基于Excel-VBA的基礎教育教學質量綜合評價軟件設計

胡振， 陳素彬， 唐天國， 周金容， 代霜春， 龍紅梅

(1.南充電子信息產業技術研究院， 四川 南充 637131；2.南充職業技術學院 農業科學技術系， 四川 南充 637131)

0 引言

我國的基礎教育主要是指中小學階段的普通教育，承擔著為高等教育和職業教育奠定基礎的重要責任。基礎教育階段的學生素質培養目標主要通過學校的教學活動來達成，歸根結底是以教學質量為保障的，因此各級政府和教育主管部門日益重視教育質量評價工作。傳統的基礎教育質量評價存在諸多弊端：一是評價主體單一，僅有學生或教學督導人員參與；二是評價指標設置不合理，甚至將學生成績作為唯一標準；三是評價方法不科學，未將定性分析與定量分析有機結合，評價結果具有嚴重的主觀片面性；四是評價手段落后，采用紙質調查表或簡單Excel表格采集數據、手工方法進行統計計算，繁瑣、費時、錯誤率高。對此，通過借鑒部分研究成果，并參考國家教育主管部門頒發的相關文件資料，以教師為主要評價客體，確定了基礎教育教學質量評價的多元化主體和指標體系；根據模糊綜合評價理論，用操作簡便的Excel表格采集評價數據，并用VBA(Visual Basic for Applications)編程實現統計運算。

1 評價主體和評價指標體系確定

1.1 評價主體的確定

由于中小學的教學質量主要通過教師個體的教學質量來體現，因此首先將評價客體確定為教師，然后研討確定與之相應的評價主體。《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》[1]指出，要“深入推進管辦評分離”“強化國家教育督導，委托社會組織開展教育評估監測”；《國家中長期教育改革和發展規劃綱要2010—2020》和教育部《關于深入推進教育管辦評分離促進政府職能轉變的若干意見》[2-3](教政法[2015]5號)則要求以推進科學、規范的教育評價為突破口，開展由政府、學校、家長、專業機構和社會組織等多元參與的教育質量評價活動。根據這些精神，再結合中小學教師教學活動的具體影響范圍，即可從第三方視角確定出多元化的評價主體，包括教師、學科組、學校、學生、家長和社區。

1.2 評價指標體系的建立

1.2.1 教師專業評價指標

以教育部頒發的《中學教師專業標準(試行)》、《小學教師專業標準(試行)》等[4-5]文獻資料為主要依據，構建相應的教師專業評價指標體系，供學校進行教師專業水平評價使用。以中學教師為例，其專業評價指標體系結構如表1所示。

表1 中學教師專業評價指標體系

1.2.2 教師課堂教學評價指標

基礎教育的主要教學方式為課堂教學，因此,教師課堂教學評價是教學質量綜合評價的關鍵環節。根據S-T(Student-Teacher)教學分析法[6-7]的相關理論，結合對中、小學教師課堂教學的實際調研，建立教師課堂教學評價指標體系，供教師、學科組和學校這3個評價主體進行教師課堂教學質量評價使用，其構成情況如表2所示。

表2 中學課堂教學評價指標體系

1.2.3 其他評價指標

其他評價活動主要包括針對每位教師進行的文本檢查、學生問卷、家長問卷和社區訪談。為了簡化操作，僅分別設置若干項目作為檢查和問卷內容，可視為一級指標。

2 模糊綜合評價方法應用

綜合評價標準和規則并無明確規定，但基礎教育教學質量評價屬于多因素綜合評價問題，其首選解決方案為模糊綜合評價法(Fuzzy Comprehensive Evaluation，FCE)[8]。

2.1 方法原理

模糊綜合評價法在確定評價因素、評價等級標準和因素權重的基礎上，運用模糊集合變換原理，將各指標因素的模糊界線表示為隸屬度，以之構造模糊評判矩陣，再經自下而上的多層復合運算，最終根據最大隸屬度原則確定評價對象等級。其主要步驟如下。

