基于正交試驗設計的網絡課程教學質量的評價

1、基于正交試驗設計的網絡課程教學質量的評價沈陽師范大學計算中心 張 巖 池 潔摘 要 在研究網絡課程教學質量評價問題的基礎上，提出了基于正交試驗設計的網絡課程教學質量的評價模型和分析方法，同時根據網絡課程的基本構成要素，設計了一個具體的網絡課程教學質量的評價方案，進一步結合計算機文化基礎課程的教學，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。關鍵詞 網絡課程 正交試驗設計 實驗評價法 0 引言網絡教育是當今國際、國內教育發(fā)展新的生長點，也是現(xiàn)代教育技術的主流發(fā)展方向。網絡課程是實施網絡化教育的基本形式。與傳統(tǒng)課程相比較而言，網絡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，在網絡課程的實施過程中，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，對網絡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，找到一個關于網絡課程的教學質量評價的方法，建立評價的模型，并且設計具體實現(xiàn)評價的解決方案。1 網絡課程的教學評價方法概述及正交試驗設計原理網絡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，從網絡課程的實施來看，學習者是進行網絡課程學習的主體，可以說對主體的學習質量的評價是進行網絡課程的教學質量評價的根本，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計的網絡課程進行教學，然后對學生的學習效果進行測量和評價，最后收集數據進行分析比較，從中找到最優(yōu)的教學方案，并據此設計和完善網絡課程。正交試驗設計是解決多因素、多水平試驗問題的一種有效方法，是一種試驗的優(yōu)化設計技術。所謂因素指可能對試驗結果有顯著影響的因子 ；水平指在

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

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果）的正交試驗設計方案。1、學習內容因素及其水平在網絡教育環(huán)境下，學習內容是網絡課程的主要構成要素，學習內容安排的適當合理是決定學習者學習效果的關鍵，所以在網絡課程的設計時，在保證基本教學內容的基礎上，教育者應認真分析課程內容的內在結構，既注重內容的縱向深入，又注重內容的橫向聯(lián)系。但是由于課程內容的增加，可能會分散學習者的精力，影響學習者對主要內容的理解和掌握，所以內容的增加要恰當適度。一般地課程內容可分為以下幾種水平：（1）基本擴展模型 指以基本內容為主體，

6、重點知識的擴展也僅限于本課程內容范圍之內，以保證學習者對整個課程內容的前后貫穿，形成較為完整的知識結構。（2）相關擴展模型 指以基本內容為主體，對重點知識進行相關內容的擴展，擴展內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 指以基本內容為主體，對重點知識進行探索性擴展，擴展內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域內的整體知識水平的提高。 根據上述三種類型，我們以三種方案設計和組織網絡課程的教學內容。方案一，以遼寧省計算機文化基礎教學大綱和考試大綱為依據，以重點掌握和掌握的知識

7、為基本內容來設計和組織網絡課程。方案二，在方案一的基礎上，設計和組織計算機文化基礎教學大綱中了解知識的內容擴展，如網絡基本知識及操作、多媒體基本知識及操作和計算機安全基本知識等。方案三，在方案二的基礎上，設計和組織探索性的知識和操作技能的內容擴展，如網絡常用工具（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知識基礎和學習技能，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，為不同的學習者設計不盡相同的教學內容，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。在網絡課程中，可以設計測試答卷，并對學習者進行測試，根據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。網上測試的主頁面如圖2所示。圖2 網上測試的主頁面3、學習模式因素及其水平在網絡教育環(huán)境下，學習者可以

9、根據實際情況自主地選擇學習內容、學習進度和學習方式，就相同課程的學習內容而言，不同的學習模式會產生不同的學習效果。所以在網絡課程設計時，合理地運用恰當的學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)，也可以網上在線交談的方式實時進行，學習者提出相關問題或要求，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，根據課程的內容擬定專題，設定專題討論區(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容彼此交流合作，以達到對教學內容比較深刻的理解與掌握。（3）探索式

10、學習模式 利用網絡和多媒體技術，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上，開闊眼界，探索研究。 雖然在實際的網絡教學活動中，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計提供根據因素數和水平數構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s與每個因子水平數一致，其次要求正交表中因子數r大于或等于實際因子數，然后適當選用試驗次數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；數字3表示每個因素有3種水平；數字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絡課程的階段或最后的測試成績。表1 正交表OrderFactor AFactor BFactor CResult1111y12122Y23133Y34212Y45223Y56231Y67313Y78321Y89332Y92.3 數據的方差分析算法及試驗結論通過數理統(tǒng)計理論中的方差分析方法，可以確定哪些因素對試驗結果有顯著的影響。具體算法如下： 1、計算總

12、平均數 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 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3是指每一種水平上的試驗次數，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 依據數理統(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對試驗結果有顯著作用；若FA F(2,2)，則認為因素A對試驗結果無顯著作用。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）進行學習內容設定和考核，分別抽取兩組（為了避免所學專業(yè)對試驗結果的影響，我們在兩個專業(yè)各選取9人）進行了二組試驗，對試驗數據進行了處理分析，試驗結果表明學習內容、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，以方案一設計和組織的教學內容，教學效果是最好的；以指導性為主的教學模式，教學效果是最好的。2.

15、4 試驗結論的實際應用依據我校學分制的管理方式，為充分實現(xiàn)教學質量和效率的最大化，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容，并指導和督促他們在一學年的時間內，分階段完成方案二和方案三的教學內容的學習；對中級水平學生采取方案二的教學內容，并指導和督促他們在一學年的時間內，完成方案三的教學內容的學習；對高級水平學生采取方案三的教學內容，并指導他們對相關的內容或感興趣的內容進行探索和研究。與此相應地，經學校有關部門的批準，我們允許學生申請?zhí)崆翱己撕涂荚?，提前獲得本門課程的學分。3 結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計的數理統(tǒng)計理論整合到網絡課程的教學質量的評價中，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論不僅可以表明在網絡課程的實施中，哪些因素對教學效果和教學質量有著顯著的影響和作用，幫助教育者抓住問題的關鍵，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，改善網絡課程的教學設計，提高網絡課程的教學質量。Evaluation of Web Courses Instruction Quality Based on Orthogonal Test Designs 參考文獻1汪榮鑫.數理統(tǒng)計M.西安交通大學出版社.1986年10月.2任劍鋒.呼之欲出的網