基于粗糙集理论的师范生培养质量评价体系研究

第36卷第3期
2019年6月晋中学院学报Vol.36No.3
Jun.2019
［收稿日期］2018-12-12
［基金项目］河南省教师教育课程改革研究项目：
“新课改背景下师范生培养质量评价的探索与实践”（2018-JSJYYB-049）；河南省大中专毕业生就业创业重点课题：“供给侧改革背景下大学生就业核心竞争力的结构模式构建研究”
（JYA2018005）；商丘师范学院教学改革研究项目：“新课改背景下师范生培养质量评价的探索与实践”.
［作者简介］郭志林
（1963-），男，山东曹县人，商丘师范学院数学与统计学院，教授，研究方向：粗糙集理论及应用；张岚（1984-），男，河南永城人，沁阳市第一中学，中教一级，研究方向：初等教育教学与学生管理工作；
陈启闯（1982-），男，河南商丘人，沁阳市第一中学，中教一级，研究方向：初等教育教学工作；
史文芳（1983-），女，河南焦作人，沁阳市第一中学，中教一级，研究方向：初等教育教学工作.
0引言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确提出：“加强教师教育，深化教师教育改
革，创新培养模式，增强实习实践环节，强化师德修养和教学能力训练，提高教师培养质量.”［1］为贯彻落实
教育规划纲要，深化教师教育改革，全面提高教师培养质量和水平，教育部于2012年颁布了《中学教师专
业标准（试行）》和《小学教师专业标准（试行）》［2］（以下简称《标准》）.《标准》
强调了师范生实施基础教育新课程改革的能力、课程资源的开发与创新能力、教学研究和反思能力、交往与沟通能力、合作和协作能力及运用现代信息技术手段的能力.作为培养中小学教师主要基地的高等师范院校，其培养质量将直接影响到教师素养的构建和发展.然而，随着基础教育课程改革的不断深化，担负着为地方基础教育培养师资重任的普通高等师范院校，本应主动适应基础教育新课改发展的需要，但其无论是教育理念、课程设置，还是教学方法、评价机制等方面，都严重滞后于基础教育改革的要求.因此，普通高师院校如何顺应基础教育改革的发展趋势，提高师范生的核心素养和培养质量，成为目前所关注的一个重要课题.
目前，关于师范生培养方面的研究已有许多成果，大多是基于基础教育新课改的要求，从某一方面谈高等师范院校师范生培养存在的问题及改进措施.文献［3］从专业技能上对师范生的培养进行了反思，文献［4］从师范技能上对师范生的培养进行了分析，文献［5］对核心能力素养的教师教育模式改革进行了探索，文献［6］对创新型师范生培养进行了实践性研究，文献［7］从用人单位的视角，给出了全日制教育硕士培养质量评价指标体系.但对于新课程标准下师范生培养质量评价指标如何构建，目前还没有统一的认识.本文在教育部《标准》的基础上，从素质教育观、创新思维观、核心素养观、职业认同感、教师专业化等方面构建了师
范生培养质量的评价指标体系，并根据粗糙集理论
［8~10］给出了基于属性重要性的评价指标权重的确定方法，建立了一种基于粗糙集理论的师范生培养质量的综合评判模型，旨在为以后师范生的培养提供参考.基于粗糙集理论的师范生培养质量评价体系研究
摘要：
基于中小学新课改标准，从师德与理念、知识与能力、合作与发展三个方面构建了师范生培养质量评价指标体系，给出了基于属性重要性的权重确定方法，建立了一种基于粗糙
集理论的师范生培养质量的综合评判模型.
