基于正交試驗設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)課程教學質(zhì)量的評價

1、基于正交試驗設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)課程教學質(zhì)量的評價沈陽師范大學計算中心 張 巖 池 潔摘 要 在研究網(wǎng)絡(luò)課程教學質(zhì)量評價問題的基礎(chǔ)上，提出了基于正交試驗設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)課程教學質(zhì)量的評價模型和分析方法，同時根據(jù)網(wǎng)絡(luò)課程的基本構(gòu)成要素，設(shè)計了一個具體的網(wǎng)絡(luò)課程教學質(zhì)量的評價方案，進一步結(jié)合計算機文化基礎(chǔ)課程的教學，采用該評價方案進行了教學過程的實施，并對教學效果進行了分析和總結(jié)。關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò)課程 正交試驗設(shè)計 實驗評價法 0 引言網(wǎng)絡(luò)教育是當今國際、國內(nèi)教育發(fā)展新的生長點，也是現(xiàn)代教育技術(shù)的主流發(fā)展方向。網(wǎng)絡(luò)課程是實施網(wǎng)絡(luò)化教育的基本形式。與傳統(tǒng)課程相比較而言，網(wǎng)絡(luò)課程具有其特殊的屬性和規(guī)律，它創(chuàng)造的是一個有利

2、于學習者自主和創(chuàng)新的動態(tài)環(huán)境，在網(wǎng)絡(luò)課程的實施過程中，學習者和教育者是伙伴式的多元化的相互促進的協(xié)作關(guān)系，學習者成為學習的主體，但是由于教學過程中的師生分離，學習者的個體差異及學習的個別化，對網(wǎng)絡(luò)課程的教學效果的測量和評價成為難點。因此，我們試圖通過研究，找到一個關(guān)于網(wǎng)絡(luò)課程的教學質(zhì)量評價的方法，建立評價的模型，并且設(shè)計具體實現(xiàn)評價的解決方案。1 網(wǎng)絡(luò)課程的教學評價方法概述及正交試驗設(shè)計原理網(wǎng)絡(luò)課程的教學評價方法主要有四種，即分析評價法、指標體系評價法、觀察評價法和實驗評價法。這些方法各有優(yōu)缺點，其中指標體系評價法是人們普遍關(guān)注和研究的方法且已逐漸形成評價標準體系，相比之下，由于分析評價法很大

3、程度地受到評價人員的主觀影響，觀察評價法有失評價的準確性，實驗評價法需要投入較多的人力、物力和時間，所以沒能得到廣泛的應用。但是，從網(wǎng)絡(luò)課程的實施來看，學習者是進行網(wǎng)絡(luò)課程學習的主體，可以說對主體的學習質(zhì)量的評價是進行網(wǎng)絡(luò)課程的教學質(zhì)量評價的根本，而所謂實驗評價法就是以學生為實驗對象，將他們分成試驗組，分別選用以不同教學方案進行設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)課程進行教學，然后對學生的學習效果進行測量和評價，最后收集數(shù)據(jù)進行分析比較，從中找到最優(yōu)的教學方案，并據(jù)此設(shè)計和完善網(wǎng)絡(luò)課程。正交試驗設(shè)計是解決多因素、多水平試驗問題的一種有效方法，是一種試驗的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)。所謂因素指可能對試驗結(jié)果有顯著影響的因子 ；水平指在

