基于spc的点菜式教学模式的综合质量管控装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于SPC的点菜式教学模式的综合质量管控装置及方法，装置包括数据采集模块、数据处理中心、数据存储器、历史资料存储模块、SPC图形生成及显示模块和告警器，数据采集模块将采集到的数据传输至数据处理中心，计算出SPC质控参数值及对应的控制门限并置于数据存储器中，按SPC技术的判异规则将采集数据与控制门限进行比较，将比较结果以及对应的质控参数值一道传输给SPC图形生成及显示模块，告警器对教学质量不正常的数据发出告警信号。本发明能合理地辨析出影响点菜式教学模式综合教学质量的随机因素和异常因素，使该教学过程始终处于统计可控状态，确保教学质量满足教学大纲规定的要求，达到“教”与“学”双赢的目的。
【专利说明】基于SPC的点菜式教学模式的综合质量管控装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于SPC的“点菜式”教学模式的综合质量管控装置及方法，属于高等教育教学方法改革【技术领域】，能广泛应用于以学生为中心的教学组织形式的教学质量评价、优化与监控。
【背景技术】
[0002]统计过程控制(SPC)技术最早由美国贝尔实验室休哈特(waiter A.Shewhart)于20世纪30年代提出，它主要应用统计分析方法对工业生产过程进行监控，将生产过程中采集的原始数据变换成概率表示的信息，并形成多种图表。根据对图表的分析结果，去发现影响产品质量的随机因素和异常因素，并采取相应的纠正或改进措施，维持生产过程的稳定性，以达到提高生产效能的目的。具体实现时大多是运用过程控制图来监测产品在生产过程中各个阶段的质量特性，以确保生产过程始终处于统计控制状态，从而确保产品的质量满足预定的要求。目前SPC主要应用于工业生产过程中的质量监控，在教学改革中的应用案例还甚为鲜见。
[0003]“点菜式”教学又称“菜单式”教学，是指以学生为中心的教学改革过程中新出现的一种教学组织形式，目前主要在国内一些高职院校的技能课中试行，最近在浙江省某大学部分公共基础课中尝试过，南京市某学院在培养高素质新型人才中也采用过。结果表明这种新的教学模式能极大地激发学生们的学习兴趣，深受大家欢迎。但目前国内大部分本科院校均未采用，特别是在基础课和专业课的教学中。原因主要有两点，一是认为大学本科设置的基础课和专业课，学生必须学，没有“点菜”的余地；二是目前缺乏评价这种教学方式质量的客观标准，更没有对其教学质量进行有效监控的手段。实际上，目前国内大部分高校使用的选课方式类似于学生“点菜”，不过线条较粗。
[0004]随着现代科学技术的不断发展，大学本科院校专业课程的教学内容在增多，而教学时数又在减少，有些专业课也适合采用“点菜式”教学方式，关键问题是对“点菜式”教学模式的教学质量目前需要缺乏一套有效的管控方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于SPC的“点菜式”教学模式的综合质量管控装置及方法。主要通过在“点菜式”教学过程的关键教学环节设置多个质控点，一方面采集能够充分反映教学质量的相关数据，另一方面对教学质量实施有效的管控。依据对采集数据的统计分析结果，分辩出影响该教学模式质量的随机因素和异常因素，制定相应的管控措施，完善教学“菜谱”的设计和实施方案，使教学过程始终处于统计可控状态，确保教学质量满足教学大纲规定的要求，达到“教”与“学”双赢的目的。
[0006]本发明实现上述目的的技术方案是:
[0007]—种基于SPC的“点菜式”教学模式的综合质量管控装置，所述装置包括数据采集模块、数据处理中心、数据存储器、历史资料存储模块、SPC图形生成及显示模块和告警器，[0008]所述数据采集模块通过手工输入、文件或数据库导入三种方式将采集到的数据传输至数据处理中心；
[0009]所述数据处理中心应用SPC技术检测采集到的定量数据的统计分布特性，并按照SPC技术和预定的教学质量指标，计算出SPC质控参数值及对应的控制门限并置于数据存储器中，再按SPC的判异规则将采集数据与控制门限进行比较，将比较结果以及对应的质控参数值一道传输给SPC图形生成及显示模块；
[0010]所述SPC图形生成及显示模块生成包括变量图、特征图和性能图；
[0011]所述告警器对由数据处理中心检测到教学质量不正常的数据发出告警信号。
[0012]上述数据处理中心包括“点菜式”教学模块、质控参数计算模块、判断与原因分析模块、性能优化计算模块；