(1) 設定評價因素集與評語集；

(2) 計算各評價指標對應于各評語等級的隸屬度，并建立模糊評價矩陣；

(3) 確定各評價因素的權重；

(4) 計算模糊綜合評價向量和評價值；

(5) 分析結果，得到評價結論[9]。

2.2 數學描述

設有評價因素集U={U1,U2,…,Um}及其對應權重向量W={W1,W2,…,Wm}、評語集V={V1,V2,…,Vn}及其分值系數集C={C1,C2,…,Cn}，若因素Ui(i=1,2,…,m)對于各評語的隸屬度為Ri={Ri1,Ri2,…,Rin}，則可組成模糊評價矩陣Rm×n，即：

對W與R進行模糊矩陣乘法運算,如式(1)。

b=W·R=(b1,b2,…,bn)

(1)

將b歸一化即得模糊綜合評價向量B,如式(2)。

(2)

根據最大隸屬度原則，最終結論為B中最大值元素所對應的評語等級,如式(3)。

Bf=max(B1,B2,…,Bn)

(3)

則評價對象屬于第f類,在此基礎上還可計算綜合評價值S,如式(4)。

S=C1B1+C2B2+…CnBn

(4)

2.3 基礎教育教學質量的模糊綜合評價

2.3.1 構建評價因素集

將評價主體和評價指標體系進行歸納、綜合，可建立評價因素集如下。

(1) 一級因素集U由各評價主體組成。評價主體包括教師、學科組、學校、學生、家長和社區，其中學校承擔的評價分為專業水平、課堂教學和文本檢查3個部分。為了簡化統計處理過程，將學校主體拆分為相應的3個因素，與其他評價主體并列構成一級因素集U={U1,U2,…,U8}。

(2) 二級因素集由各一級因素Ui(i=1,2,…,8)對應的一級評價指標構成。如：U1對應于教師課堂教學自評，采用表2的指標體系，故而U1={U11,U12}={A1教師行為,A2學生行為}；U3對應于教師專業水平評價，采用表1的指標體系，因此U3={U31,U32,U33}={A1專業理念與師德,A2專業知識,A3專業能力}。

(3) 三級因素集由各二級因素Uij(i=1,2,…,8，j=1,2,…,p)下屬的二級評價指標構成。如：U11={U111,U112}={B1教學設計,B2教學實施}；U32={U321,U322,U323,U324}={B5教育知識,B6學科知識,B7學科教學知識,B8通識知識}。其余因素集以此類推。

2.3.2 設置評語集與分值系數

采用“四級分等，兩級定標”的評價等級規則，即：分為A(優秀)、B(良好)、C(及格)、D(未達標)四個等級；達成度85%為優秀，60%-70%為及格，優秀和及格之間為良好，及格以下為未達標。據此得到評語集V={V1,V2,V3,V4}={A,B,C,D}，相應的分值系數向量為C={93,79,65,35}。

2.3.3 確定各評價因素的權重

采用模糊層次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process，FAHP)計算各級因素的權重向量[10]，但傳統方法計算量大、繁瑣費時。為了提高工作效率，減少主觀因素和人為錯誤，可利用模糊互補矩陣的加性一致性原理構建適應度函數，以群體智能搜索算法編程進行因素權重的自動快速計算[11]。在本研究中，采用風驅動-差分進化混合優化算法、用MATLAB編程實現了各級因素的快速定權，并將該功能函數編譯成.dll組件供VBA調用。各級因素的權重向量形如：一級因素的權重向量W={0.1,0.2,0.15,0.25,0.1,0.1,0.05,0.05}，二級因素U3的權重向量W3={0.3,0.4,0.5}，三級因素U11的權重向量W11={0.5,0.5}。

2.3.4 計算隸屬度，建立模糊評價矩陣

自下而上計算各因素對各評語等級的隸屬度，以之建立相應因素集的模糊評價矩陣。其中，對應于評價指標體系最下層的各指標隸屬度用選擇各評語等級的評價者人數占比表示。如：三級因素U111(對應于表2指標體系中的二級指標“B1教學設計”)的下級指標為C1-C4，若12名評價者對C1選擇評語等級A、B、C、D的人數分別為4、5、2、1，則C1對各評語等級的隸屬度分別為4/12、5/12、2/12和1/12，即0.333 3、0.416 7、0.166 7和0.083 3；同理設若C2-C4對各評語等級的隸屬度分別為0.5、0.25、0.083 3和0.166 7，0.333 3、0.333 3、0.25、0.083 3，0.583 3、0.25、0.166 7、0，則因素集U111的模糊評價矩陣R111為：

