計(jì)算機(jī)原理課程的混合式教學(xué)及學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)探索

盧 偉，仲崇權(quán)，于海晨，李卓涵，林 愷，趙 亮，張立勇

（大連理工大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 大連 116023）

0 引 言

計(jì)算機(jī)原理課程是電子信息及自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)重要的必修課程之一，涵蓋計(jì)算機(jī)軟、硬件，并將其緊密結(jié)合、相互滲透，具有很強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性、綜合性和應(yīng)用性。然而，傳統(tǒng)的教育教學(xué)模式下教學(xué)效果的提升，已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸，而基于MOOC的線上、線下混合式教學(xué)模式脫穎而出，改變了傳統(tǒng)高等教育的課程模式，為探索新教學(xué)模式提供了思路和方法[1-2]。另外，合理有效地衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果，并能夠?qū)φn程建設(shè)各個(gè)環(huán)節(jié)形成閉環(huán)反饋，是保障教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)。

1 課程設(shè)計(jì)的改革探索

1.1 課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

根據(jù)課程特點(diǎn)，應(yīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理、區(qū)分，從學(xué)生目標(biāo)知識(shí)掌握程度、目標(biāo)能力達(dá)成程度等方面出發(fā)，重點(diǎn)關(guān)注新工科和工程專業(yè)認(rèn)證在基本能力、設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐創(chuàng)新能力3個(gè)方面的培養(yǎng)，同時(shí)從知識(shí)、能力和素質(zhì)培養(yǎng)出發(fā)，采用混合式教學(xué)模式，一部分采用線上MOOC形式進(jìn)行，與線下課堂教學(xué)相結(jié)合，另一部分采用線下面對(duì)面課堂教學(xué)模式。一方面可以提供教師與學(xué)生的面對(duì)面交流機(jī)會(huì)，使學(xué)生充分利用校內(nèi)教學(xué)資源；另一方面，方便教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督和管理。

針對(duì)計(jì)算機(jī)原理課程教學(xué)內(nèi)容，梳理出十大主題，見表1。首先，圍繞著MOOC，以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，劃分每章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，并按照連貫性、系統(tǒng)性，易于形成知識(shí)鏈、知識(shí)框架等原則，對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；其次，與時(shí)俱進(jìn)，將課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的最新科研成果融入其中，以體現(xiàn)課程內(nèi)容的先進(jìn)性；最后，將各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，形成培養(yǎng)要求。通過線上和線下配合，完成學(xué)生課堂教學(xué)和線上教學(xué)的一體化，幫助學(xué)生取得預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果。

1.2 混合式教學(xué)手段和方法改革

在將傳統(tǒng)的授課方式與線上MOOC緊密結(jié)合過程中，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，盤活MOOC環(huán)境下的課堂教學(xué)過程，將整個(gè)課程的課堂教學(xué)設(shè)置為理論教學(xué)模塊、交流模塊、隨堂練習(xí)模塊、工程案例模塊和課后作業(yè)模塊5個(gè)模塊。理論教學(xué)模塊仍然采用傳統(tǒng)的以教師講授為主的形式，根據(jù)學(xué)生課堂反應(yīng)情況，及時(shí)調(diào)整重要知識(shí)點(diǎn)講解的詳細(xì)程度以及難度，另外增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容來增加學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和思考的過程，為學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)技術(shù)工作，提升適應(yīng)能力。在交流模塊，與線上教學(xué)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)課堂的部分翻轉(zhuǎn)，理論教學(xué)通過學(xué)生課前觀看MOOC視頻來實(shí)現(xiàn)，并完成線上測(cè)試題，并且教師在線拋出問題，學(xué)生在線討論，教師在線答疑；教師課上繼續(xù)答疑解惑，為學(xué)生贏得課上寶貴時(shí)間，與教師進(jìn)行更深層次的討論，解決共性及個(gè)性問題，促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)過程掃清障礙。隨堂練習(xí)模塊采用講練結(jié)合，精講多練，旨在提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握程度，并通過練習(xí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。在工程案例模塊，與教師科研項(xiàng)目相結(jié)合，通過具有先進(jìn)性的案例，為學(xué)生提供理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)，提高工程實(shí)踐能力。課后作業(yè)模塊提供了一種檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況和掌握情況的圖形，幫助教師和學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題。5個(gè)模塊有機(jī)結(jié)合，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升課程教學(xué)質(zhì)量。