[0013]所述“点菜式”教学软件模块包括所要教授课程的完整“菜谱”，运行该软件模块可生成一份具体的教学“菜单”，根据该教学“菜单”制定具体实施方案；
[0014]所述质控参数计算模块包括计算采集数据的统计平均值、方差/变异、全距、众数、标准差以及SPC的质量管控装置的有关性能参数；
[0015]所述判断与原因分析模块包括判别教学质量是否处于正常状态以及处于非正常状态的原因分析与查找；
[0016]所述性能优化计算模块根据历史资料存储模块提供的数据对教学质量处于正常状态的质控参数进行优化调整。
[0017]上述数据采集模块包括主观性数据采集和客观性数据采集，所述主观性数据采集采用统计问卷调查的方式采集，所述客观性数据采集采用专题知识测验、期末课程考试的方式米集。
[0018]上述历史资料存储模块中至少包括前两届学生采用“点菜式”教学模式的数据层次信息、SPC质控点及控制门限参数列表，数据层次信息如:开课年级、课程类别、专业类另IJ、学生人数、课程学分数、教学时数等信息。
[0019]一种基于SPC的“点菜式”教学模式的综合质量管控方法，包括以下步骤:
[0020]( I)运行“点菜式”教学软件模块，生成教学“菜单”，制定“点菜式”教学模式的具体实施方案；
[0021](2)根据“点菜式”教学模式的实施过程，确定关键教学环节，并设置相应的教学质量管控点及相应的质控参数；
[0022](3)分解综合教学质量的评价指标，确定各个质量管控点上教学信息数据的采集方法及其分类；
[0023](4)建立综合教学质量各个评价指标与SPC质控参数的对应关系；
[0024](5)按质控参数的类别选择SPC控制图的类型；
[0025](6)理论上计算出各个SPC控制图的控制门限，并置于存储器中；
[0026](7)将实际教学过程中采集的数据，输入到数据处理中心，生成SPC控制图，在显示器上给出对应的图形，并与SPC控制门限进行比较，判断教学质量是否处于正常范围；
[0027](8)如果发现教学质量不正常，则告警器发出告警信号，并区分出是随机因素还是异常因素引起；
[0028](9)如果是随机因素引起，则调整所设计的教学“菜谱”及“点菜式”教学模式的具体实施过程；
[0029]( 10)如果是异常因素造成，则修改所设计的教学“菜谱”及“点菜式”教学模式的实施过程，避免异常事件的发生；
[0030](11)如果教学质量处于正常范围，则根据往届学生的SPC历史资料数据，对有关SPC控制图的门限参数进行适当调整，优化管控装置的性能，使综合教学质量评价结果更令人满意。
[0031]本发明所达到的有益效果:
[0032]I)为“点菜式”教学模式的综合教学质量建立了一套有效的评价体系。
[0033]以往的“点菜式”教学模式缺乏有效评价其教学质量的客观标准，教学上存在一定的盲目性，教学质量很难得到保证。本发明通过在“点菜式”教学模式的关键教学环节设置质控点，采集反映综合教学质量的主观性数据和客观性数据，经过数据处理中心处理，形成统一的数据度量，使“点菜式”教学模式的综合教学质量能得到有效的评价。
[0034]2)为“点菜式”教学模式建立了一套基于SPC的综合质量管控机制。
[0035]目前“点菜式”教学模式只在小范围内以实验的方式展开，国内大部分本科院校均未采用，原因之一是没有对其教学质量进行有效监控的手段。本发明将SPC技术应用于“点菜式”教学模式中，合理地辨析出影响该教学模式质量的随机因素和异常因素，使该教学过程始终处于统计可控状态，使“点菜式”教学模式的综合教学质量能达到有效的管控，并且未来能在更多高等院校教学中推广和应用。
[0036]3)使高等院校中以学生为中心的教学形式不断深化，达到真正的“教”与“学”双赢。
[0037]本发明能克服传统“按部就班”教学模式的弱点，充分体现学生的个性化学习需求，极大地激发学生们的学习兴趣，同时教学质量又能得到有效的管控，满足教学大纲规定的要求，从而确保高校人才培养的质量，使目前高校中以学生为中心的教学组织形式改革朝着更实用、更完善的方向发展，达到真正“教”与“学”双赢的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1基于SPC的“点菜式”教学模式的综合质量管控装置的组成框图。
[0039]图2基于SPC的“点菜式”教学模式的综合质量管控方法实现流程示意图。
[0040]图3移动通信课程的教学“菜谱”的主菜单及入口示意图。
[0041]图4信道特性菜单及其子菜单相互关系示意图。
[0042]图5传输技术菜单及其子菜单相互关系示意图。
[0043]图6网络技术菜单及其子菜单相互关系示意图。
[0044]图7系统制式菜单及其子菜单相互关系示意图。
