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灵魂布外衣:聚类算法在教师考评中的应用

时间: 2019-01-10阅读:

摘 要采用信息化技术实现高校教学质量考评是提高工作效率、促进教学改革的重要手段和发展趋势。本文主要是提出一种基于聚类算法的教学质量考评方法,提高教学质量评价结果的准确性,为教学改革提供更好的数据参考。

【关键词】聚类算法 教师考评 计算机技术

1 传统考评的不足与改进

传统的考评方式在考评的时效性、数据处理的直观和准确性、可操作性等方面已不能很好地满足现代学校的要求。随着计算机技术的飞速发展,计算机在学校管理中应用的普及,利用计算机实现教师教学质量测评势在必行。

可通过层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)设计不同的指标,赋予不同的权重,从各个不同的维度对考评的结果进行分析,提供较为科学与准确的数据,大大增强教学考评的力度;同时采用数据挖掘聚类算法对教师的教学态度、教学成果等因素进行挖掘分类,能为每个教师提供对应的教学意见和教学帮助。

2 K-means算法

K-Means算法是一种基于划分方法的经典聚类算法,。该算法始于一个簇的中心集合,该集合是随机选择的或者根据一些启发式方法选择。在每次的迭代过程中,每个样本点根据计算相似度被分配到最近的簇中,然后重新计算簇的中心,也就是每个簇中所有数据的平均值。

每个簇的中心就是所有这个簇的所有样本点的中心:

,其中Nk是属于簇k的样本数目,μk是指簇k的中心。

K-Means算法有许多可能的收敛条件。例如,搜索可能终止于划分误差在重新分配时不再变化时,这表明这个划分可能是局部最优的。另一个终止条件可以是预先定义好的迭代次数。K-Means算法有限收敛的严格证明见参考文献。K-Means算法在样本点为N,每个样本点的属性为m维,聚类的类别数为K,进行T次迭代的时间复杂性为O(T*K*N*M)。K-Means聚类算法的步骤的描述如下:

输入:DS:包含N个数据对象的数据集合,K:聚类簇的个数。

输出:K个聚类簇的集合。

算法:

(1)从DS中任意选择K个数据对象作为初始聚类中心;

(2)repeat

(3)根据数据对象与K个簇的相似度,将每个对象(再)分派到最相似的簇中;

(4)计算每个簇中所有对象的均值形成新的簇中心;

(5)until满足预先设定的终止条件

上述描述中步骤(5)返回步骤(3)循环执行,当满足预先设定的终止条件时算法才结束。

由此可见,K-means算法是一种较好的解决聚类问题的方法,已经很成功的运用在高校信息管理等领域,也取得了很好的效果。本文聚类技术在高校教学质量考评中的应用,就是针对聚类技术当中K-means算法的高性能、高准确性、操作简单等特性来完成对教学质量成绩考评的分析处理。

3 考评指标分类

层次分析法(AHP)是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统,将目标分解为多个目标或准则,进而分解为多指标(或准则、约束)的若干层次,通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序,以作为目标(多指标)、多方案优化决策的系统方法。

通过调研和教学专家评议,依据层次分析(AHP)考评方法设计不同的教学质量评价指标,构造判断矩阵,由判断矩阵计算得到各指标的权值,并进行一致性检验,计算各层元素对各系统目标的合成权重并进行排序,可以构建较为科学合理的教学质量评价指标体系。

4 K-means算法在考评系统中应用

根据教学质量考评的需求和K-means算法特点,对教学考评指标进行聚类分析,根据系统打分结果,将聚类划分成成绩差,成绩及格,成绩中,成绩良,成绩优秀五个类,设置K=5,预计迭代次数=500,成绩打分采用百分制。进行综合考察分析对各个教师进行教学质量考评,根据挖掘分析结果对教师教学薄弱环节进行个性化教学推荐。

如图1所示,利用欧氏距离公式计算等级“差”“及格”“中”“良”“优秀”的聚类中心在“教学内容”“教学方法”“教学态度”3个维度上的距离,可以分析各类之间的差异。与简单的求和取平均值产生的测评结果相比,教学管理者可对各类之间的差异性进行比较,更加准确地掌握不同层次教师的特点,制定更为有效的培养策略,全面提高教师综合素质提供大力的幫助。

5 结语

本文的提供的考评思路突破了原有考评方式的问卷设计局限性,通过层次分析法从各个不同的维度相对科学、准确地对教师教学工作进行评估,将考评打分的主观性、随意性降低。采用数据挖掘聚类算法K-means对学院教师的教学态度,教学成果等因素进行挖掘分类,避免大量重复整理和数据统计工作,提高考评效率,能为每个教师及时提供对应的教学意见和教学帮助。

参考文献

[1]王向前.高校教学质量评价与分析系统的设计与实现[D].西安理工大学,2012.

[2]王辉.基于专家系统的高校教学质量评价系统的研究与实现[D].合肥工业大学,2011.

[3]杜祥培.课堂教学质量评价的探讨[J].中国大学教学,2014(01):47-48.

[4]高希海.高职高专课堂教学评价系统设计和实现[D].山东大学,2012.

[5]王春秀.AHP-模糊综合评价法在岗位评价与绩效评估中的应用研究[D].华北电力大学,2013.

作者单位

福州大学物理与信息工程学院闽南理工学院 福建省泉州市 362700

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