基于開放評價標(biāo)準(zhǔn)的自適應(yīng)課件評價模型研究

1、<p>　　基于開放評價標(biāo)準(zhǔn)的自適應(yīng)</p><p><b>　　課件評價模型研究</b></p><p>　　Study on Adaptive Courseware Evaluation Model</p><p><b>　　張小真 周竹榮</b></p><p>　　西南師范大學(xué)

2、計算機與信息科學(xué)學(xué)院 400715</p><p>　　Tel: 023-68252419（H）</p><p>　　E-mail：zhangxz@swnu.edu.cn</p><p>　　課件評價是保證課件質(zhì)量和設(shè)計水平的重要手段。隨著現(xiàn)代教育技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的廣泛應(yīng)用，課件的需求增大，類型增多，開發(fā)方式多樣化，傳統(tǒng)的課件評價方法已不能適應(yīng)這一新的形勢，在分析課

3、件及課件評價的特點和發(fā)展的基礎(chǔ)上，本文提出一種基于開放評價標(biāo)準(zhǔn)的課件評價智能模型（CEM），采用人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù)提高了課件評價的實用性、開放性和通用性，為課件的開發(fā)提供保證。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 課件 課件評價 評價指標(biāo) 評價模型 CAI</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著人類進入

4、21世紀(jì)，教育的信息化、網(wǎng)絡(luò)化步伐逐漸加快，課件的需求與日俱增，廣泛用于輔助教師課堂教學(xué)、備課以及學(xué)生自學(xué)。課件必須經(jīng)過各種測試、評價，合格后才能出版發(fā)行[1]。課件評價是保證課件質(zhì)量和設(shè)計水平的重要手段，以評價為中心的軟件系統(tǒng)開發(fā)模式的概念正受到越來越多的重視[2]。</p><p>　　作為一種軟件產(chǎn)品，課件的設(shè)計、制作與發(fā)行過程，都必須按照軟件工程的一系列規(guī)范（國家標(biāo)準(zhǔn)GB）進行。但是，課件同時又是用于教學(xué)

5、領(lǐng)域的一種特殊軟件，具有軟件工程、人工智能、人機接口、多媒體技術(shù)、教育學(xué)、心理學(xué)等多門學(xué)科的綜合屬性，擁有自己的特殊過程與規(guī)律，所以對課件作出準(zhǔn)確的評價難度很大。課件的評價應(yīng)該以哪些屬性為主？如何建立能夠全面反應(yīng)課件各種屬性的評價標(biāo)準(zhǔn)體系？這些問題是課件評價研究的重點[3]。</p><p>　　近年來，課件的發(fā)展具有以下特點： </p><p>　?。?）課件開發(fā)周期長，質(zhì)量難以控制，遠

6、不能滿足社會對課件的需求。</p><p>　　（2）課件類型多元化發(fā)展，出現(xiàn)了多媒體課件，網(wǎng)絡(luò)課件，智能課件等多種類型及案例庫，文獻庫，資源庫，積件等類型。</p><p>　?。?）課件的開發(fā)方式多樣化發(fā)展，出現(xiàn)了多種課件開發(fā)和素材制作工具等。</p><p>　　傳統(tǒng)的課件評價方法已不能適應(yīng)課件的發(fā)展。</p><p>　　本文在分析課

7、件及課件評價的特點和發(fā)展的基礎(chǔ)上,對課件評價進行了形式化描述，提出了一種基于開放評價標(biāo)準(zhǔn)的智能的課件評價模型（CEM），采用人工智能、模糊推理、機器學(xué)習(xí)算法、知識表示、專家系統(tǒng)等技術(shù)提高了課件評價的實用性、開放性、通用性和智能性，為課件開發(fā)提供保證。</p><p>　　2 課件評價的概念</p><p>　　為便于討論，重申以下有關(guān)課件的一些概念[4]。</p><