2.3.5 計算模糊綜合評價向量，得出結論

按式(1)、式(2)計算各因素集的模糊綜合評價向量，再將其組成上級因素集的模糊評價矩陣并計算模糊綜合評價向量；最終由式(3)求得教師教學質量的綜合評價等級，并可按式(4)算出其綜合評價分值。

3 評價量表和調查問卷設計

考慮到評價主體的多元化情況，選擇目前廣泛應用的Excel表格為評價量表和調查問卷的載體，并設計操作簡單、統計方便、保護嚴密的用戶界面，通過電子郵件或受評學校的電子教室軟件進行分發與回收。

3.1 操作界面設計

為了方便評價管理和結果統計，設計一個Excel表格存放受評學校的教師名冊及其授課班級信息，如圖1所示。

圖1 教師名冊及授課班級信息

評價量表和調查表的設計以教師課堂教學質量評價量表為例，其余可類推。首先在Excel工作表的A、B、C列依次填入表2中的一級指標、二級指標和三級指標內容；然后在D列中對應于三級指標的每行設計一組選項按鈕，具體做法如下。

(1) 在第一項三級指標右邊的單元格中繪制4個選項按鈕，將標題分別修改為“A”“B”“C”“D”，調整其位置、大小并水平對齊；

(2) 繪制1個分組框并調整其大小與位置，使之覆蓋4個選項按鈕成為一個單選按鈕組。然后將它們同時選中，向下復制到每項三級指標所對應的單元格中；

3.2 結果存儲與數據保護

3.2.1 結果存儲設置

右擊每個選項按鈕組中的任一按鈕并執行“設置控件格式”，在相應對話框的“控制”選項卡中設置“單元格鏈接”到右邊的單元格(即E列)。這樣在選中單選按鈕組中的某個按鈕時，可將其對應的整數值(“A”“B”“C”“D”分別對應1、2、3、4)存儲到E列的相應單元格中，為后續的結果檢驗和統計計算帶來方便。

3.2.2 數據保護設置

(1) 先設置工作表的所有單元格為“鎖定”，再將結果存儲列(E列)的數據區域取消“鎖定”；

(2) 設置結果存儲列(E列)為“隱藏”，然后打開“保護工作表”對話框，勾選“選定未鎖定的單元格”、取消其余選項，并輸入“取消工作表保護時使用的密碼”。

經過上述設置，評價量表只允許單擊鼠標選擇評價等級，而不能進行其他操作，其最終可視界面如圖2所示。

圖2 教師課堂教學質量評價量表

3.3 結果檢驗與文件保存

為了避免評價者發生漏選和忘記保存的情況，以VBA編程[12]實現評價結果的自動檢驗和保存，其代碼如下。

Private Sub Workbook_BeforeClose(Cancel As Boolean)

Set r1=Range("E4:E26").Find("",Lookat:=xlWhole)

Set r2=Range("E4:E26").Find("0",Lookat:=xlWhole)

If (Not r1 Is Nothing) Or (Not r2 Is Nothing) Then

If MsgBox("還有項目沒有評價，確定退出嗎？",, "提示") = vbCancel Then

Cancel = True: Exit Sub

End If

End If

ThisWorkbook.Save

End Sub

4 統計程序設計與實現

4.1 評價結果文件的組織

將回收的評價量表和調查問卷 (Excel工作簿文件)歸類整理，結構放置如圖3所示。

圖3 量表和問卷文件的組織結構

除教師自評外，其余各類評價都有多個評價者，因此,建立以教師編號為名的文件夾，將同類評價結果文件“*.xls”放置其中。

4.2 運行界面設計

為了實現統計操作的“傻瓜化”，并有助于方便、快速地生成圖表和撰寫評價報告，新建一個名為“評價統計”的Excel工作簿，將操作界面和各類輸出報表依次置于各工作表中，即為統計程序的主界面和輸出界面，后者以命令按鈕“返回”到主界面。

