基于辅助中介变量分析的教学课程过程性评价方法

技术特征：
1.一种基于辅助中介变量分析的教学课程过程性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：构建课程学习与学生学习产出因果模型图；步骤二：选择过程性评价方式，寻找不受混杂因子影响的辅助中介变量；步骤三：通过因果模型图引入辅助中介变量，构建基于前门调整法的因果模型图，计算真实因果效应；步骤四：比较所有辅助中介变量单个或组合的计算结果，指导过程性评价持续改进。2.根据权利要求1所述的基于辅助中介变量分析的教学课程过程性评价方法，其特征在于，所述步骤一中，构建课程学习与学生学习产出因果模型图的过程为：(1-1)给出图形定义：如变量x是变量c的子变量，即有箭头从c指向x，则称c为x的直接因果原因，其箭头代表的则是c到x的贡献值，表示有c与无c时x出现的差值；(1-2)定义变量c、x、y，变量c分别有箭头指向变量x和变量y，变量x有箭头指向变量y；真正的因果效应x
→
y与由叉接合x
←
c
→
y诱导的x和y之间的伪相关混合在一起，因果模型图中的c为混杂因子；x为项目式学习；y为考试成绩，即课程目标达成情况。3.根据权利要求1所述的基于辅助中介变量分析的教学课程过程性评价方法，其特征在于，所述步骤二中，将“学生作业抄袭”、“学生在小组讨论中划水”、“学生考前刷真题”、“作弊”因素归类为“惰性”，作为项目式学习对于考试成绩因果效应中的混杂因子；对于项目式学习与课程目标达成情况的中介变量，选用“成果展示”；“成果展示”指的是学生在完成自己以项目为基础的作业后，在课堂上进行展示并由其他学生进行投票打分；以“成果展示”作为项目式学习到课程目标达成情况的中介变量，是因为现在老师意识到现以面向成果导向的工程教育专业认证注重的是以解决实际问题为目标的学生能力，而不是传统的以考察学生知识点掌握能力为终极目标的分数教育，所以要求学生需要在课堂上展示自己所完成的以项目为基础的作业作为过程性评价。4.根据权利要求1所述的基于辅助中介变量分析的教学课程过程性评价方法，其特征在于，所述步骤二中，过程性评价包括记录教学实施产生的相关数据：课堂观察、课堂展示、随堂测验、课程论文(报告)、档案袋成长记录、个别交流、态度调查。5.根据权利要求1所述的基于辅助中介变量分析的教学课程过程性评价方法，其特征在于，所述步骤三中，当混杂因子c可测量，这时使用后门调整法计算x对y的因果效应p(y|do(x))；后门路径定义为所有x和y之间以指向x的箭头为开始的路径，如果可以阻断所有的后门路径，也就意味着完成了去混杂；控制c即可阻断后门路径，后门调整就是通过对去混变量集c的控制阻断从x到y的所有后门路径；对于数学公式，此时，do(x)等同于see(x)，p(y|do(x),c)＝p(y|x,c)，表达的意思是，在控制了一个去混因子集之后，留下的相关性就是真正的因果效应；由do算子运算推导出后门调整公式：p(y|do(x))＝σ
c
p(y|do(x),c)p(c|do(x))＝σ
c
p(y|x,c)p(c|do(x))＝σ
c
p(y|x,c)p(c)此公式计算的是变量x对于变量y的因果效应，其中变量c为变量x对变量y因果效应中
的混杂因子；通过公式，在c可观测的情况下，直接通过数学计算得到x到y的因果效应。6.根据权利要求5所述的基于辅助中介变量分析的教学课程过程性评价方法，其特征在于，所述步骤三中，当c不可测量的情况下，此类情况已无法通过后门路径去简化计算，在这种情况下选用前门调整法，在c不可测量的情况下去除混杂，从而计算x到y的因果效应；前门标准定义为：如果一个变量集合m满足以下条件：m切断了所有x到y的有向路径；x到m没有后门路径；所有m到y的后门路径都被x阻断，则称变量集合m满足有序变量(x，y)的前门准则；也就是说当计算因果效应时发现x对y的因果效应被一组变量c混杂，又被另一组变量m介导，且变量m不受到变量c的影响，即可利用前门调整法从观测数据中估计x对y的因果效应。7.根据权利要求6所述的基于辅助中介变量分析的教学课程过程性评价方法，其特征在于，所述步骤三中，基于前门调整法的因果模型图中包含混杂因子c、项目式学习x、课程目标达成情况y和成果展示m，其中c分别有箭头指向x、y、m，x有箭头指向m，m有箭头指向y；因为未采取任何措施，惰性同样影响着学生的成果展示成绩，即混杂因子c影响了中介变量，所以c有指向m的箭头，这导致了混杂因子无法在引入中介变量后得到控制和去除；所以如果要使用前门调整法，就要屏蔽混杂因子对于成果展示的影响，取消掉c到m的箭头，在大纲中明确要求学生每人至少参加一次以项目为基础的成果展示，将不参加成果展示则不能参与期末考试作为硬性要求，因为成果展示每个人只有一次，做到严格管理成果展示这一环节且精确评分，即可阻断惰性这一混杂因子对于过程评价即“成果展示”的影响，消除了因果模型图中c指向m的箭头。8.根据权利要求6所述的基于辅助中介变量分析的教学课程过程性评价方法，其特征在于，所述步骤三中，基于前门调整法的因果模型图中，x到y的因果效应p(y|do(x))使用前门调整公式所表达：p(y＝y|do(x＝x))＝σ
m
p(m＝m|x＝x)σ
x
′
p(y＝y|m＝m,x＝x
′
)p(x＝x
′
)此公式计算的是变量x对于变量y的因果效应，其中变量m是变量x对变量y因果效应的中介变量，do表示do算子，p(m＝m|x＝x)表示在x＝x的条件下，m取值m的概率；p(x＝x
′
)表示x取值x
′
时的概率；p(y＝y|m＝m,x＝x
′
)表示在x取值为x
′
、m取值为m的条件下,y取值y的概率；m、x
′
、y、x均为参数。

技术总结
本发明公开了一种基于辅助中介变量分析的教学课程过程性评价方法，包括以下步骤：构建课程学习与学生学习产出因果模型图；选择过程性评价方式，寻找不受混杂因子影响的辅助中介变量；通过因果模型图引入辅助中介变量，构建基于前门调整法的因果模型图，计算真实因果效应；比较所有辅助中介变量单个或组合的计算结果，指导过程性评价持续改进。本发明引用do算子以及后门标准、前门标准，构建基于前门调整法的因果模型图来进行“项目式学习”过程考核设计与课程质量评价，在工程教育具有全员覆盖性，无法实施随机对照试验的前提下，采用基于观测数据的自然实验方法，去除数据关联中的混杂影响，推断出项目式学习对学生学习成果的真实因果效应。真实因果效应。真实因果效应。


技术研发人员：段斌 钱辰 旷怡 龙璇
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：2022.10.28
技术公布日：2023/1/31