8、p>　　定義1：計算機輔助教學(xué)——以數(shù)字方式將表現(xiàn)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程的圖、文、聲、像、動畫及活動影像等信息通過計算機系統(tǒng)存儲、加工、傳輸和呈現(xiàn)，用戶可通過人機交互方式使用，以便輔助教師教和學(xué)生學(xué)。</p><p>　　定義2：教學(xué)軟件——在計算機輔助教學(xué)過程中，用于呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，接受學(xué)生的要求和回答，指導(dǎo)和控制教學(xué)活動的軟件。</p><p>　　定義3：課件——實現(xiàn)和支持特定課

9、程的計算機輔助教學(xué)軟件及配套的教學(xué)資料。</p><p>　　2.1 課件特征分析</p><p>　　課件是一種應(yīng)用于教育領(lǐng)域的計算機軟件，課件開發(fā)要在軟件工程學(xué)、教育學(xué)和認知心理學(xué)等多種學(xué)科地指導(dǎo)下進行。</p><p><b>　　圖1 課件關(guān)系圖</b></p><p>　　課件的開發(fā)過程和開發(fā)方法與一般的計算機

10、軟件開發(fā)有許多相同的地方，但因其是專門為教學(xué)服務(wù)的軟件，在內(nèi)容組織、控制策略、交互特性以及評價標(biāo)準(zhǔn)等方面均與一般的軟件有所區(qū)別，因此又有其獨特的開發(fā)模型或開發(fā)步驟。</p><p>　　一般課件的開發(fā)過程是：項目定義、教學(xué)設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、腳本編寫、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、編碼、試用評價、形成產(chǎn)品[5]。</p><p>　　2.2 課件評價發(fā)展簡況</p><p>　　1985年

11、貝爾以學(xué)習(xí)理論為主要背景，提出一種課件的評價標(biāo)準(zhǔn)，從各種學(xué)習(xí)形態(tài)的特點和要求出發(fā)，制定了用于不同的學(xué)習(xí)形態(tài)下課件的教學(xué)方法、教學(xué)形式和教學(xué)過程，并根據(jù)不同的應(yīng)用對課件進行評價。</p><p>　　美國西北地區(qū)教育實驗室交流機構(gòu)MicroSIFT的“教師用微機軟件及資料”評價表從內(nèi)容特性、教學(xué)特性、技術(shù)特性三各項目對課件進行評價。</p><p>　　美國軟件行業(yè)協(xié)會評價表從使用方便性、出

12、錯處理、可靠性、屏幕質(zhì)量、軟件質(zhì)量、內(nèi)容生動性、教育價值、環(huán)境要求等項目對課件進行評價</p><p>　　我國1987年提出的課件評價標(biāo)準(zhǔn)包含以下幾方面：</p><p><b>　?。?）功能性；</b></p><p><b>　?。?）可靠性；</b></p><p><b>　　

13、（3）使用方便性；</b></p><p>　　（4）程序設(shè)計技巧性；</p><p>　?。?）軟件商品化的程度。</p><p>　　國家教委1997年頒布的“中小學(xué)教學(xué)軟件審查標(biāo)準(zhǔn)”分為如下幾方面：</p><p>　?。?）教學(xué)性要求：①教學(xué)目標(biāo)；②教學(xué)內(nèi)容；③教學(xué)過程。</p><p>　?。?）

14、技術(shù)性要求：①程序運行；②信息呈現(xiàn)；③用戶界面。</p><p>　?。?）文檔性要求：①齊全完整；②編寫規(guī)范。</p><p>　　2.3 課件評價面臨的問題及解決途徑</p><p>　　貝爾評價標(biāo)準(zhǔn)以學(xué)習(xí)形態(tài)為主體，忽視課件作為一種特殊軟件的事實。</p><p>　　87標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)了課件是一種計算機軟件的特性，忽略了指導(dǎo)課件開發(fā)的其他學(xué)