关键词：
新课程标准；粗糙集；师范生培养；质量评价体系中图分类号：TP18文献标志码：A 文章编号：1673-1808（2019）03-0005-05
郭志林1，张岚2，陈启闯2，史文芳2
（1.商丘师范学院数学与统计学院，河南商丘476000；2.沁阳市第一中学，河南沁阳454550）
5··
1粗糙集相关概念
定义1.1四元组S =（U ，R ，V ，f ）称为一个知识表达系统（信息系统），其中U =｛x 1，x 2，…，x m ｝
为对象集，称为论域；R =C ∪D 为属性集，C ∩D =Ø，C 与D 分别为条件属性集与决策属性集；V =r ¨∈R ¨∪V r ，V r 是属性r ∈R 的值域.f ∶U ×R →V 为信息函数：∀r ∈R ，x ∈U ，f （x ，r ）∈V r .定义1.2设S =（U ，R ，V ，f ）
为一个信息系统，若∀r ∈R 在R 中都是必要的，则称属性r 是独立的，否则称r 是相关的.
定义1.3称P 是R 的一个约简，简记作red （R ），如果P ⊆R 是独立的，并且Ind （P ）=Ind （R ）.
定义1.4core （R ）称为属性集R 的核，意为R 中所有必要属性（不可省略关系）的集合.定义1.5在信息系统S =（U ，R ，V ，f ）
中，属性a i ∈R 在属性集R -｛a i ｝的重要度定义为Sig R -｛a i ｝（a i ）=1-R R -｛a i ｝属性a i 的权重为W i =
Sig
（a i ）n i=1∑Sig （a i ）其中R =U R R =n i=1
∑R i 2，R i 表集合R i 中属性的个数.2师范生培养质量评价体系的构建
2.1师范生培养质量评价指标的选择基础教育课程改革以先进的科学教育理念为指导，从专业理念与师德、专业知识和专业能力三个维度对职前教师能力提出了新的具体目标和基本要求.高等师范院校作为培养教师的摇篮，只有培养出专业化的教师，才能满足基础教育改革的需要，才能更好地与基础教育课程改革相融合.目前，关于师范生培养质量评价方面的研究很少，关于师范生培养质量评价指标体系构建的研究更少.本文通过对《标准》的解读，与中小学校用人单位的一线教学人员及管理人员直接对话及去师范院校实地走访、调查，从师德与理念、知识与能力、合作与发展三个方面构建出师范生培养质量的评价指标体系，如表1.
2.2师范生培养质量评价数据库的建立
要利用粗糙集理论对师范生培养质量进行评价，首先需要建立师范生培养质量评价的关系数据库.针对师范生培养质量评价的各评判指标，为了使整个师范生培养质量评价分析系统具有整体性、层次性、动态适应性等特征，我们将整个数据库分为师德与理念C 1、知识与能力C 2、合作与发展C 3三个目标层，以各目
标层最终的所有观测量C 111，C 112，…，C 321，C 322，C 323作为条件属性建立师范生培养质量的关系数据库.
2.3师范生培养质量评价数据库数据预处理
粗糙集理论的数据挖掘是从数据预处理开始的.这是因为：一方面从现实中获得的初始数据可能是不完整的；另一方面，待处理的数据中存在着数值型、字符型、文本型等各种表现形式.基于粗糙集理论的信息系统知识挖掘的主要创新体现于对离散数据的处理，所以在利用粗糙集进行数据约简前，需要对数据做离散化处理.
