基于PTA平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集與分析的混合式教學(xué)效果評價(jià)與研究

孫 笑 微

(沈陽師范大學(xué) 軟件學(xué)院, 沈陽 110034)

2018年6月教育部高校司吳巖司長提出了建設(shè)“金課”的設(shè)想,提出要建設(shè)“線上”“線下”“線上線下”混合式、虛擬仿真、社會(huì)實(shí)踐5種類型的“金課”,并將“金課”的內(nèi)涵歸結(jié)為“兩性一度”,即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。在此背景下,“淘汰水課,打造金課”,推進(jìn)“課堂革命”成為我國高等教育改革的焦點(diǎn)[1-4]。C語言程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中的專業(yè)基礎(chǔ)必修課,為順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展,需要對C語言程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)方法進(jìn)行改革[5-8]。 PTA[9-11]程序設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺(tái)是由浙江大學(xué)主導(dǎo),杭州百騰教育科技有限公司管理運(yùn)營,全國高校教師共同建設(shè)的程序設(shè)計(jì)類課程的輔助教學(xué)平臺(tái)。本文運(yùn)用PTA平臺(tái)對C語言程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行混合式教學(xué)模式改革,實(shí)現(xiàn)資源共享,對PTA平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析,同時(shí)進(jìn)行混合式教學(xué)效果評價(jià)。

1 PTA平臺(tái)數(shù)據(jù)采集

本文針對沈陽師范大學(xué)軟件學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)2019級(jí)1班45名學(xué)生進(jìn)行PTA學(xué)習(xí)實(shí)踐,從PTA平臺(tái)獲取數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析[12-13]。

1.1 提交列表數(shù)據(jù)

學(xué)生在PTA平臺(tái)完成代碼程序題的時(shí)候,由于平臺(tái)采用C和C++編譯器,對學(xué)生編譯錯(cuò)誤的信息會(huì)有提示,可以讓學(xué)生反復(fù)提交,學(xué)生提交的時(shí)間、狀態(tài)(正確或錯(cuò)誤)、答題分?jǐn)?shù)、題目、編譯器、耗時(shí)等會(huì)顯示在后臺(tái)提交的列表中,如圖1所示。

圖1 學(xué)生提交數(shù)據(jù)列表Fig.1 Students submit data list

1.2 題目集排名數(shù)據(jù)

在PTA平臺(tái)中,教師可以設(shè)置題目集的結(jié)束時(shí)間,題目集結(jié)束后不能重新修改設(shè)置,學(xué)生也不能繼續(xù)答題,題目集關(guān)閉后教師可以在平臺(tái)上查看學(xué)生提交作業(yè)的排名,這個(gè)排名是依據(jù)學(xué)生答題的分?jǐn)?shù)自動(dòng)批改并自動(dòng)根據(jù)成績排名的結(jié)果,如圖2所示,可以看見排名、學(xué)生姓名、總分?jǐn)?shù)、單項(xiàng)題分?jǐn)?shù)和每道代碼編程題的分?jǐn)?shù),以及學(xué)生提交題目集的時(shí)間。

圖2 學(xué)生題目集排名列表Fig.2 Student question set ranking list

1.3 成績數(shù)據(jù)

PTA還提供了數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能----導(dǎo)出“成績單”,可以把每個(gè)題目集的成績單導(dǎo)出為Excel文件,文件中包含了每道題(包括判斷選擇題等)的詳細(xì)分值和正確與否,圖3為Excel表中部分?jǐn)?shù)據(jù)。

圖3 學(xué)生成績單Fig.3 Students score List

1.4 學(xué)生得分代碼數(shù)據(jù)

PTA提供的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能----導(dǎo)出“得分代碼”,可以把每個(gè)學(xué)生的每個(gè)編程題的代碼導(dǎo)出為一個(gè)壓縮文件,文件中包含了詳細(xì)代碼信息,包括代碼的大小和.c文件,圖4為壓縮文件中的代碼文件列表。雙擊文件,即可打開源代碼,如圖5所示。

