主成分分析在體育課堂評價量表構建中的應用

1從體育教師對評主要成分分析是指在不損失或幾乎失去現有信息的前提下，將不同數量的原始索引替換為新的數量（最多對應于原索引數）的獨立索引。這種綜合指標使得原有的指標的方差信息獲得綜合。綜合后的新指標被稱為第一主成分,第二主成分等。主成分分析用于體育教學的定量評價,不僅能夠減少原有指標的個數,以便在更高的層次上對評價進行綜合,而且還能夠更全面、更具體地分析和評估體育教師的教學情況。對被評對象而言,它既可獲得總體評價的效應,又可從部分或個別效應上進行分析對比。主成分分析的結果一方面可為教育行政管理部門了解和考評體育教師的教學業績提供豐富、可靠、多維的信息,使之更加客觀、公正、全面、系統地評價體育教師;另一方面又可以為任課教師提供詳細、實在而非模糊、籠統的反饋信息,使之及時調整教學,有的放矢地改進體育教學。我們從大學生對體育教師課堂教學質量評價的維度,介紹主成分分析法在評價量表建立及評價結果模型構建中的應用過程,并對主成分分析的結果進行體育教育上的闡釋。我們曾對廣東省9所高等學校2800多大學生進行了調查,了解學生對體育教師課堂教學評介指標的認知狀況,并根據其中1200名文、理科學生的認識結果進行了分析,建立了大學生評價體育教師課堂教學的綜合量表。該量表包括10項一級指標,46項二級指標,并對其中的一級指標進行了主成分分析。為了反映評價指標層次性、動態性、差異性原則,我們對大學生總體及其文理分科分別進行了主成分分析,結果表明在文科與理科之間既存在著共性,也存著差異。2對體育教師課堂教學評價指標的認識我們在對廣東省9所高等院校調查了2800名本科生對體育教師課堂教學評價指標的認識狀況。根據其中1200名學生(文、理各半)對體育教師課堂教學評價指標的認識狀況,對10項一級評價指標進行了主成分分析。2.1大學體育課堂教學評價的四主成分表1即為大學生總體對體育教師課堂教學評價指標重要性認知情況的主成分分析結果。根據主成分分析中前幾項主成分的累積貢獻率[∑λj/10(%)]超過8%或85%,后面幾項主成分可略去不計的一般規則,我們取分7項主成分作為體育教師課堂教學評價的新指標。表中指標與主成分交叉處的數據為指標的負荷量,即指標的權重大小,它表示在每一主成分中各指標的重要性程度。從表1主成分評價指標的關系可看出:在第一主成分(Z1)中,除了指標教學語言(X3)的影響較小以外,其他9項指標的負荷量相接近,均在0.29-0.37之間,這說明第一主成分是由教態儀表、組織方法、教學方法、動作示范、教學內容、教材難度、師生交流、運動負荷與教學的效果9項指標共同決定的。這表明第一主成分是對體育教師課堂教學進行綜合評價的新指標,可以用來顯示體育教師教學的整體效果。第二主成分(Z2)則由指標教學語言(X3)決定,即這一主成分主要是評價體育教學語言的;第三主成分(Z3)主要由組織教學(X2)、教態儀表(X1)、教材難度(X7)、教學內容(X6)4項指標構成,而且組織教學、教態儀表與教學內容及其教材難度的作用方向相反;第四主成分(Z4)主要由教學內容(X6)、教材難度(X7)、教學效果(X10)和運動負荷(X9)4項指標構成,而且教學內容、教材難度與運動負荷、教學效果的作用方向也是相反的;第五主成分(Z5)由教學效果(X10)和運動負荷(X9)2項指標構成,它們之間的作用方向也是相反的;第六主成分(Z6)由教學方法(X4)1項指標構成;第七主成分(Z7)則主要由教材的難度與教學內容(X6)2項指標構成,其作用方向相反。以上大學生總體對體育教師課堂教學評價指標重要性認識結果表明:第一主成分綜合原指標的能力極強,在整個主成分中其特征值(λ=4.45)貢獻率(λj/10=44.5%)最大,幾乎為所有貢獻率的一半。這說明第一主成分重在對體育教師課堂教學整體效應的評價,它可以作為體育教師課堂教學總效果的評價指標。第二主成分則專門用于評價體育教師的教學語言。由于大學體育課堂教學不可忽視體育文化、運動技術、競賽規則和裁判方法、身心健康理論知識的講授,加之大學生體育教育的特殊性使語言的作用顯得極為重要,體育教師教學語言能力的高低也會直接影響教學的效果。第三主成分的作用在于分析體育教師的教態儀表、組織教學與教學的內容、教學難度,它們的影響作用相反。這表明在大學的體育課堂教學中,雖然也注重體育教師的教態儀表與組織教學,但是與中小學相比,對此的注重程度不完全相同。所以體育教師過分的教態,如表情過于夸張,動作過多,或是組織教學不當,如體育教師的精力與時間主要放在激發學生的興趣、吸引學生的注意力方面,而忽略了教學內容與教材難度,都勢必會削弱教學的重心。