15、科理論，未對不同類型的課件作出不同的評價標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　97標(biāo)準(zhǔn)比較完善，但不能對多媒體、網(wǎng)絡(luò)型、智能性課件給出評價要求。</p><p>　　隨著多媒體技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展，課件理論和制作在沿著智能化、網(wǎng)絡(luò)化和協(xié)同化三大趨勢發(fā)展[6]，通用的課件評價標(biāo)準(zhǔn)已無法適應(yīng)對新型課件的評價，所以人們開始對課件進行分類，制定其相應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)體系[7] [8] [9] [1

16、0] [11] [12] 。</p><p>　　盡管如此，當(dāng)前的課件評價依然存在不少問題：</p><p>　?。?）課件評價標(biāo)準(zhǔn)未綜合考慮課件的各種屬性，不完整。</p><p>　?。?）課件評價標(biāo)準(zhǔn)的制定無法跟上課件類型的多元化發(fā)展。</p><p>　?。?）課件分類越來越細，界定困難，也就無法確定其評價標(biāo)準(zhǔn)。</p>

17、<p>　?。?）課件性能逐步增強，評價標(biāo)準(zhǔn)項目集規(guī)模龐大。</p><p>　?。?）課件的開發(fā)方法、模式增多，評價測試技術(shù)復(fù)雜。</p><p>　　因此，以課件分類為基礎(chǔ)的評價方法已不能適應(yīng)課件的新發(fā)展。通過上述評價方法分析，我們認為：</p><p>　?。?）課件評價應(yīng)反映出課件的多重屬性，特別要注重其教育屬性和作為普通軟件產(chǎn)品的一般屬性。課件

18、評價標(biāo)準(zhǔn)和方法應(yīng)利用綜合交叉學(xué)科知識，如：人機界面、信息科學(xué)、人工智能、心理學(xué)、教育學(xué)、計算機軟件等。</p><p>　　（2）課件評價要考慮各類課件的共性和個性，應(yīng)采用集合論的方法建立評價標(biāo)準(zhǔn)體系。</p><p>　?。?）根據(jù)不同類型課件在教學(xué)性、開發(fā)模式等多方面存在很大差異的情況，應(yīng)建立不同的評價方法、體系，研究智能的課件評價模型是有必要的。</p><p&g

19、t;　?。?）鑒于目前國內(nèi)外的各類課件評價標(biāo)準(zhǔn)體系各有千秋，優(yōu)劣不一，有必要對課件評價進行統(tǒng)一的形式化描述。</p><p>　　（5）考慮到課件的發(fā)展趨勢，應(yīng)建立開放型的課件評價體系。</p><p>　　3 課件評價的形式化描述</p><p>　　定義4. 課件評價. 課件評價是一個六元組（Cs，Mc，Ma，T，R，P，Ct，Co）</p>&

20、lt;p><b>　　Cs評價指標(biāo)集</b></p><p>　　Mc收集評價對象的實用數(shù)據(jù)的方法集</p><p>　　Ma統(tǒng)計分析收集到的數(shù)據(jù)的方法集</p><p><b>　　T測試課件方法集</b></p><p>　　R評價行為依據(jù)的規(guī)則集</p><p>

21、　　P進行評價行為的策略集</p><p><b>　　Ct課件類型集</b></p><p><b>　　Co結(jié)論集</b></p><p>　　定義5. 課件評價形式. 課件評價形式定義為一個三元組（SE，EE，UE）。</p><p>　　SE. 即自我評價，是在課件設(shè)計完成后由課件制作者及部

22、分用戶進行實驗運行，根據(jù)設(shè)計目標(biāo)對其進行檢測并及時修正發(fā)現(xiàn)的問題。通過自我評價，課件可以在民間流通，但不能作為正式產(chǎn)品。</p><p>　　UE. 即用戶評價，用戶評價雖然較為客觀，但需要花費大量的人力和時間，用戶評價分為：學(xué)生評價、教師評價、家長評價。</p><p>　　EE. 即專家評價，是一種主要的評價方法，由專家組成具有一定權(quán)威的評審組對課件進行鑒定。這種方法由于投入的人力、物

