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虚拟实验教学评估系统设计

作　者: 刘玉娟
导　师: 孙晓颖
学　校: 吉林大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 教学质量评估虚拟实验指标体系层次分析法
分类号: TP391.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着计算机技术和教育信息化的快速发展,网络虚拟实验开始广泛应用于实验教学,提供给每个学生大量机会进行实验操作,提高了学生的动手能力。虚拟实验的教学质量评估,可以评价虚拟实验的教学质量,指导改善教学方法,是促进虚拟实验教学发展最重要的方法,同时也是教学过程的重要组成部分。本文以北京邮电大学的虚拟实验系统为参考,探索虚拟实验教学评估的相关理论,构建了一套较为完整的虚拟实验教学质量评估指标体系,并给出指标体系中各指标权重计算方法,以此为基础设计了虚拟实验教学评估系统。能够以学生为中心,从知识与技能、过程与方法、情感与态度等方面评估使用虚拟实验教学系统后的教学效果,可以作为对虚拟实验系统教学业务方面改进的依据。针对目前国内对网络虚拟实验教学评估研究的实际需求,借鉴传统教学质量评估的思想,根据虚拟实验教学特点,初步探索虚拟实验教学评估的相关理论。分析教学评估中常用评估模式和评估方法的特点,采用形成与总结性评估和诊断性评估相结合的模式,并综合应用分析评估法、相对评估法和绝对评估法等评估方法,为评估系统设计提供了理论基础。借鉴传统实验的教学评估,以实验教学的先后顺序为主线,将整个评估过程按实验前、实验中、实验后分成三部分,设计了一套较为完整的虚拟实验教学质量评估指标体系。其中包括实验建设、教学过程、教学效果、实验环境和实验特色5个一级指标,在一级指标下共设置14个二级指标及25个三级指标,给出指标体系详细的设计思路和过程。最终的教学评估结果由5个一级指标的分数加权得出,本文给出基于层次分析法的指标权重计算方法。对于评估系统,能够定期的对教师的教学情况、学生的学习情况和虚拟实验系统的教学效果进行评估,采用SSH架构和JSP技术实现系统的跨平台一致性,可自动收集从实验系统传来的实验前辅助学习、实验过程指导、实时与非实时答疑、实验成绩等的相关数据,通过调查问卷收集学生对实验系统、实验设计和学习效果等方面的评价与反馈信息,对以上数据进行统计分析,用JFreeChart技术生成饼形图或是柱状图,直观展示评估结果。主要创新性工作如下：(1)构建一套较为完整的虚拟实验教学质量评估指标体系。通过借鉴传统实验教学评估指标体系,参考北邮的虚拟实验系统,以实验时间顺序为主线,构建了一套由5个一级指标、14个二级指标和25个三级指标组成的、较为完整的虚拟实验教学质量评估指标体系。(2)提出了虚拟实验教学质量评估指标体系中各指标的权重确定方法。指标的权重确定方法采用层次分析法,通过建立指标体系层次结构、获得判断矩阵、计算判断矩阵和检验一致性等步骤,确定各指标的权重。(3)设计实现了以饼图、柱状图等图形形式展示虚拟实验教学评估情况的评估系统。评估系统以学生为中心,从知识与技能、过程与方法和情感与态度等方面评估使用虚拟实验系统后的教学效果,技术上采用SSH架构为技术平台,定期自动收集从虚拟实验系统传来的教师与学生的相关实验数据,对实验数据进行处理与分析,并应用JFreeChart技术显示评估结果。上述工作初步探索了虚拟实验教学评估的相关理论,构建了一套较为完整的评估指标体系,设计了虚拟实验教学评估系统,对虚拟实验教学评估的标准化具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-15
  1.1 研究背景  12
  1.2 国内外现状  12-13
  1.3 研究目标和内容  13-14
    1.3.1 研究目标  13
    1.3.2 研究内容  13-14
  1.4 论文安排  14-15
第2章虚拟实验评估的理论框架  15-22
  2.1 虚拟实验教学评估基本概念  15-16
  2.2 评估的功能及作用  16-17
    2.2.1 评估的功能  16
    2.2.2 评估的作用  16-17
  2.3 虚拟实验教学评估活动的系统结构  17-21
    2.3.1 评估主体  17
    2.3.2 评估对象  17-18
    2.3.3 评估模式  18-19
    2.3.4 评估方法  19-21
    2.3.5 评估标准  21
  2.4 小结  21-22
第3章虚拟实验教学评估指标体系的设计  22-37
  3.1 指标体系设计的理论依据  22-24
    3.1.1 指标体系设计原则  22-23
    3.1.2 指标体系设计过程  23-24
  3.2 指标设计  24-29
    3.2.1 实验前评估  24-25
    3.2.2 实验中评估  25-26
    3.2.3 实验后评估  26-27
    3.2.4 虚拟实验平台评估  27-28
    3.2.5 附加指标  28-29
  3.3 指标体系权重的设计  29-36
    3.3.1 层次分析法  29-32
    3.3.2 构造判断矩阵  32-35
    3.3.3 权重的计算  35-36
    3.3.4 一致性检验  36
  3.4 小结  36-37
第4章指标的实现方法  37-61
  4.1 指标处理过程  37
  4.2 传输及解析  37-39
    4.2.1 数据的传输  37-38
    4.2.2 数据的解析  38-39
  4.3 数据处理过程  39-59
  4.4 指标评估结果显示  59-60
  4.5 小结  60-61
第5章虚拟实验教学评估系统的设计  61-77
  5.1 虚拟实验教学评估系统需求  61-63
    5.1.1 虚拟实验教学评估系统设计原则  62-63
    5.1.2 虚拟实验教学评估系统体系结构  63
  5.2 技术平台  63-66
  5.3 系统功能  66-69
  5.4 数据库设计  69-73
    5.4.1 数据库详细设计  69-73
    5.4.2 数据库E-R图  73
  5.5 UI界面设计  73-76
  5.6 小结  76-77
第6章全文总结  77-79
参考文献  79-84
作者简介及科研成果  84-86
  导师介绍  84
  作者介绍  84
  学术论文  84
  科研项目  84-86
致谢  86

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