4、試驗中對某一因素設(shè)定的取值。正交試驗設(shè)計方法是利用正交表來設(shè)定試驗，它能夠以很少的試驗次數(shù)和很短的試驗時間得到相當滿意的試驗結(jié)果。2 基于正交試驗設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)課程的教學質(zhì)量評價方案實例 我們以計算機文化基礎(chǔ)課程為基點，進行網(wǎng)絡(luò)課程的教學質(zhì)量評價方案的相關(guān)方面的探索和研究，本課程在我校已經(jīng)實現(xiàn)網(wǎng)上教學，其網(wǎng)絡(luò)學堂的主頁面如圖1所示。圖1 網(wǎng)絡(luò)學堂的主頁面2.1 設(shè)定試驗的各因素及其各水平在實施網(wǎng)絡(luò)課程評價的正交試驗時，可依據(jù)實際的具體情況設(shè)定因素及其水平，如網(wǎng)絡(luò)課程中主題的選擇、網(wǎng)絡(luò)課程中內(nèi)容的容量、學習者的范圍、導航系統(tǒng)的分級、媒體運用合理性等等。這里我們主要以網(wǎng)絡(luò)課程的基本構(gòu)成要素（學習內(nèi)容、

5、學習者、學習模式）加以討論，同時為了適用于正交試驗設(shè)計，又不失評價的一般性，提出3因素3水平的無交互作用（假定各因素的組合不會影響試驗結(jié)果）的正交試驗設(shè)計方案。1、學習內(nèi)容因素及其水平在網(wǎng)絡(luò)教育環(huán)境下，學習內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)課程的主要構(gòu)成要素，學習內(nèi)容安排的適當合理是決定學習者學習效果的關(guān)鍵，所以在網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計時，在保證基本教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上，教育者應認真分析課程內(nèi)容的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，既注重內(nèi)容的縱向深入，又注重內(nèi)容的橫向聯(lián)系。但是由于課程內(nèi)容的增加，可能會分散學習者的精力，影響學習者對主要內(nèi)容的理解和掌握，所以內(nèi)容的增加要恰當適度。一般地課程內(nèi)容可分為以下幾種水平：（1）基本擴展模型 指以基本內(nèi)容為主體，

6、重點知識的擴展也僅限于本課程內(nèi)容范圍之內(nèi)，以保證學習者對整個課程內(nèi)容的前后貫穿，形成較為完整的知識結(jié)構(gòu)。（2）相關(guān)擴展模型 指以基本內(nèi)容為主體，對重點知識進行相關(guān)內(nèi)容的擴展，擴展內(nèi)容既可以是本學科的也可以是跨學科的，注重廣度，淺顯易懂，有利于開闊學習者的眼界，豐富學習者的知識。（3）探索擴展模型 指以基本內(nèi)容為主體，對重點知識進行探索性擴展，擴展內(nèi)容主要選自本學科知識，注重深度，引導學習者逐步深入地研究問題，促進學習者在本學科領(lǐng)域內(nèi)的整體知識水平的提高。 根據(jù)上述三種類型，我們以三種方案設(shè)計和組織網(wǎng)絡(luò)課程的教學內(nèi)容。方案一，以遼寧省計算機文化基礎(chǔ)教學大綱和考試大綱為依據(jù)，以重點掌握和掌握的知識

7、為基本內(nèi)容來設(shè)計和組織網(wǎng)絡(luò)課程。方案二，在方案一的基礎(chǔ)上，設(shè)計和組織計算機文化基礎(chǔ)教學大綱中了解知識的內(nèi)容擴展，如網(wǎng)絡(luò)基本知識及操作、多媒體基本知識及操作和計算機安全基本知識等。方案三，在方案二的基礎(chǔ)上，設(shè)計和組織探索性的知識和操作技能的內(nèi)容擴展，如網(wǎng)絡(luò)常用工具（Netants 等）、多媒體工具（CoolEdit、RealPlayer、AcdSee等）、壓縮工具（WinZip等）、殺毒工具（KV系列、金山毒霸系列等）。2、學習者因素及其水平 學習者因素主要是指學習者已有的相關(guān)知識基礎(chǔ)和學習技能，為了貫徹“因材施教”的教育原則，教育者必須對學習者的知識構(gòu)成和學習能力進行判斷，在完成教學計劃和實現(xiàn)

