基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)

1、基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)沈陽(yáng)師范大學(xué)計(jì)算中心 張 巖 池 潔摘 要 在研究網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)模型和分析方法，同時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)課程的基本構(gòu)成要素，設(shè)計(jì)了一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)方案，進(jìn)一步結(jié)合計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程的教學(xué)，采用該評(píng)價(jià)方案進(jìn)行了教學(xué)過(guò)程的實(shí)施，并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行了分析和總結(jié)。關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò)課程 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)法 0 引言網(wǎng)絡(luò)教育是當(dāng)今國(guó)際、國(guó)內(nèi)教育發(fā)展新的生長(zhǎng)點(diǎn)，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(shí)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(gè)有利

2、于學(xué)習(xí)者自主和創(chuàng)新的動(dòng)態(tài)環(huán)境，在網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)施過(guò)程中，學(xué)習(xí)者和教育者是伙伴式的多元化的相互促進(jìn)的協(xié)作關(guān)系，學(xué)習(xí)者成為學(xué)習(xí)的主體，但是由于教學(xué)過(guò)程中的師生分離，學(xué)習(xí)者的個(gè)體差異及學(xué)習(xí)的個(gè)別化，對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)效果的測(cè)量和評(píng)價(jià)成為難點(diǎn)。因此，我們?cè)噲D通過(guò)研究，找到一個(gè)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法，建立評(píng)價(jià)的模型，并且設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)的解決方案。1 網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)評(píng)價(jià)方法概述及正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)評(píng)價(jià)方法主要有四種，即分析評(píng)價(jià)法、指標(biāo)體系評(píng)價(jià)法、觀察評(píng)價(jià)法和實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)法。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中指標(biāo)體系評(píng)價(jià)法是人們普遍關(guān)注和研究的方法且已逐漸形成評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系，相比之下，由于分析評(píng)價(jià)法很大

3、程度地受到評(píng)價(jià)人員的主觀影響，觀察評(píng)價(jià)法有失評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)法需要投入較多的人力、物力和時(shí)間，所以沒(méi)能得到廣泛的應(yīng)用。但是，從網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)施來(lái)看，學(xué)習(xí)者是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)的主體，可以說(shuō)對(duì)主體的學(xué)習(xí)質(zhì)量的評(píng)價(jià)是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的根本，而所謂實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)法就是以學(xué)生為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將他們分成試驗(yàn)組，分別選用以不同教學(xué)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行教學(xué)，然后對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)，最后收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，從中找到最優(yōu)的教學(xué)方案，并據(jù)此設(shè)計(jì)和完善網(wǎng)絡(luò)課程。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是解決多因素、多水平試驗(yàn)問(wèn)題的一種有效方法，是一種試驗(yàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。所謂因素指可能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著影響的因子 ；水平指在

4、試驗(yàn)中對(duì)某一因素設(shè)定的取值。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是利用正交表來(lái)設(shè)定試驗(yàn)，它能夠以很少的試驗(yàn)次數(shù)和很短的試驗(yàn)時(shí)間得到相當(dāng)滿意的試驗(yàn)結(jié)果。2 基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方案實(shí)例 我們以計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程為基點(diǎn)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方案的相關(guān)方面的探索和研究，本課程在我校已經(jīng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上教學(xué)，其網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂的主頁(yè)面如圖1所示。圖1 網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂的主頁(yè)面2.1 設(shè)定試驗(yàn)的各因素及其各水平在實(shí)施網(wǎng)絡(luò)課程評(píng)價(jià)的正交試驗(yàn)時(shí)，可依據(jù)實(shí)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(xué)習(xí)者的范圍、導(dǎo)航系統(tǒng)的分級(jí)、媒體運(yùn)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(xué)習(xí)內(nèi)容、

5、學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)模式）加以討論，同時(shí)為了適用于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，又不失評(píng)價(jià)的一般性，提出3因素3水平的無(wú)交互作用（假定各因素的組合不會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果）的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。1、學(xué)習(xí)內(nèi)容因素及其水平在網(wǎng)絡(luò)教育環(huán)境下，學(xué)習(xí)內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)課程的主要構(gòu)成要素，學(xué)習(xí)內(nèi)容安排的適當(dāng)合理是決定學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵，所以在網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)時(shí)，在保證基本教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，教育者應(yīng)認(rèn)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(huì)分散學(xué)習(xí)者的精力，影響學(xué)習(xí)者對(duì)主要內(nèi)容的理解和掌握，所以內(nèi)容的增加要恰當(dāng)適度。一般地課程內(nèi)容可分為以下幾種水平：（1）基本擴(kuò)展模型 指以基本內(nèi)容為主體，