[0045]图8基于SPC的“点菜式”教学模式的实施方案不意图。
【具体实施方式】
[0046]结合附图，给出本发明的【具体实施方式】，用来对本发明做进一步的说明。
[0047]近年来，随着移动通信技术的快速发展，3G应用时间不长，4G又呼之欲出，高校移动通信专业课的教学必须跟上这种步伐。为了培养社会和产业发展所需要的急需人才，进行了基于SPC的移动通信课程“点菜式”教学改革实践。利用SPC技术，设计了一种对移动通信课程的“点菜式”教学改革模式综合教学质量进行有效管控的装置。
[0048]如图1所示，一种基于SPC的“点菜式”教学模式的综合质量管控装置，装置包括数据采集模块、数据处理中心、数据存储器、历史资料存储模块、SPC图形生成及显示模块和
告警器，
[0049]数据采集模块通过手工输入、文件或数据库导入三种方式将采集到的数据传输至数据处理中心；
[0050]数据处理中心应用SPC技术检测采集到的定量数据的统计分布特性，并按照SPC技术和预定的教学质量指标，计算出SPC质控参数值及对应的控制门限并置于数据存储器中，再按SPC的判异规则将采集数据与控制门限进行比较，将比较结果以及对应的质控参数值一道传输给SPC图形生成及显示模块；
[0051]SPC图形生成模块生成包括变量图、特征图和性能图；
[0052]告警器对由数据处理中心检测到教学质量不正常的数据发出告警信号。
[0053]上述数据处理中心包括“点菜式”教学模块、质控参数计算模块、判断与原因分析模块、性能优化计算模块；
[0054]“点菜式”教学软件模块包括所要教授课程的完整“菜谱”，运行该软件模块可生成一份具体的教学“菜单”，根据该教学“菜单”制定具体实施方案；
[0055]质控参数计算模块包括计算采集数据的统计平均值、方差/变异、全距、众数、标准差以及SPC的质量管控装置的有关性能参数；
[0056]判断与原因分析模块包括判别教学质量是否处于正常状态以及处于非正常状态的原因分析与查找；
[0057]性能优化计算模块根据历史资料存储模块提供的数据对教学质量处于正常状态的质控参数进行优化调整。
[0058]数据采集模块包括主观性数据采集和客观性数据采集，所述主观性数据采集采用统计问卷调查的方式采集，所述客观性数据采集采用专题知识测验、期末课程考试的方式米集。
[0059]历史资料存储模块中至少包括前两届学生采用“点菜式”教学模式的数据层次信息、SPC质控点及控制门限参数列表，数据层次信息如:开课年级、课程类别、专业类别、学生人数、课程学分数、教学时数等信息。
[0060]如图2所示，一种基于SPC的“点菜式”教学模式的综合质量管控方法，包括以下步骤:
[0061]( I)运行“点菜式”教学软件模块，生成教学“菜单”，制定“点菜式”教学模式的具体实施方案；
[0062](2)根据“点菜式”教学模式的实施过程，确定关键教学环节，并设置相应的教学质量管控点及相应的质控参数；
[0063](3)分解综合教学质量的评价指标，确定各个质量管控点上教学信息数据的采集方法及其分类；
[0064](4)建立综合教学质量各个评价指标与SPC质控参数的对应关系；
[0065](5)按质控参数的类别选择SPC控制图的类型；[0066](6)理论上计算出各个SPC控制图的控制门限，并置于存储器中；
[0067](7)将实际教学过程中采集的数据，输入到数据处理中心，生成SPC控制图，在显示器上给出对应的图形，并与SPC控制门限进行比较，判断教学质量是否处于正常范围；
[0068](8)如果发现教学质量不正常，则告警器发出告警信号，并区分出是随机因素还是异常因素引起；
[0069](9)如果是随机因素引起，则调整所设计的教学“菜谱”及“点菜式”教学模式的具体实施过程；
[0070]( 10)如果是异常因素造成，则修改所设计的教学“菜谱”及“点菜式”教学模式的实施过程，避免异常事件的发生；
[0071](11)如果教学质量 处于正常范围，则根据往届学生的SPC历史资料数据，对有关SPC控制图的门限参数进行适当调整，优化管控装置的性能，使综合教学质量评价结果更令人满意。
[0072]在步骤(1)中，“点菜式”教学软件模块设计采用了循环嵌套的方法，学生无论选择哪个“菜单”入口，进去后均可遍历所学课程的主要知识点，不会错过主要学习内容。
[0073]在步骤(2)中，教学环节设置取决于“点菜式”教学模式的具体实施过程，关键教学环节与教学质量管控点对应，根据SPC技术，质控点的参数值取采集数据的统计平均值、方差/变异、全距、众数、标准差等；