23、力和時間較少，易于進行。由于專家的情況各不相同，評價的結(jié)果與每一位專家的主觀認識有關(guān)。本文主要討論EE，下文所稱課件評價即EE。</p><p>　　4 CEM模型的提出</p><p>　　通過近年來的研究和實踐，我們對各種類型的課件、課件的新發(fā)展和各種評價標(biāo)準(zhǔn)進行了對比分析，提出一個新型的課件評價模型（CEM），該模型采用人工智能的專家系統(tǒng)和機器推理技術(shù)，具有較高的通用性、實用性和擴

24、展性。人工智能技術(shù)的應(yīng)用要有一些具體內(nèi)容：模糊推理、機器學(xué)習(xí)算法、知識表示</p><p><b>　　4.1 基本概念</b></p><p>　　定義6. 評價指標(biāo). 判斷課件教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、教學(xué)性、界面、導(dǎo)航等的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，用于評價課件的設(shè)計目標(biāo)及用戶需求的程度，是用于課件評價的依據(jù)。</p><p>　　定義7. 評價指標(biāo)體系CS. 評

25、價指標(biāo)體系是一級評價指標(biāo)集合，CS={Ci | i=1 to n }</p><p>　　Ci是二級評價指標(biāo)集合，Ci={Cij | j=1 to n }</p><p>　　Cij是三級評價指標(biāo)集合，Cij={Cijk | k=1 to n }</p><p>　　一般，評價指標(biāo)達到三級即可，根據(jù)實際需要，可以適當(dāng)增加或減少級數(shù)。</p><p

26、>　　定義8. 基本評價指標(biāo)集BCS. BCSCS，BCS是每一類課件都必須評價的指標(biāo)。</p><p>　　定義9. X類課件評價指標(biāo)XCS. XCS={BCS，SCS}</p><p>　　SCS是X課件特定評價指標(biāo)，SCSCS，SCS∩BCS=⊙</p><p>　　定義10. 課件描述. 課件描述是一個三元組（DES，CT，XCS）</p&g

27、t;<p>　　DES是一個集合，用于描述課件名稱，科目，開發(fā)者，開發(fā)環(huán)境，開發(fā)工具等信息；</p><p>　　CT開發(fā)人員自定義的課件類型；</p><p>　　4.2 CEM模型</p><p>　　用數(shù)據(jù)流圖描述評價模型如下：</p><p>　　圖1 評價模型數(shù)據(jù)流圖</p><p>　　C

28、EM模型具有三個主要的特點：</p><p>　?。?）開放性——CEM模型的評價標(biāo)準(zhǔn)項目開放、指標(biāo)體系開放，可以為不同類型的課件配置相應(yīng)的評價指標(biāo)體系，具有開放性和靈活性。</p><p>　?。?）自適應(yīng)——CEM模型能夠自動調(diào)整指標(biāo)體系、自動生成評價指標(biāo)，可以根據(jù)課件開發(fā)人員給出的課件描述自動生成該課件的評價指標(biāo)體系，給出不同類型課件的評價標(biāo)準(zhǔn)，具有自適應(yīng)性。</p>

29、<p>　?。?）智能性——CEM模型可以根據(jù)一系列評價規(guī)則和策略給出該課件的評價結(jié)論，對評價結(jié)果作出智能分析，具有智能性。</p><p>　　4.3 CEM模型的評價指標(biāo)體系</p><p>　　在CEM模型中，評價指標(biāo)體系十分重要，必須要為此其完整性和開放性，必須承認其應(yīng)該隨著課件的發(fā)展而不斷修正和維護和補充的必要性。</p><p>　　在綜合研

30、究了國內(nèi)外近期的課件評價標(biāo)準(zhǔn)后，我們提出了一個比較完整的評價標(biāo)準(zhǔn)體系（二、三級教育指標(biāo)略）：</p><p>　　（1）教學(xué)性（C1），用于評價教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)設(shè)計，教學(xué)過程及教育價值；</p><p>　?。?）技術(shù)性（C2），按軟件工程的方法評價課件；</p><p>　　（3）信息性（C3），用于評價教學(xué)信息的組織、呈現(xiàn)方式；</p>&

31、lt;p>　?。?）界面性（C4），用于評價課件的人機界面，交互方式，和學(xué)習(xí)控制；</p><p>　　（5）智能性（C5），用于評價課件的人工智能特性；</p><p>　?。?）導(dǎo)航性（C6），用于評價基于WWW的課件的導(dǎo)航機制；</p><p>　?。?）網(wǎng)絡(luò)性（C7），用于評價網(wǎng)絡(luò)型課件的網(wǎng)絡(luò)運行平臺；</p><p>　?。?