6、重點(diǎn)知識(shí)的擴(kuò)展也僅限于本課程內(nèi)容范圍之內(nèi)，以保證學(xué)習(xí)者對(duì)整個(gè)課程內(nèi)容的前后貫穿，形成較為完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。（2）相關(guān)擴(kuò)展模型 指以基本內(nèi)容為主體，對(duì)重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的擴(kuò)展，擴(kuò)展內(nèi)容既可以是本學(xué)科的也可以是跨學(xué)科的，注重廣度，淺顯易懂，有利于開(kāi)闊學(xué)習(xí)者的眼界，豐富學(xué)習(xí)者的知識(shí)。（3）探索擴(kuò)展模型 指以基本內(nèi)容為主體，對(duì)重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行探索性擴(kuò)展，擴(kuò)展內(nèi)容主要選自本學(xué)科知識(shí)，注重深度，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者逐步深入地研究問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)習(xí)者在本學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的整體知識(shí)水平的提高。 根據(jù)上述三種類型，我們以三種方案設(shè)計(jì)和組織網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)內(nèi)容。方案一，以遼寧省計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)教學(xué)大綱和考試大綱為依據(jù)，以重點(diǎn)掌握和掌握的知識(shí)

7、為基本內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)和組織網(wǎng)絡(luò)課程。方案二，在方案一的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和組織計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)教學(xué)大綱中了解知識(shí)的內(nèi)容擴(kuò)展，如網(wǎng)絡(luò)基本知識(shí)及操作、多媒體基本知識(shí)及操作和計(jì)算機(jī)安全基本知識(shí)等。方案三，在方案二的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和組織探索性的知識(shí)和操作技能的內(nèi)容擴(kuò)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(xué)習(xí)者因素及其水平 學(xué)習(xí)者因素主要是指學(xué)習(xí)者已有的相關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)技能，為了貫徹“因材施教”的教育原則，教育者必須對(duì)學(xué)習(xí)者的知識(shí)構(gòu)成和學(xué)習(xí)能力進(jìn)行判斷，在完成教學(xué)計(jì)劃和實(shí)現(xiàn)

8、教學(xué)目的的前提下，為不同的學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)不盡相同的教學(xué)內(nèi)容，并引導(dǎo)不同的學(xué)習(xí)者采用不同的學(xué)習(xí)模式進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)。在網(wǎng)絡(luò)課程中，可以設(shè)計(jì)測(cè)試答卷，并對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試成績(jī)劃分學(xué)習(xí)者的水平。一般地可分成三個(gè)水平，即初級(jí)水平、中級(jí)水平、高級(jí)水平。 由于計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)普及的地區(qū)性差異，學(xué)生的已有知識(shí)和操作技能的水平很不平衡，所以我們對(duì)教學(xué)對(duì)象進(jìn)行了普遍的水平測(cè)試，確定了學(xué)生的三個(gè)水平層次，并選用參加測(cè)試態(tài)度認(rèn)真（可以通過(guò)答題的時(shí)間、答題的分布以及各方面的了解信息反饋等情況進(jìn)行判斷）的學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)。網(wǎng)上測(cè)試的主頁(yè)面如圖2所示。圖2 網(wǎng)上測(cè)試的主頁(yè)面3、學(xué)習(xí)模式因素及其水平在網(wǎng)絡(luò)教育環(huán)境下，學(xué)習(xí)者可以

9、根據(jù)實(shí)際情況自主地選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)方式，就相同課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容而言，不同的學(xué)習(xí)模式會(huì)產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)效果。所以在網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)時(shí)，合理地運(yùn)用恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)模式是非常重要的。該因素具體地有以下幾種水平：（1）指導(dǎo)式學(xué)習(xí)模式 指導(dǎo)模式可以在老師和同學(xué)之間異步地實(shí)現(xiàn)，也可以網(wǎng)上在線交談的方式實(shí)時(shí)進(jìn)行，學(xué)習(xí)者提出相關(guān)問(wèn)題或要求，教師給予回答或輔導(dǎo)。（2）合作式學(xué)習(xí)模式 指由教師在站點(diǎn)上建立相應(yīng)的學(xué)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(xué)習(xí)者可以參加討論，并對(duì)其他人的意見(jiàn)提出評(píng)論，也可以由多個(gè)學(xué)習(xí)者針對(duì)同一學(xué)習(xí)內(nèi)容彼此交流合作，以達(dá)到對(duì)教學(xué)內(nèi)容比較深刻的理解與掌握。（3）探索式