因此,對于大學體育教師來說,雖然要適當注意自己的教態儀表和組織教學,更要注意教學內容與教材難度,因為教學內容與教材的難度才是大學體育教學的重心所在。偏離了這條軌道,而去追求其他的形式是得不償失的。第四主成分的功用在于評價體育教師課堂教學的教學內容、教材難度與運動負荷和教學效果,它們的影響作用也是相反的。這表明體育課堂教學內容過多或過少,教材內容的難度、深度過寬過窄或過難過易,不是加重學生的運動負荷,使學生無法承受,導致身心疲憊,就是使學生運動負荷過輕,導致學生缺乏學習的動力和心理的緊迫感,表現出懶散松懈,其結果不僅不可能取得優良的體育教學效果,反而還降低體育教學質量。第五主成分是進一步評價體育課運動負荷和教學效果的關系。分析結果表明,過大的運動負荷不但影響大學生對所學教材內容的吸收和消化,而且還會嚴重影響大學生的各種能力(如思維能力、自練能力、體育實踐能力)的全面發展。因此,運動負荷一定要適中,既應有一定的負荷,又應為大學生所能接受,這樣才能獲得理想的教學效果。這也說明最優化的體育教學理論不僅適用于中小學的體育教學,而且同樣也適用于大學的體育教學。第六主成分專門用于對體育教師的教學方法進行評價,其結果可以比較體育教師方法使用的靈活性、多樣性及其教學方法改革的成就。第七主成分則是進一步對體育教師的教學內容與教材難度作專門的分析與評價。在大學體育課堂教學中,大學生對于體育教師教學內容的科學性、實用性、思想性及其教材的難度要求較高。尤其是高年級大學生隨著體育教學實踐活動(運動訓練、比賽活動等)的日益增多,難度日漸加大,對于體育教學內容及其教材難度的認識也不斷地提高,對其要求也表現出迫切性來。綜上所述,第一主成分重在評價體育教師課堂教學的整體效應;第二、第三主成分主要是評價體育教師課堂的基本功;第四、第六、第七主成分則主要是評價體育教師的知識與能力;第五主成分重在最終體育教學效果的評價。根據主成分分析的結果,我們可以建立評價的數學模型。在實際中只要將二級指標評定的結果代入此數學模型,既可以了解體育教師教學的整體效果,又可以了解其體育教學特色。2.2文理科大學生的共同需求與教學內容、教學方法之間的關系我們分別對文科和理科各600名大學生對體育教師課堂教學評價指標的認知結果進行了主成分分析。文理科大學生對體育教師課堂教學評價指標的認知程度的主成分分析結果表明,文理分科后,大學生對于體育教師課堂教學評價指標的重要性認知既有共識,也有差異性。從共性方面來說,有兩個顯著的特點。第一、第一主成分均為對體育教師課堂教學整體效應的評價,即第一主成分是各指標綜合在一起對學生的學習和練習產生影響。第二,文理科學生都比較重視對一般教學內容、教材難度以及教學效果的評價,說明這三項指標是文理科學生的共同需求,是體育課堂教學評價的重心所在。從差異性方面來看,其突出的表現有3點。第一,文科大學生更強調體育教師語言的作用,其評定結果不僅排位在前,而且出現在第二和第三兩個主成分之中,其中第二主成分專門用于評價教學語言,這與文科教學的性質和特點不無關系。理科大學生則注重運動負荷的評價,在7個主成分中,有第4和第6兩個主成份涉及這一指標,而且第六主成分是專門評價運動負荷的。第二,文科大學生較為注重師生交流與教學效果的關系。理科大學生則注重師生交流與運動負荷的關系。第三,雖然文理科大學生都比較重視教學內容和教學難度,但在貢獻率的大小上都表現出一定的差異傾向,即理科大學生比文科大學生更重視這兩個指標的評價,更強調這兩個指標對其學習的影響。造成文理科大學生上述認知差異的原因是多方面的,但根本的原因還在于不同的學科性質,使得文理科大學生在接受知識的方式、學習技術動作的方法及對體育理論知識的需求等方面表現出一定的差別。通過上述主成分分析,我們就可以獲得在體育教師課堂教學評價中各主成分與指標內容的分布情況,見表2。3分析評分標準根據以上主成分分析的結果,我們即可構建3個適用于大學生評價體育教師課堂教學的評價量表。根據大學生對體育教師課堂教學、評價指標的認知結果,可以構建學生用的評價體育課堂教學的評價量表(見表3)。實踐中,可將學生在二級指標中的評定分數(Xi)代入相應的評價模型,就可以獲得體育教師在學生評價這一難度上各方面的教學情況。主成分分析所得的第一主成分公式,即總成績公式具有3大特點。第一,根據大學生對指標評定的重要性分數,確定了各項指標的權重。第二,化不可比性為可比性。眾所周知,由于體育學科教材性