8、教學目的的前提下，為不同的學習者設(shè)計不盡相同的教學內(nèi)容，并引導不同的學習者采用不同的學習模式進行有效的學習。在網(wǎng)絡(luò)課程中，可以設(shè)計測試答卷，并對學習者進行測試，根據(jù)測試成績劃分學習者的水平。一般地可分成三個水平，即初級水平、中級水平、高級水平。 由于計算機文化基礎(chǔ)普及的地區(qū)性差異，學生的已有知識和操作技能的水平很不平衡，所以我們對教學對象進行了普遍的水平測試，確定了學生的三個水平層次，并選用參加測試態(tài)度認真（可以通過答題的時間、答題的分布以及各方面的了解信息反饋等情況進行判斷）的學生進行試驗。網(wǎng)上測試的主頁面如圖2所示。圖2 網(wǎng)上測試的主頁面3、學習模式因素及其水平在網(wǎng)絡(luò)教育環(huán)境下，學習者可以

9、根據(jù)實際情況自主地選擇學習內(nèi)容、學習過程和學習方式，就相同課程的學習內(nèi)容而言，不同的學習模式會產(chǎn)生不同的學習效果。所以在網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計時，合理地運用恰當?shù)膶W習模式是非常重要的。該因素具體地有以下幾種水平：（1）指導式學習模式 指導模式可以在老師和同學之間異步地實現(xiàn)，也可以網(wǎng)上在線交談的方式實時進行，學習者提出相關(guān)問題或要求，教師給予回答或輔導。（2）合作式學習模式 指由教師在站點上建立相應的學科主題討論組，根據(jù)課程的內(nèi)容擬定專題，設(shè)定專題討論區(qū)、公告欄，學習者可以參加討論，并對其他人的意見提出評論，也可以由多個學習者針對同一學習內(nèi)容彼此交流合作，以達到對教學內(nèi)容比較深刻的理解與掌握。（3）探索式

10、學習模式 利用網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)，教育者為學習者提供豐富的優(yōu)良的媒體資源環(huán)境，學習者可以在已有知識的基礎(chǔ)上，開闊眼界，探索研究。 雖然在實際的網(wǎng)絡(luò)教學活動中，各種學習模式并不是彼此完全孤立的，但為檢驗出不同學習模式對學習效果的影響，我們嚴格按照三種學習模式，對學生進行試驗。2.2 選擇正交表，進行試驗正交試驗設(shè)計提供根據(jù)因素數(shù)和水平數(shù)構(gòu)造的若干相應的正交表，選擇正交表時，首先要求正交表中水平數(shù)s與每個因子水平數(shù)一致，其次要求正交表中因子數(shù)r大于或等于實際因子數(shù)，然后適當選用試驗次數(shù)n較小的正交表。在本例中，我們將進行3因素、3水平的無交互作用的試驗，所以選擇如表1所示的正交表L9(34)，表中字

11、母L表示正交表；數(shù)字4表示試驗中至多考慮4種因素，而這里考慮3種因素，因此省略了Factor D一列；數(shù)字3表示每個因素有3種水平；數(shù)字9表示該表有9行，對應于9個試驗方案，每個試驗方案的效果用試驗效果值來表征，這里的試驗效果值可以是學習者的網(wǎng)絡(luò)課程的階段或最后的測試成績。表1 正交表OrderFactor AFactor BFactor CResult1111y12122Y23133Y34212Y45223Y56231Y67313Y78321Y89332Y92.3 數(shù)據(jù)的方差分析算法及試驗結(jié)論通過數(shù)理統(tǒng)計理論中的方差分析方法，可以確定哪些因素對試驗結(jié)果有顯著的影響。具體算法如下： 1、計算總

12、平均數(shù) p=(y1+y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8+y9)/92、計算各因子在各水平上的試驗值的平均數(shù) k1A=(y1+y2+y3)/3 k2A=(y4+y5+y6)/3 k3A=(y7+y8+y9)/3 k1B=(y1+y4+y7)/3 k2B=(y2+y5+y8)/3 k3B=(y3+y6+y9)/3 k1C=(y1+y6+y8)/3 k2C=(y2+y4+y9)/3 k3C=(y3+y5+y7)/3 3、計算總離差平方和 Q=(y1-p)2+(y2-p)2+(y3-p)2+(y4-p)2+(y5-p)2+(y6-p)2+(y7-p)2+(y8-p)2+(y9-p)2) 4、計算