32、）文檔性（C8），用于評價課件的開發(fā)、設(shè)計和用戶文檔的完整性、規(guī)范性；</p><p>　　（9）遠程教育環(huán)境（C9），用于評價遠程課件的遠程教育支撐環(huán)境，如協(xié)作、競爭、輔導(dǎo)等。</p><p>　　其中BCS={C1，C2，C3，C4，C8}</p><p>　　4.4 CEM模型的評價指標(biāo)的測量尺度</p><p>　　我們給出了各評價

33、指標(biāo)的測量尺度，舉例如下（部分）：</p><p>　　4.5 CEM模型的評價規(guī)則</p><p>　　我們建立了一套評價規(guī)則，用于分析評價指標(biāo)得分及得到評價結(jié)論及建議，例如（部分）：</p><p>　　IF C111<3 THEN </p><p>　　{CONCLUSION=CONCLUSION+’教學(xué)目標(biāo)不明確’;</

34、p><p>　　SUGGESTION=SUGEGSTION+’重新分析教學(xué)目標(biāo)’}</p><p><b>　　Else</b></p><p>　　{ CONCLUSION=CONCLUSION+’該教學(xué)軟件教學(xué)目標(biāo)明確’}</p><p><b>　　ENDIF</b></p><

35、;p>　　IF （∑（得分）/總分）×100>90 THEN</p><p>　　{ CONCLUSION=CONCLUSION+’該課件優(yōu)秀，值得推薦’}</p><p>　　4.6 CEM模型的評價組織</p><p>　　CEM模型的評價人員組織由開發(fā)人員、測試專家、評價工作員、測試用戶、評價專家組成。開發(fā)人員對課件進行描述。測試專家由

36、教育、計算機、心理學(xué)專家組成，根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)體系對軟件進行黑盒測試，并對各評價指標(biāo)打分。測試用戶從學(xué)生、家長中征集，模擬最終用戶使用軟件提出自己的意見。評價工作員負責(zé)收集和整理評價數(shù)據(jù)。評價專家由教育、計算機、心理學(xué)專家組成根據(jù)評價數(shù)據(jù)對課件進行總體評價和各評價指標(biāo)評價。</p><p>　　4.7 CEM模型的測試數(shù)據(jù)與結(jié)論</p><p>　　CEM的測試數(shù)據(jù)由兩部分構(gòu)成：</p

37、><p>　?。?）客觀數(shù)據(jù)，來源于測試專家根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)體系的打分；</p><p>　?。?）主觀數(shù)據(jù)，來源于測試用戶和測試專家對課件的主觀評語。</p><p>　　CEM的結(jié)論由五部分組成：</p><p>　?。?）評價標(biāo)準(zhǔn)的各項得分；</p><p>　?。?）評價標(biāo)準(zhǔn)的總得分；</p><p

38、><b>　?。?）課件的類型；</b></p><p>　　（4）評價專家的評價結(jié)論；</p><p>　?。?）評價專家的建議。</p><p><b>　　5 系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>　　5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><

39、p>　　我們建立了CEM的實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p>　　圖2 CEM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　5.2 系統(tǒng)功能描述</p><p>　　評價系統(tǒng)具有以下功能：</p><p>　?。?）采用了人工智能的專家系統(tǒng)、機器推理技術(shù)，可以自動生成評價結(jié)論和建議供評價專家參考；</p><p&g

