王佃來++宿愛霞

摘 要 平穩(wěn)的教學(xué)過程是保證教學(xué)質(zhì)量的前提，如何檢測(cè)和分析教學(xué)過程的平穩(wěn)性是一個(gè)難題?；趯W(xué)院軟件技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程連續(xù)六七年的學(xué)生平均成績(jī)，使用統(tǒng)計(jì)過程控制中的控制圖對(duì)教學(xué)過程平穩(wěn)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，控制圖在分析教學(xué)平穩(wěn)性方面有一定的實(shí)用性，可應(yīng)用于高校教學(xué)過程平穩(wěn)性分析，為高校教學(xué)管理提供較好的數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞 控制圖；平穩(wěn)性；SPC

中圖分類號(hào)：G719.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）14-0039-03

Research on Stability of Teaching Process based on SPC//WANG Dianlai， SU Aixia

Abstract The stabilization of teaching process is the guarantee to a

good teaching quality. How to detect and analyze the stability of the

teaching process is hard problem. The control chart in statistical pro-

cess control is proposed to analyze the stability of teaching process based on the average score data of basic subjects in serial six or seven

years. The experimental results indicate that the control chart has

some practicability in analysis of the stability of teaching process and

it provides good evidences and supports for college management.

Key words control-chart； stabilization； SPC

1 前言

統(tǒng)計(jì)過程控制（Statistical Process Control，SPC）

是美國(guó)休哈特博士在20世紀(jì)二三十年代提出的一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過程控制工具。SPC技術(shù)最初是為了分析和控制生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，找出影響生產(chǎn)的異常因素并且加以控制和改過，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量而產(chǎn)生的。但SPC技術(shù)的應(yīng)用范圍并非只限于制造業(yè)，從理論上講，凡是有過程和輸出的流程，均可應(yīng)用SPC技術(shù)來進(jìn)行過程分析。SPC的本質(zhì)就是運(yùn)用隨機(jī)事件的統(tǒng)計(jì)規(guī)律來判斷過程輸出中的變異是由必然因素還是由偶然因素引起的，從而為過程的穩(wěn)定狀態(tài)提供分析的依據(jù)。

教學(xué)過程作為一種特殊的服務(wù)過程，雖然與傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程有一定的差異，但二者并沒有本質(zhì)區(qū)別。教學(xué)過程包括教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)兩個(gè)方面，該過程的輸入是教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，輸出則為學(xué)生學(xué)習(xí)的效果是否達(dá)到要求。因此，教學(xué)過程也同樣可以使用SPC技術(shù)來分析其是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。

國(guó)內(nèi)有許多學(xué)者對(duì)SPC運(yùn)用于高校課堂評(píng)價(jià)進(jìn)行研究。2009年，付杰將SPC與6σ管理應(yīng)用于高等學(xué)校課堂教學(xué)評(píng)價(jià)，將原有的評(píng)價(jià)體系從結(jié)果分析轉(zhuǎn)向?yàn)檫^程控制，有助于發(fā)現(xiàn)問題并采取合理措施，提高課堂教學(xué)質(zhì)量[1]。2011年，童玲對(duì)高等學(xué)校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)過程控制相關(guān)技術(shù)，提出包含專家和學(xué)生兩方面的高校課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，并運(yùn)用該模型進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。結(jié)果表明，該模型對(duì)高等教育的教學(xué)評(píng)價(jià)與控制有普遍的適用性，可推廣和應(yīng)用[2]。2012年，陳旭東以機(jī)械制造類專業(yè)金屬冷加工實(shí)習(xí)為例，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)過程控制軟件對(duì)高職實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的預(yù)防性控制和教學(xué)過程的動(dòng)態(tài)管理，提高了教學(xué)質(zhì)量[3]。

本文基于首鋼工學(xué)院軟件技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)過程控制中的控制圖，分析該專業(yè)教學(xué)平穩(wěn)性，并結(jié)合教學(xué)過程實(shí)際對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