10、學(xué)習(xí)模式 利用網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)，教育者為學(xué)習(xí)者提供豐富的優(yōu)良的媒體資源環(huán)境，學(xué)習(xí)者可以在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，開(kāi)闊眼界，探索研究。 雖然在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)中，各種學(xué)習(xí)模式并不是彼此完全孤立的，但為檢驗(yàn)出不同學(xué)習(xí)模式對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響，我們嚴(yán)格按照三種學(xué)習(xí)模式，對(duì)學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)。2.2 選擇正交表，進(jìn)行試驗(yàn)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)提供根據(jù)因素?cái)?shù)和水平數(shù)構(gòu)造的若干相應(yīng)的正交表，選擇正交表時(shí)，首先要求正交表中水平數(shù)s與每個(gè)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(shí)際因子數(shù)，然后適當(dāng)選用試驗(yàn)次數(shù)n較小的正交表。在本例中，我們將進(jìn)行3因素、3水平的無(wú)交互作用的試驗(yàn)，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(yàn)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(gè)因素有3種水平；數(shù)字9表示該表有9行，對(duì)應(yīng)于9個(gè)試驗(yàn)方案，每個(gè)試驗(yàn)方案的效果用試驗(yàn)效果值來(lái)表征，這里的試驗(yàn)效果值可以是學(xué)習(xí)者的網(wǎng)絡(luò)課程的階段或最后的測(cè)試成績(jī)。表1 正交表OrderFactor AFactor BFactor CResult1111y12122Y23133Y34212Y45223Y56231Y67313Y78321Y89332Y92.3 數(shù)據(jù)的方差分析算法及試驗(yàn)結(jié)論通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論中的方差分析方法，可以確定哪些因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著的影響。具體算法如下： 1、計(jì)算總

12、平均數(shù) p=(y1+y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8+y9)/92、計(jì)算各因子在各水平上的試驗(yàn)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(jì)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(jì)算

13、各因素引起的離差平方和及試驗(yàn)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(yàn)次數(shù)，即為n/s。 5、計(jì)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(jì)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(yàn)各因素對(duì)試驗(yàn)有無(wú)顯著作用，并構(gòu)成最優(yōu)試驗(yàn)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(rèn)為因素A對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著作用；若FA< F(2,2)，則認(rèn)為因素A對(duì)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)顯著作用。同樣，可以確定因素B和C分別對(duì)試驗(yàn)有無(wú)顯著作用。 根據(jù)上述算法，具體地我們對(duì)部分理論知識(shí)（不含需要較長(zhǎng)時(shí)間逐步熟練掌握的操作知識(shí)）進(jìn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)定和考核，分別抽取兩組（為了避免所學(xué)專業(yè)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，我們?cè)趦蓚€(gè)專業(yè)各選取9人）進(jìn)行了二組試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理分析，試驗(yàn)結(jié)果表明學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)者三個(gè)因素對(duì)學(xué)習(xí)效果都有顯著的影響。對(duì)于不同的學(xué)習(xí)者，以方案一設(shè)計(jì)和組織的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)效果是最好的；以指導(dǎo)性為主的教學(xué)模式，教學(xué)效果是最好

15、的。2.4 試驗(yàn)結(jié)論的實(shí)際應(yīng)用依據(jù)我校學(xué)分制的管理方式，為充分實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量和效率的最大化，我們對(duì)學(xué)生進(jìn)行了分層次并分階段教學(xué)，即在統(tǒng)一采用以指導(dǎo)式為主以合作式、探索式為輔的教學(xué)模式前提下，對(duì)初級(jí)水平學(xué)生采取方案一的教學(xué)內(nèi)容，并指導(dǎo)和督促他們?cè)谝粚W(xué)年的時(shí)間內(nèi)，分階段完成方案二和方案三的教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)；對(duì)中級(jí)水平學(xué)生采取方案二的教學(xué)內(nèi)容，并指導(dǎo)和督促他們?cè)谝粚W(xué)年的時(shí)間內(nèi)，完成方案三的教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)；對(duì)高級(jí)水平學(xué)生采取方案三的教學(xué)內(nèi)容，并指導(dǎo)他們對(duì)相關(guān)的內(nèi)容或感興趣的內(nèi)容進(jìn)行探索和研究。與此相應(yīng)地，經(jīng)學(xué)校有關(guān)部門的批準(zhǔn)，我們?cè)试S學(xué)生申請(qǐng)?zhí)崆翱己撕涂荚嚕崆矮@得本門課程的學(xué)分。3 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)理論的研究和實(shí)踐的探索，我們認(rèn)為將正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論整合到網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)中，是具有實(shí)用性、有效性和可操作性的。由此種評(píng)價(jià)方法得到的結(jié)論不僅可以表明在網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)施中，哪些因素對(duì)教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量有著顯著的影響和作用，幫助教育者抓住問(wèn)題的關(guān)鍵，而且有利于教育者及時(shí)準(zhǔn)確地把握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果反饋，改善網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，提高網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)質(zhì)量。Evaluation of Web Courses Instruction Quality Based on Orthogonal Test Designs 參考文獻(xiàn)1