数据离散化处理的算法是：
输入:论域U 中的所有数据x mn （i ，j ）
，输出:论域U 中的所有数据的离散化数据值.Step1:i ←0，j ←0；Step2:对于x （i ，j ），判断如果x （i ，j ）≥90，则x （i ，j ）=5；如果80≤x （i ，j ）<90，则x （i ，j ）=4；如果70≤x （i ，j ）<80，则x （i ，j ）=3；如果60≤x （i ，j ）<70，则x （i ，j ）=2；如果x （i ，j ）<60，则x （i ，j ）=1；
Step3:如果j <n ，j =j +1，
转（2）；6··
表1师范生培养质量评价指标体系
一级指标二级指标三级指标评价标准
师德与理念
C1师德观C11
职业理想与情操C111
职业意志与纪律C112
职业技能与心理C113
职业作风与荣誉C114
社会进步观C121
教育发展观C122
素质教育观C123
情感责任观C124
人文知识C211
学科知识C212
教育知识C213
教学设计能力C221
教学实施能力C222
教学评价能力C223
热爱教育事业，恪守职业道德
为人师表，关爱学生，恪守教师职业纪律
具有良好的心理品质和技能修养
忠诚坦白，平等待人，强化教师意识
尊重学生个体差异和自主发展，指引学生朝正确方向成长和发展
秉持人本主义理念，以人为本，因材施教
重视全体、全面和个性的发展，关注学生的终身发展需求
爱岗敬业，教书育人，关注学生情感态度和观念认识，成为学生的示范和榜样
具有一定的社会科学知识和文学艺术修养
理解学科知识体系和发展逻辑，具有学科课程资源开发的知识与策略
教育教学基本理论、教育心理学、青少年心理学的掌握
个性化教学目标、教学计划、教学过程的设计能力
表达与书写、课堂调控与总结、现代化教育技术的掌握能力
学生学习、实践、情感态度等方面的评价能力
有针对性地开展教学活动，具有民主、平等、健康的班级管理能力
与不同群体口头交流与书面沟通技巧
具有良好的亲和力和执行力，与同事、家长及社区融洽的合作关系
能够主动获取信息，对自己的职业发展能够进行全面综合的评价
树立终身学习的思想，掌握科学高效的学习方法和技巧
获取或有效利用现代信息的能力
理念观C12
知识观C21
知识与能力
C2
能力观C22
合作与发展
C3
教学管理能力C224
沟通能力C311
协作能力C312
创新反思能力C321
继续学习能力C322
信息摄取能力C323合作观C31
发展观C32
Step4:如果i<m，i=i+1，转（2）；
Step5:输出离散化数据值x（i，j）=d，（1≤d≤5）.
2.4师范生培养质量评价数据库的属性约简
师范生培养质量评价数据库中的所有属性并不都是同等重要的，不同属性在评价系统中所处的重要程度是不同的，其中某些属性起重要作用，某些属性对客观评价不起作用，在对系统中的数据进行分析时，首先需要找出数据库中的核属性.信息系统中核属性的算法是:
输入:信息系统S=（U，R，V，f），
输出:属性集合C的核core（C）.
Step1:i←1；
Step2:x i∈C，如果Sig D C-x{}i（x i）>0转Step3，如果Sig D C-x{}i（x i）=0转Step4；
Step3:令x i∈core（C），转Step4；
Step4:如果i=X，则算法结束，core（C）即为属性集合C的核，如果i<X，转Step5；
Step5:令i←+1，转Step2.
由于属性间的重要性各不相同，通过核属性的确定，有必要对评价指标体系中的属性进行约简，找出对评价有影响的属性，删除某些无关属性.基于核属性的属性约简算法可描述为：
输入：信息系统S=（U，R，V，f），
输出：属性集合C的核约简red（C）.
Step1:根据求核算法求出核core（C）；
7
··
Step2:令B=core（C），如果ind（B）=ind（C），转Step5；
Step3:∀a∈C\B，计算它们相对于core（C）的属于重要性，取属性值最大且在论域上划分个数最少的属性a m，令B←B∪｛a m｝；
Step4:如果ind（B）=ind（C），转Step5；否则转Step3；
Step5:输出B∈ind（C），算法结束.