1.3 課程考核評(píng)價(jià)模式新探索

隨著混合式教學(xué)模式的引入，采用有效的考核評(píng)價(jià)模式衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)效果即對(duì)知識(shí)的掌握程度和能力的達(dá)成程度，這里將課程考核評(píng)價(jià)模式改革的重點(diǎn)放在對(duì)學(xué)生能力達(dá)成情況的考核上。將傳統(tǒng)的重視終結(jié)性考核，改為線上與線下相結(jié)合、形成性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合，不僅重視線下即課堂學(xué)習(xí)情況，還重視線上視頻觀看、測(cè)試題完成情況、參與討論情況，在一定程度上淡化終結(jié)性考核。在教學(xué)過程中，時(shí)刻關(guān)注學(xué)生預(yù)期專業(yè)能力的達(dá)成情況，并通過梳理分析得出可作用于后續(xù)教學(xué)的反饋信息。

線上線下相融合，探索出一條真正能夠反映計(jì)算機(jī)原理特點(diǎn)，全面體現(xiàn)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度，綜合分析、設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力的課程考核評(píng)價(jià)模式。在課程教學(xué)過程中，線上部分主要考核學(xué)生線上學(xué)習(xí)的參與度，包括視頻觀看時(shí)間和次數(shù)、線上討論參與次數(shù)及線上測(cè)試題正確率；線下部分主要考核學(xué)生討論情況、提出問題及解決問題情況。形成性考核作為學(xué)習(xí)過程的考核，主要體現(xiàn)在隨堂練習(xí)、課后作業(yè)和工程案例的實(shí)施過程中；同時(shí)，采用一些適應(yīng)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展需要的課程考核評(píng)價(jià)模式，進(jìn)一步提高考核模式合理程度，如根據(jù)每位學(xué)生的課程考核結(jié)果所對(duì)應(yīng)的預(yù)期能力實(shí)際達(dá)成度進(jìn)行分析。

另外，根據(jù)課程對(duì)應(yīng)的知識(shí)、能力培養(yǎng)目標(biāo)和課程特點(diǎn)，對(duì)課程的能力培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化，提出具體能力指標(biāo)和達(dá)成要求，作為考核學(xué)生的要點(diǎn)，并且逆向推導(dǎo)出合適的考核評(píng)價(jià)模式，用以檢測(cè)學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)成果和能力達(dá)成情況；給予學(xué)生充分的自由度，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，調(diào)整教學(xué)方法，摒棄效果不佳的教學(xué)方法，尋求合適的教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)效果；注重引導(dǎo)學(xué)生通過自主、探究、合作等方式，完成觀察、思考、演示的學(xué)習(xí)過程，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，并促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生挑戰(zhàn)自我，激發(fā)創(chuàng)新熱情。

2 學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)過程的探索與反饋

2.1 學(xué)生學(xué)習(xí)效果定量及定性評(píng)價(jià)

為得出學(xué)生學(xué)習(xí)效果的定量分析結(jié)果，以教學(xué)班為單位，對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行整體平均分分析、好中差分段分析和終結(jié)性考核分項(xiàng)分析。首先，將班級(jí)平均成績(jī)和各分?jǐn)?shù)段學(xué)生成績(jī)，按照各考核環(huán)節(jié)，逆向分配到各能力點(diǎn)中，分配規(guī)則見表2；其次，再對(duì)各能力點(diǎn)分值縱向求和，得出每個(gè)能力點(diǎn)的實(shí)際分值；最后，再計(jì)算出每個(gè)能力滿分的占比，從而計(jì)算得到每個(gè)能力的達(dá)成度，見表3。班級(jí)平均能力達(dá)成度=5.1.2達(dá)成度×10%+1.3.1達(dá)成度×30%+3.2.3達(dá)成度×10%+8.7.3達(dá)成度×30%+8.6.3達(dá)成度×20%，計(jì)算結(jié)果如圖1所示。好、中、差分段能力達(dá)成度分別如圖2—圖4所示。從總體來看，課程的兩個(gè)核心能力：知識(shí)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用能力以及系統(tǒng)建模和確保目標(biāo)實(shí)現(xiàn)能力達(dá)成度平均在70%以上，達(dá)成情況一般，而成績(jī)較好學(xué)生和較差學(xué)生的能力達(dá)成度相差30%左右，出現(xiàn)了兩極分化的現(xiàn)象。據(jù)此，在這兩個(gè)核心能力的培養(yǎng)上，還需要進(jìn)一步采取措施，改進(jìn)教學(xué)效果。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，教師需要加強(qiáng)引導(dǎo)，對(duì)成績(jī)較差學(xué)生，更應(yīng)該加強(qiáng)線上和線下監(jiān)督學(xué)習(xí)和引導(dǎo)，改善其學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)效果。