13、各因素引起的離差平方和及試驗誤差 QA=3(k1A-p)2+(k2A-p)2+(k3A-p)2 QB=3(k1B-p)2+(k2B-p)2+(k3B-p)2 QC=3(k1C-p)2+(k2C-p)2+(k3C-p)2 QE=Q-QA-QB-QC 注意QA，QB，QC的表示式中的系數(shù)3是指每一種水平上的試驗次數(shù)，即為n/s。 5、計算FA，F(xiàn)B，F(xiàn)C的值FA=QA/QE FB= QB/QE FC= QC/QE 依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計理論，QA、QB、QC、QE的自由度分別為2，F(xiàn)A、FB、FC服從自由度為（2,2）的F分布。 6、檢驗各因素對試驗有無顯著作用，并構(gòu)成最優(yōu)試驗方案 給定顯著水平(1-即為置

14、信概率)，查表可得F(2,2)的值。若FAF(2,2)，則認為因素A對試驗結(jié)果有顯著作用；若FA< F(2,2)，則認為因素A對試驗結(jié)果無顯著作用。同樣，可以確定因素B和C分別對試驗有無顯著作用。 根據(jù)上述算法，具體地我們對部分理論知識（不含需要較長時間逐步熟練掌握的操作知識）進行學習內(nèi)容設(shè)定和考核，分別抽取兩組（為了避免所學專業(yè)對試驗結(jié)果的影響，我們在兩個專業(yè)各選取9人）進行了二組試驗，對試驗數(shù)據(jù)進行了處理分析，試驗結(jié)果表明學習內(nèi)容、學習方式、學習者三個因素對學習效果都有顯著的影響。對于不同的學習者，以方案一設(shè)計和組織的教學內(nèi)容，教學效果是最好的；以指導性為主的教學模式，教學效果是最好

15、的。2.4 試驗結(jié)論的實際應用依據(jù)我校學分制的管理方式，為充分實現(xiàn)教學質(zhì)量和效率的最大化，我們對學生進行了分層次并分階段教學，即在統(tǒng)一采用以指導式為主以合作式、探索式為輔的教學模式前提下，對初級水平學生采取方案一的教學內(nèi)容，并指導和督促他們在一學年的時間內(nèi)，分階段完成方案二和方案三的教學內(nèi)容的學習；對中級水平學生采取方案二的教學內(nèi)容，并指導和督促他們在一學年的時間內(nèi)，完成方案三的教學內(nèi)容的學習；對高級水平學生采取方案三的教學內(nèi)容，并指導他們對相關(guān)的內(nèi)容或感興趣的內(nèi)容進行探索和研究。與此相應地，經(jīng)學校有關(guān)部門的批準，我們允許學生申請?zhí)崆翱己撕涂荚嚕崆矮@得本門課程的學分。3 結(jié)束語通過理論的研究和實踐的探索，我們認為將正交試驗設(shè)計的數(shù)理統(tǒng)計理論整合到網(wǎng)絡(luò)課程的教學質(zhì)量的評價中，是具有實用性、有效性和可操作性的。由此種評價方法得到的結(jié)論不僅可以表明在網(wǎng)絡(luò)課程的實施中，哪些因素對教學效果和教學質(zhì)量有著顯著的影響和作用，幫助教育者抓住問題的關(guān)鍵，而且有利于教育者及時準確地把握學習者的學習效果反饋，改善網(wǎng)絡(luò)課程的教學設(shè)計，提高網(wǎng)絡(luò)課程的教學質(zhì)量。Evaluation of Web Courses Instruction Quality Based on Orthogonal Test Designs 參考文獻1