2 研究方法與研究數(shù)據(jù)

文獻(xiàn)[1—3]選取的質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)主要為學(xué)生對(duì)教師教學(xué)過程的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，側(cè)重對(duì)教學(xué)過程的監(jiān)測(cè)。本文主要研究的是軟件技術(shù)專業(yè)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的教學(xué)質(zhì)量狀況，選取跟生產(chǎn)過程類似的輸出產(chǎn)品——學(xué)生平均成績(jī)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。由于軟件技術(shù)專業(yè)程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)專業(yè)各班人數(shù)各不相同，在方法選擇上無法滿足子組數(shù)相同的條件，如果對(duì)原數(shù)據(jù)做裁剪的話，可能會(huì)影響數(shù)據(jù)的真實(shí)性，因此選取單值—移動(dòng)極差控制圖作為過程分析方法。

單值—移動(dòng)極差控制圖 單值控制圖主要適用于在某些過程控制情形下，取得合理的子組或者不可能，或者不實(shí)際。由于測(cè)量單個(gè)觀測(cè)值所需要的時(shí)間太長(zhǎng)或費(fèi)用太高，因此不能考慮重復(fù)觀測(cè)。本文選取單值—移動(dòng)極差控制圖，主要是因?yàn)楦鏖T課程的班級(jí)人數(shù)不同，使用其他方法受到限制。

使用單值圖時(shí)，要求數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布。本文的數(shù)據(jù)為6年或7年各班學(xué)生成績(jī)，最少樣本數(shù)超過200，可近似認(rèn)為數(shù)據(jù)成正態(tài)分布。

單值—移動(dòng)極差控制圖計(jì)算公式見表1，具體參數(shù)請(qǐng)參考文獻(xiàn)[4]。關(guān)于移動(dòng)極差控制圖的異常數(shù)據(jù)判斷準(zhǔn)則，請(qǐng)參考文獻(xiàn)[4]，在此不再贅述。

研究數(shù)據(jù) 本文選取軟件技術(shù)專業(yè)比較有代表性的專業(yè)基礎(chǔ)課——程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)成績(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，主要采集每年該課程的班級(jí)平均分、最高分、最低分為特征。程序設(shè)計(jì)成績(jī)的子組數(shù)為7，子組樣本大小均在30以上，詳細(xì)的數(shù)據(jù)見表2；數(shù)據(jù)庫技術(shù)的子組數(shù)為6，每個(gè)子組的數(shù)據(jù)樣本也均在30以上，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表3。

3 數(shù)據(jù)分析與討論endprint

為了使結(jié)果有一定的對(duì)比性和相互驗(yàn)證性，本文采用程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)這兩門課程來對(duì)教學(xué)過程的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，詳細(xì)過程如下。

基于程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的教學(xué)過程穩(wěn)定性分析 基于表2數(shù)據(jù)，使用Minitab工具選取I-MR控制圖進(jìn)行過程穩(wěn)定性分析，生成的控制圖見圖1。從圖1可看出，2009—2015年，程序設(shè)計(jì)課程的平均成績(jī)未出現(xiàn)異常點(diǎn)，平均成績(jī)分布在區(qū)間[37.71，81.59]之間，無明顯的趨勢(shì)和周期性；移動(dòng)極差圖也同樣未出現(xiàn)異常點(diǎn)，在2012—2015年間移動(dòng)極差集中在中心線8.25上下，幾乎無波動(dòng)?？刂茍D表明，2009—2015年間，程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程基本平穩(wěn)，出現(xiàn)的波動(dòng)均未超出數(shù)據(jù)的上界和下界，說明整個(gè)教學(xué)平穩(wěn)、可控。

