基于主成分分析法對線上教學平臺及教學方式的評價

◆摘? 要：2020年春季學期延期開學，各大高校紛紛響應教育部號召開展在線教學實踐。相較于線下授課，如何突破時空離散的現代化困境，切實做到“停課不停學”成為了各高校探索新型教學模式的關鍵?；诖?，本文以某高校2018級本科生為調查對象，通過構建主成分分析模型對線上教學平臺及教學方式的選擇進行探討，希望能為實施穩定、高效、有序的線上教學模式提供借鑒。

◆關鍵詞：線上教學平臺;線上教學模式;主成分分析法

1引言

近些年，互聯網技術迎來了高速發展。據《第44次中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，截至2019年6月，我國網民規模達8.54億，互聯網的普及率接近61.2%。越來越多的高校正由以“師生直面”的傳統教學方式向“020混合教育模式”過渡。將線上教學作為輔助手段來彌補傳統形式的枯燥、信息獲取慢等缺陷。但大規模、長周期的在線教學活動還尚處萌芽狀態。本次春季延期開學，具有一定突發性和應急性。這場史無前例的在線教學活動成功考驗了我國教育信息化建設成果，首次將現代信息技術與課堂教學全方位融合。然而，盧麗華、孫新洋等學者研究表明真正掌握并熟練運用信息技術的教師，尚不到總數的10%。絕大多數人仍習慣沿襲傳統的線下授課。不少老師僅經過短暫的技術和方法培訓后就奔赴前線，導致無論從課程資源、平臺技術、組織管理還是師生心理狀態，各方面準備皆處于被動。特別是在線教學平臺如雨后春筍，僅在華為手機市場上線的應用程序就多達68種。即使是同一個平臺，授課方式的差異也使教學效果迥然不同。對此，本文將主成分分析法分別引入到線上教學平臺及教學方式的選擇中，根據綜合評價值，幫助各高校探索出特殊情況下“互聯網+教育”的優化模式。

2模型準備

由于“線上教學平臺”和“線上教學方式”的影響因素是多方面的，選取多指標大樣本雖為評價提供豐富的信息，但也在一定程度上增加了問題的復雜性，同時各指標之間反映的信息可能存在重疊。因此，筆者選擇了主層次分析法建立模型。首先做出模型假設：

2.1假設每位教師教學水平無差別，并可以量化

2.2假設每位學生對知識接受和反饋程度一致

2.3假設被調查每位學生家中都具備線上學習條件

針對市面上流行的“線上教學平臺”設計了6項評價指標：①軟件流暢度;②畫面清晰度;③功能多元化;④師生交互性;⑤頁面設計生動程度;⑥操作簡便性。便于數據處理，將其定義為主成分分析模型中的可觀測的隨機變量[X1…X6];

并為“線上教學方法”設計5項評價指標：①學生的知識接受度;②學生花費的時間成本;③學生的學習興趣;④學生與教師間互動性;⑤授課內容豐富性，將其定義為隨機變量X1…X6。

進一步，面向某高校2018級本科生發放“線上教學平臺”和“線上教學方式”調查問卷進行評價打分（分值為1—5分，效果越好賦分越高）。共計發放問卷110份，剔除無效問卷13份后，問卷信度系數α=0.87>0.8，可認為該調研結果有效。

3模型建立

3.1“線上教學平臺”評價模型

經過初步調查，選擇6種具有代表性的線上教學平臺：①超星學習通;②雨課堂;③騰訊課堂;④騰訊會議;⑤QQ直播;⑥釘釘。每種平臺觀測6項評價指標（變量）：[X1…X6]，得到原始數據資料矩陣：

“線上教學平臺”模型的具體實現步驟，可用流程圖表示為：

3.2“線上教學方式”評價模型

設有3種不同的線上教學方式：①PPT播放為主;②提前錄制視頻資料;線上板書。每種教學方式觀測5項指標（變量）：[X1…X6]得到原始數據資料矩陣：

綜合指標[F1，…，F5]分別稱為第一、第二、[…]、第五主成分。根據貢獻率的大小，取前2個互不相關的主成分，以此代替原始指標來評價不同“線上教學方式”的教學效果。進一步根據各主成分的方差貢獻率為權重，構建面向“線上教學方式”的綜合評價函數：[F=β1F1+β2F2]

由于“線上教學方式”模型的實現步驟與“線上教學平臺”模型的實現步驟一致，在此不做過多贅述。

4模型求解

4.1“線上教學平臺”模型求解

我們選用SPSS23.0軟件對6種不同的線上教學平臺的6項指標得分進行主成分分析，經過標準化數據處理后，結果如下：

參照表2，按照特征根大于1的原則，選入兩個主成分。其方差累計貢獻率為84.403%，能夠較好的反映原始信息。

我們將這兩個主成分作為評價6種不同線上教學平臺的綜合變量。根據表3中每個主成分與對應變量的相關系數可知：第一主成分在指標1、指標4、指標6上有較高的載荷，體現出“線上教學平臺”的自身功能。第二主成分在指標2、指標3、指標5上有較高的載荷，體現出“線上教學平臺”的用戶體驗設計。

主成分表達式：

根據每個主成分所對應的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權重，可計算出6種不同“線上教學平臺”的質量綜合評價值F，并按綜合得分的大小進行排序（見表5），綜合評價值越大，該平臺的使用效果就越好。

4.2“線上教學方式”模型求解

我們同樣選用SPSS23.0軟件對3種不同的線上教學方式的5項指標得分進行主成分分析，經過標準化數據處理后，結果如下：

參照表7，按照特征根大于1的原則，選入兩個主成分。其方差累計貢獻率為100%，能夠很好的反映原始信息。

我們將這兩個主成分作為評價3種不同線上教學方式的綜合變量。根據表2-3中每個主成分與對應變量的相關系數可知：第一主成分在指標3、指標5上有較高的載荷，體現出“線上教學方式”對于學生學習興趣的外在引導。第二主成分在指標1、指標2、指標4上有較高的載荷，體現出“線上教學方式”對于學生掌握知識的程度。

主成分表達式：

[F1=0.223X1-0.281X2+0.330X3+0.174X4+0.250X5]

[F2=0.374X1+0.268X2-0.01X3+0.430X4-0.332X5]

根據每個主成分所對應的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權重，可計算出3種不同“線上教學方式”的質量綜合評價值F，并按綜合得分的大小進行排序（見表10），綜合評價值越大，該教學方式的接受效果就越好。

5結論分析

通過最終生成的綜合排名來看，對于“線上教學平臺”的選擇，學生更傾向于騰訊會議、超星學習通和釘釘，可見這三種平臺無論從功能性還是內容設計性都受到了學生的喜愛。當然也不能排除學生在填寫問卷時存在個人心理偏好和受不同課程特點的影響。通過“線上教學方式”的選擇來看，學生更適應以PPT為主的直播播放。進一步訪問可知，PPT文檔有助于課堂上知識點歸納和課后復習，但老師在授課過程中容易出現“照本宣科”的問題，需要引起足夠重視。疫情的陰霾終會散去，線上教學模式的成功經驗也會為推進我國教育現代化奠定基礎。伴隨著5G時代的來臨，“互聯網+”技術日臻成熟，必將帶來線下傳統教育與在線教育的融合，形成全新的教育模式。

參考文獻

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作者簡介

李明乾（1999—），男，北京人，陜西省西安市，西安電子科技大學，人力資源管理專業，本科生。