表2 考核項(xiàng)目與能力點(diǎn)分值對(duì)應(yīng)表

表3 考核成績(jī)與目標(biāo)能力對(duì)應(yīng)表

圖1 平均能力達(dá)成度

圖2 成績(jī)較好學(xué)生能力達(dá)成度

圖3 成績(jī)中等學(xué)生能力達(dá)成度

圖4 成績(jī)較差學(xué)生能力達(dá)成度

2.2 終結(jié)性考核能力達(dá)成度分析

終結(jié)性考核作為整個(gè)課程的最終考核環(huán)節(jié)，能夠有效反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)可以反映出學(xué)生在不同考核項(xiàng)上的學(xué)習(xí)情況。以授課班級(jí)為單位，統(tǒng)計(jì)學(xué)生終結(jié)性考核成績(jī)?cè)诟黝}型上的得分情況，從而計(jì)算得出各考核項(xiàng)的達(dá)成度。總體來說，課程各考核項(xiàng)的達(dá)成情況處于中等水平，基本達(dá)到課程的培養(yǎng)目標(biāo)，如圖5所示。其中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力作為課程綜合知識(shí)運(yùn)用環(huán)節(jié)，達(dá)成度相對(duì)較低，在新一輪的教學(xué)中，學(xué)生需要進(jìn)一步加強(qiáng)知識(shí)運(yùn)用類題目的練習(xí)。

考慮到學(xué)生數(shù)量和教師工作量，也可以通過采樣的方式，對(duì)學(xué)生成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，并作為學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)成果的展現(xiàn)。

2.3 持續(xù)改進(jìn)措施制訂

課程考核結(jié)束后，對(duì)考核成績(jī)進(jìn)行分析、梳理、總結(jié)，得出學(xué)生能力及各考核項(xiàng)達(dá)成情況，并分析原因、研究對(duì)策，反饋?zhàn)饔糜谙乱惠喺n程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括線上線下課程內(nèi)容的劃分、教學(xué)手段和方法、考核方式等，進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[4]。另外，在課程實(shí)施過程中，改變以往信息員為部分學(xué)生并且需要分階段反饋的現(xiàn)狀，全體學(xué)生均參與信息線上反饋，以便教師能夠隨時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略；同時(shí)，增加高年級(jí)學(xué)生助理制度，使線上答疑、學(xué)生縱向溝通及言傳身教更加有效。

3 結(jié) 語(yǔ)

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)和單一MOOC教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，采用線上、線下混合式教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)成果為教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)新工科背景下的工程技術(shù)人才。將課程內(nèi)容重新劃分為線上、線下兩部分，根據(jù)知識(shí)特點(diǎn)，選取合適的教學(xué)模式；合理規(guī)劃教學(xué)手段與方法，實(shí)現(xiàn)部分課堂翻轉(zhuǎn)，力求教學(xué)效果最大化；改革考核評(píng)價(jià)方式，提高對(duì)線上學(xué)習(xí)過程的重視程度，并且對(duì)課程培養(yǎng)能力和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的達(dá)成度進(jìn)行從定量到定性的分析。文中所述的改革措施和學(xué)習(xí)效果分析及反饋，能更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和終身學(xué)習(xí)習(xí)慣，希望能對(duì)工程教育下其他本科課程的教學(xué)改革以及教學(xué)效果評(píng)價(jià)過程起到拋磚引玉的作用。

圖5 考核項(xiàng)目達(dá)成度