基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)的教學(xué)過程穩(wěn)定性分析 基于表3數(shù)據(jù)，使用Minitab工具選取I-MR控制圖進(jìn)行過程穩(wěn)定性分析，生成的控制圖見圖2。從圖2可以看出，2009—2014年，數(shù)據(jù)庫技術(shù)課程的平均成績(jī)未出現(xiàn)異常點(diǎn)，平均成績(jī)分布在區(qū)間[57.48，92.27]之間，趨勢(shì)性和周期性不明顯；移動(dòng)極差圖也均在受控范圍內(nèi)，雖然在2014年有較大的上揚(yáng)，但是并未超出控制上界21.37。從控制圖2的分析可看出，2009—2014年間，數(shù)據(jù)庫技術(shù)課程的教學(xué)過程基本平穩(wěn)，出現(xiàn)的波動(dòng)均在受控區(qū)間內(nèi)。

討論 對(duì)程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析，更精確地定位數(shù)據(jù)的范圍。首先，計(jì)算數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方差σ，σ=5.91；其次，計(jì)算區(qū)間[]，其數(shù)值為[47.84，65.56]。通過分析可以看出，表2中的數(shù)據(jù)均未超出區(qū)間[47.84，65.56]，也就是說其數(shù)據(jù)有較小的波動(dòng)范圍，有較好的穩(wěn)定性。

基于表3計(jì)算數(shù)據(jù)庫技術(shù)平均分的標(biāo)準(zhǔn)方差σ=4.94，計(jì)算區(qū)間[]，其值為[65，84.76]。通過數(shù)據(jù)比較可以看出，表3中的數(shù)據(jù)均在區(qū)間[]

內(nèi)，有較好的穩(wěn)定性。

結(jié)合以上分析可以看出，兩門課程的平均分波動(dòng)均在受控范圍內(nèi)，也表明軟件技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)過程相對(duì)平穩(wěn)。

值得注意的是，上述分析方法基于的數(shù)據(jù)量較小，分別為7和6，使結(jié)果受到一定的限制。還必須指出的是，上述分析是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)的一種量化補(bǔ)充，不應(yīng)該取代傳統(tǒng)的教學(xué)過程評(píng)價(jià)和穩(wěn)定性分析。

結(jié)合學(xué)院教務(wù)處教學(xué)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)上述結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，排除教師和學(xué)生等因素的影響，2009—2015年間整體教學(xué)過程運(yùn)行平穩(wěn)，這與數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致。因此，本文的方法有一定的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)論

本文選取軟件技術(shù)專業(yè)兩門專業(yè)基礎(chǔ)課程6～7年的學(xué)生平均分，采用單值—移動(dòng)極差控制圖對(duì)教學(xué)過程的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并結(jié)合教務(wù)處教學(xué)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，本文基于多年學(xué)生班級(jí)平均分的單值—移動(dòng)極差控制圖教學(xué)平穩(wěn)性分析方法有較好的可靠性，可應(yīng)用到教學(xué)過程平穩(wěn)性分析中。此外，文中的方法是基于歷史數(shù)據(jù)的分析，只能在事后分析教學(xué)平穩(wěn)性，如果在教學(xué)運(yùn)行過程中采集恰當(dāng)數(shù)據(jù)，完全可應(yīng)用到日常教學(xué)的平穩(wěn)性監(jiān)測(cè)中。

參考文獻(xiàn)

[1]付杰，丁志高.基于統(tǒng)計(jì)過程控制的高校課堂教學(xué)評(píng)價(jià)[J].菏澤學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，31（5）：121-123.

[2]童玲.基于SPC的高等教育教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2011.

[3]陳旭東.基于SPC工具的高職實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系研究[J].南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，26（1）：28-31.

[3]肖敏.軟件過程描述與過程度量的研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2007.

[5]楊濤.基于統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）的軟件過程度量工具的研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2003.

[6]張慧娥.基于SPC與Bootstrap方法的高校教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2011.

[7]埃文斯，林賽.質(zhì)量管理與質(zhì)量控制（三十五）[J].質(zhì)量講壇，2014（2）：34-39.

[8]趙秋勇，鄧紅霞.SPSS在教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系中的應(yīng)用[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（6）：732-734.

[9]GB/T 4091—2001常規(guī)控制圖[S].北京：國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2001.endprint