù)據(jù)，計算8個課程教學質(zhì)量測評結(jié)果的斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)，見表2。

通過對表2中數(shù)據(jù)分析得出試驗結(jié)論：本文系統(tǒng)對大學英語教學質(zhì)量測評結(jié)果的斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)在0.9以上，而基于線性加權(quán)的測評系統(tǒng)評價結(jié)果的斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)最大值僅為0.59，基于模糊綜合評價的測評系統(tǒng)評價結(jié)果的斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)最大值為0.69，2種現(xiàn)行系統(tǒng)斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)遠低于本文系統(tǒng)，這是因為本文系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對測評數(shù)據(jù)進行深入挖掘，利用灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)描述測評指標與教學質(zhì)量標準之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，保證了測評結(jié)果的準確性。因此，通過以上對比，證明設(shè)計系統(tǒng)測評性能更好，適用于大學英語教學質(zhì)量測評。

4 結(jié)語

教學質(zhì)量測評是大學英語教育教學管理工作中的重要環(huán)節(jié)，測評結(jié)果可以為大學英語教學計劃優(yōu)化與創(chuàng)新提供支撐，有助于提高大學英語教學工作質(zhì)量。結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘等計算機技術(shù)優(yōu)勢，針對現(xiàn)行系統(tǒng)存在的缺陷，將數(shù)據(jù)挖掘與大學英語教學質(zhì)量測評相結(jié)合，設(shè)計一個新的測評系統(tǒng)，提高教學質(zhì)量測評結(jié)果的斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)以及大學英語教學質(zhì)量測評精度，對現(xiàn)行系統(tǒng)進行優(yōu)化與創(chuàng)新，為大學英語教學質(zhì)量測評工作提供系統(tǒng)支撐，具有良好的現(xiàn)實意義。由于研究時間有限，研究內(nèi)容存在一些不足，因此后續(xù)會在系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方面進行進一步探究，促進大學英語教育教學發(fā)展。

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