40、t;　　（2）自動判定課件類型；</p><p>　　（3）建立了開放的評價標(biāo)準(zhǔn)庫，可以根據(jù)課件的發(fā)展情況，隨時對評價標(biāo)準(zhǔn)庫進行更新和擴充；</p><p>　　（4）系統(tǒng)可以根據(jù)用戶描述自動生成評價指標(biāo)體系；</p><p>　　5.3 系統(tǒng)工作流程</p><p>　　系統(tǒng)工作步驟描述如下：</p><p>　　（

41、1）輸入待測課件描述；</p><p>　?。?）依據(jù)生成規(guī)則庫，從評價指標(biāo)集中生成該課件的評價標(biāo)準(zhǔn)；</p><p>　　（3）測試專家根據(jù)評價指標(biāo)測試課件，并給各級指標(biāo)打分；</p><p>　?。?）輸入評價指標(biāo)得分；</p><p>　?。?）統(tǒng)計分析評價指標(biāo)得分；</p><p>　?。?）依據(jù)評價規(guī)則庫和評

42、價策略庫，得出該見于軟件得評價結(jié)論；</p><p>　　（7）評價專家依據(jù)評價結(jié)論、測試用戶評語和測試專家評語得出評價結(jié)果</p><p><b>　　6 結(jié)論</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代教育技術(shù)和現(xiàn)代遠程教育的發(fā)展，社會對課件的需求巨大，各類教育資源庫、課件庫相繼建立，但對課件的評價卻沒有跟上課件的發(fā)展，其主要原因是課件評價的理

43、論、方法、指標(biāo)等沒有革新。本文提出的CEM在解決課件評價方面具有一定意義。</p><p>　　我們已利用CEM模型和系統(tǒng)，對西南師范大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)院開發(fā)的一批基于WWW的網(wǎng)絡(luò)課件進行評價。評價結(jié)果顯示，該模型及系統(tǒng)具有較高的實用性、適應(yīng)性、擴展性和智能性。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張小真，李建國.

44、 計算機輔助教學(xué).重慶大學(xué)出版社，1992.12.</p><p>　　[2] 陳剛，董金祥，吳剛. ZDUES：一個基于評價指標(biāo)的人機界面評價系統(tǒng). 計算機研究與發(fā)展.1998.35.(11):975-980.</p><p>　　[3] 周國華，黃文培. CAI課件的評價體系與模糊綜合評價. 計算機系統(tǒng)應(yīng)用.1995.(3):32-35.</p><p>　　[

45、4] 國家教委.計算機輔助教學(xué)軟件制作規(guī)范研究.項目組. 計算機輔助教學(xué)軟件制作規(guī)范（征求意見稿）Production Regulation of Computer Assisted Instruction(CAI) Software. </p><p>　　[5] 謝幼如等. 多媒體教學(xué)軟件設(shè)計. 電子工業(yè)出版社，1999.8.</p><p>　　[6] zhou zhurong, z

46、hang xiaozhen . An ITS Model Based on Web，Springer Press，1998.11.</p><p>　　[7] Nichols, G., Formative Evaluation of Web Based Training, in: Khan. B.H, (Ed.), Web-Based Instruction, 1997, 369-372.</p>

47、<p>　　[8] Marshall, A. D. & Hurley, S. The design, development and evaluation of hypermedia courseware for the world wide Web. Multimedia Tools and Applications, 1996.3，5-31.</p><p>　　[9] Bauer, C.

48、 & Glasson, B. A Case Study Evaluation of Two Web-Based Courseware Tools. Proceedings of TeleTeach98, 1998，99-108.</p><p>　　[10] Reeves, T. C. Evaluating interactive multimedia. Educational Technology, 1

49、992.5，47-52.</p><p>　　[11] Squires, D. and Preece, J. Usability and learning: Evaluating the potential of educational software, Computers and Education ,1996.27(1), 15-22.</p><p>　　[12] Rennes,

50、L. van, & Collis, B. User interface design for WWW-based courses: Building upon student evaluations. In T. Ottmann & I. Tomak, (Eds.), Proceedings of ED-MEDIA/Ed-Telecom '98,, Vol. 2, 1998.21 June. 1139-1144.