[0074]在步骤(3)中，将综合教学质量的评价指标分解为两大块:一块是对“点菜式”教学模式满意度的评价；另一块是对学生自身综合素质提高的评价，学生的综合素质包括专业学习能力、交流表达能力、解决实际应用问题的能力等。教学信息数据的采集包括主观性数据采集和客观性数据采集，其中前者采用问卷调查的形式，具体调查问卷如附表1所示，通过问卷调查采集的数据，采用5分制表示。而通过专题知识测验、期末课程考试等采集的客观性数据，采用百分制表示。采集的主观性数据和客观性数据称为原始数据，根据SPC要求，原始的主观性数据和客观性数据需要进行综合处理，形成一个对综合教学质量评价的统一数据度量。
[0075]
【权利要求】
1.一种基于SPC的点菜式教学模式的综合质量管控装置，其特征在于:所述装置包括数据采集模块、数据处理中心、数据存储器、历史资料存储模块、SPC图形生成及显示模块和告警器， 所述数据采集模块通过手工输入、文件或数据库导入三种方式将采集到的数据传输至数据处理中心； 所述数据处理中心应用SPC技术检测采集到的定量数据的统计分布特性，并按照SPC技术和预定的教学质量指标，计算出SPC质控参数值及对应的控制门限并置于数据存储器中，再按SPC的判异规则将采集数据与控制门限进行比较，将比较结果以及对应的质控参数值一道传输给SPC图形生成及显示模块； 所述SPC图形生成及显示模块生成包括变量图、特征图和性能图； 所述告警器对由数据处理中心检测到教学质量不正常的数据发出告警信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于SPC的点菜式教学模式的综合质量管控装置，其特征在于:所述数据处理中心包括“点菜式”教学模块、质控参数计算模块、判断与原因分析模块、性能优化计算模块； 所述“点菜式”教学模块包括所要教授课程的完整“菜谱”，运行该软件模块可生成一份具体的教学“菜单”，根据该教学“菜单”制定具体实施方案； 所述质控参数计算模块包括计算采集数据的统计平均值、方差/变异、全距、众数、标准差以及SPC的质量管控装置的有关性能参数； 所述判断与原因分析模块包括判别教学质量是否处于正常状态以及处于非正常状态的原因分析与查找； 所述性能优化计算模块根据历史资料存储模块提供的数据对教学质量处于正常状态的质控参数进行优化调整。
3.根据权利要求1所述的一种基于SPC的点菜式教学模式的综合质量管控装置，其特征在于:所述数据采集模块包括主观性数据采集和客观性数据采集，所述主观性数据采集采用统计问卷调查的方式采集，所述客观性数据采集采用专题知识测验、期末课程考试的方式米集。
4.根据权利要求1所述的一种基于SPC的点菜式教学模式的综合质量管控装置，其特征在于，所述历史资料存储模块中至少包括前两届学生采用“点菜式”教学模式的数据层次信息、SPC质量管控点及控制门限参数列表，数据层次信息如:开课年级、课程类别、专业类另Ij、学生人数、课程学分数、教学时数等信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于SPC的点菜式教学模式的综合质量管控方法，其特征在于包括如下步骤: (1)运行“点菜式”教学软件模块，生成教学“菜单”，进而制定“点菜式”教学模式的具体实施方案； (2)根据“点菜式”教学模式的实施过程，确定关键教学环节，并设置相应的教学质量管控点及相应的质控参数； (3)分解综合教学 质量的评价指标，确定各个质量管控点上教学信息数据的采集方法及其分类； (4)建立综合教学质量各个评价指标与质控参数的对应关系；(5)按质控参数的类别选择SPC控制图的类型； (6)理论上计算出各个SPC控制图的控制门限，并置于存储器中； (7)将实际教学过程中采集的数据，输入到数据处理中心，生成SPC控制图，在显示器上给出对应的图形，并与SPC控制门限进行比较，进而判断教学质量是否处于正常范围； (8)如果发现教学质量不正常，则告警器发出告警信号，并区分出是随机因素还是异常因素引起； (9)如果是随机因素引起，则调整所设计的教学“菜谱”及“点菜式”教学模式的具体实施过程； (10)如果是异常因素造成，则修改所设计的教学“菜谱”及“点菜式”教学模式的实施过程，避免异常事件的发生； (11)如果教学质量处于正常范围，则根据往届学生的SPC历史资料数据，对有关SPC控制图的门限参数进行适当调整，优化管控装置的性能，使综合教学质量评价结果更令人满意。
【文档编号】G06Q50/20GK103985071SQ201410104286
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】康桂华, 康鸿博 申请人:河海大学常州校区