4.2.1 主界面設計

根據評價主體類別，在主界面中插入一組命令按鈕，用于分別執行相應的分項評價結果統計，輸出并切換到對應的報表界面,如圖4所示。

圖4 統計程序主界面

4.2.2 輸出報表設計

輸出報表包括分項統計報表和評價匯總報表。前者分別將受評教師所獲各類主體的評價結果與相應權重進行模糊綜合評價運算，得到該類評價的評語等級，并將報表分別輸出到單獨的工作表中。這些報表的結構相似，依次由教師編號、姓名、所在學科組、獲評各等級個數和評語等級等數據列構成，事先做好各報表的表頭，統計程序運行時自動將結果數據寫入其下各行的相應單元格中；后者則將分項統計結果與相應權重再進行模糊綜合評價運算，產生綜合評語等級，其輸出報表包括教師編號、姓名、所在學科組、各分項等級和綜合等級等。

4.3 程序代碼編寫

評價結果統計采用VBA編程實現[13]，由主界面中每個按鈕的單擊事件過程、若干通用過程和1個標準模塊組成。以“教師自評”結果統計為例，其主要代碼如下。

Private Sub cmdZP_Click()

Dim pj$(), s%, k%, jg%(1 To 23, 1 To 4), x%, djz%

Set obj=CreateObject("Scripting.FileSystemObject")

' 獲取s個自評文件列表，存放于數組pj()中

s = obj.GetFolder(ThisWorkbook.Path & "課堂教學自評").Files.Count

ReDim pj(1 To s)

k = 1

For Each f In obj.GetFolder(ThisWorkbook.Path & "課堂教學自評").Files

pj(k) = f : k = k + 1

Next

Set obj = Nothing

Application.ScreenUpdating = False

Application.DisplayAlerts = False

Application.EnableEvents = False

For k = 1 To s

Erase jg

Set dqwj = Workbooks.Open(pj(k))

' 在自評統計報表中寫入教師編號

ThisWorkbook.Sheets("自評").Range("A" & (k + 3)).Value = dqwj.Sheets(1).txtBH.Value

' 讀取自評結果，暫存于數組jg()中

For x = 1 To 23

djz=dqwj.Sheets(1).Range("E" & (x + 3)).Value

jg(x, djz) = 1

Next x

dqwj.Close : Set dqwj = Nothing

' 統計各等級個數，并寫入自評統計報表

Call xrdjs(jg(),"自評", k + 3)

' 計算自評的綜合等級，并寫入自評統計報表

ThisWorkbook.Sheets("自評").Range("H" & (k + 3)).Value = dj(jg(), 1, "自評")

Next k

Application.EnableEvents = True

Application.DisplayAlerts = True

Application.ScreenUpdating = True

' 結果排序，并填入教師姓名和學科組信息

Call xrxx("自評", s)

End Sub

其中，xrdjs()、dj()和xrxx()為自定義的通用過程。產生的統計報表如圖5所示。

圖5 自評結果統計報表

5 軟件試用驗證

委托某教育咨詢公司在南充市某中學試用本軟件，完成了該校教師教學質量評價，參與驗證各方對其簡易的操作過程和明晰的統計結果均表滿意。

5.1 評價過程實施

教育咨詢公司通過學校組織教師、學生、家長和社區人員等各類評價主體完成相應評價和調查。利用QQ、微信、E-Mail等多種途徑發放評價量表和調查表，指導評價者使用電腦(或手機)軟件Excel或WPS Office進行評價操作，并回收、整理評價結果文件。

5.2 評價結果統計

教育咨詢公司邀請專家將各層評價指標分別對其上級指標的重要程度進行兩兩比較，采用0.1—0.9標度法表示其隸屬度，以之構成相應的模糊判斷矩陣[14]。運行圖4所示的統計程序，首先執行“權重設置”功能，確定各評價指標的權重；然后依次執行各項評價統計功能，再單擊“評價匯總”按鈕，即輸出綜合評價結果統計報表。其中，教師課堂教學評價由自評、教研組評價和學校評價按相應權重計算匯總得到，如圖6所示。

圖6 教師課堂教學評價匯總表

6 總結

本文研究了基礎教育教學質量評價的多元化主體和多級指標體系，采用模糊綜合評價方法、以Excel和VBA為工具，設計并實現了一個基礎教育教學質量評價軟件，并通過了四川南充市某中學的試用驗證。