2.5师范生培养质量评价指标权重的确定
师范生培养质量评价指标权重的大小关系取决于该评价指标对整个评价系统重要性的大小，权重越大说明该因素对师范生培养质量的影响作用越大.确定属性权重的方法很多，根据粗糙集理论，从属性在属性集的重要性来确定属性的权重，需要从师范生培养质量指标评价系统中去掉某一个指标后，考虑师范生培养质量评价指标集的分类是否改变，若分类改变，则说明该指标是师范生培养质量指标评价系统中的重要属性.由于指标的重要性只与实际数据本身有关，因此，由属性的重要性求得各评价指标的权重系数相对比较客观.具体权重算法如下：
1）计算R的所有分类U/R A=｛A1，A2，…，A n｝；
2）A=n i=1∑A i
3）For i=1to m
4）计算U/R A-｛a i｝=｛U i1，U i2，…，U it｝；
5）A-a i=t i=1∑U i
6）For i=1to m
7）W i=Sig（a i）
n
∑Sig（a i）
i=1
2.6师范生培养质量评价模型的构建
1）构建初始决策系统S=（U，R，V，f）.首先把表1中的所有三级指标作为决策系统的条件属性C，要评价的师范生作为系统中的对象集合，各个专家根据每个评价指标打分后的综合得分作为决策属性D，构建一个初始决策系统S.
2）初始决策系统数据的离散化.将初始决策系统中不同类型的评价指标值按2.3中的数据离散化方法，在评价中对每一个三级指标对应项目的评价结果将“优秀”“良好”“中等”“及格”“不及格”5个等级附以相应的属性编码，属性值分别用5，4，3，2，1来表示，得到决策系统S的离散化表示.
3）决策系统S指标体系的删减.对于决策系统中的论域U，若属性a i，a j∈R对应的评价对象的属性值相同，则认为a i，a j具有相同的分辨能力，只需保留一个.经过删除相关列后初步简化决策系统，缩减对应的初始指标体系，并根据粗糙集理论中属性约简和核的概念，按2.4中的算法求解决策系统的核和各种约简，利用求得的约简进一步简化决策系统及相应的指标体系.
4）评价指标权重的计算.根据2.5中基于属性重要性的权重计算方法，先计算底层各指标的权重，然后计算更高一层各指标的权重，依此求出各级指标的权重.
5）建立综合评价模型.根据每个对象在决策系统中的初始得分情况，利用加权综合评判公式
F i=n j=1∑m j i=1∑ω（a ji）F jiω（A j）
来计算每个对象在二级指标下的得分，其中ω（A j）和ω（a ji）分别为决策系统约简后的每个二级和三级指标的权重，n和m j分别为信息系统约简后的二级指标和三级指标的个数，F ji为该对象在属性a ji下的取值，再··
8
根据每个对象在决策系统中一级指标的初始得分情况，计算综合评判结果M i=n i=1移W i F i.其中，M i是师范生培养质量的综合评判值，W i是各一级指标的综合权重，由此可以对评判对象排序选优.
3结束语
基础教育新课程改革催生高等师范院校人才培养模式的改革，呼唤高师毕业生要符合时代的要求，适应新课改环境.本文基于中小学新课改标准，从师德与理念、知识与能力、合作与发展三个方面以素质教育观、创新思维观、核心素养观、职业认同感、教师专业化等方面构建了师范生培养质量的评价指标体系，并根据粗糙集的属性约简理论给出了基于属性重要性的评价指标权重的确定方法，建立了一种基于粗糙集理论的师范生培养质量的综合评判模型，为高等师范院校更好地为基础教育培养出符合新时代要求的全面发展的新型教师提供必要的参考.
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Study on the Normal School Students Quality Evaluation System of
Talents Training Based on Rough Sets Theory
GUO Zhi-lin1,ZHANG Lan2,CHEN Qi-chuang2，SHI Wen-fang2
（1.School of Mathematics&Statistics，Shangqiu Normal University，Shangqiu Henan，476000，China；
2.No.1Middle School of Qinyang，Qinyang Henan,，454500，China）
Abstract：Based on the new curriculum reform standard of primary and secondary schools，this paper constructs the evaluation index system of training quality of normal school students from three aspects：teachers’ethics and concept，knowledge and ability，cooperation and development，and gives the weight determination method based on attribute importance.A comprehensive evaluation model of normal students’cultivation quality based on rough set theory was established.
Key words：new course standard；rough sets；training of normal students；quality evaluation system
（编辑郭继荣）
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9。