圖4 學(xué)生得分代碼列表Fig.4 Students score code list

圖5 源文件Fig.5 Source file

1.5 學(xué)生習(xí)題集答卷數(shù)據(jù)

PTA可以導(dǎo)出“答卷”,將每個(gè)學(xué)生的題目集以試卷的方式導(dǎo)出為html文件,文件中包含了學(xué)生的答題開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、答題時(shí)長、學(xué)號(hào)、姓名、試卷總分和學(xué)生所得分,同時(shí)還包括詳細(xì)的習(xí)題信息以及學(xué)生答題情況,還有每道題的分值和學(xué)生所得分,答卷卷頭部分如圖6所示。

圖6 學(xué)生答卷Fig.6 Students answer sheet

2 混合式教學(xué)效果評價(jià)

基于PTA平臺(tái)所采集的數(shù)據(jù),可以全面、客觀、規(guī)范地進(jìn)行混合式教學(xué)效果評價(jià)。

2.1 提交列表數(shù)據(jù)評價(jià)

針對學(xué)生提交列表提交的數(shù)據(jù)可以分析出學(xué)生對每一道題編譯的難易程度、編輯時(shí)間和具體掌握情況,對于某些較復(fù)雜或者學(xué)生理解不好的題目可以在課堂上集中講解,對于容易出錯(cuò)的地方也可以讓學(xué)生在課堂上做集中討論。課后,要求學(xué)生寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)習(xí)小結(jié)。為了達(dá)到教學(xué)相長的效果,也可以在每章節(jié)結(jié)束后進(jìn)行教學(xué)反思和總結(jié),以便為下一次教學(xué)提供指導(dǎo)和依據(jù)。

2.2 題目集排名數(shù)據(jù)評價(jià)

PTA中的數(shù)據(jù)可看見學(xué)生的每一個(gè)題目集在班級(jí)中的排名,通過排名學(xué)生可以及時(shí)調(diào)整自己的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)計(jì)劃。而教師更可掌握全班學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),對于習(xí)題集不及格、排名靠后或者提交作業(yè)較晚的同學(xué),應(yīng)該給予適當(dāng)?shù)募?lì)機(jī)制,督促學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),對于有學(xué)習(xí)困難的同學(xué)給予指導(dǎo)和幫助。

2.3 查重率數(shù)據(jù)評價(jià)

以前學(xué)生在編輯代碼的時(shí)候,無論是手寫作業(yè)還是電子作業(yè),教師很難判斷學(xué)生之間是否有抄襲的情況,即使能夠判斷也需要耗費(fèi)大量的人力,PTA平臺(tái)提供的自動(dòng)查重功能很好地解決了代碼抄襲的問題,學(xué)生代碼查重率可以有效分析學(xué)生之間是否有重復(fù)性代碼以及重復(fù)率,可以比較真實(shí)有效地杜絕抄襲現(xiàn)象,也可以使教師更好地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),對于有抄襲現(xiàn)象的同學(xué)要予以批評教育,使學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀和價(jià)值觀。

2.4 正答率和試卷分析

利用PTA平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能----“正答率”,可以分析出每道題學(xué)生的答題正確率,對于正答率較低的題目,教師可以在課堂上做集中講解,對于大家普遍有問題的題目,教師也可以分析出此題是否適合當(dāng)前教學(xué)對象,進(jìn)而對題目集做適當(dāng)調(diào)整,題目集正答率分析如圖7所示。

圖7 正答率Fig.7 Accuracy rate

PTA平臺(tái)還提供了數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能----“試卷分析”,可以對學(xué)生的題目集進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析,如題目集最高分、最低分和中位線等,優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格的人數(shù)和比例,完成題目集的時(shí)間和人數(shù)比例等,還可以匯總題目集中的知識(shí)點(diǎn)分布和難易程度,如圖8所示。試卷分析還可以給出不同知識(shí)點(diǎn)的得分率分布柱狀圖和不同分?jǐn)?shù)段人數(shù)分布的柱狀圖,如圖9和圖10所示。通過試卷分析,教師可以掌握題目集的詳細(xì)情況,進(jìn)而為今后的教學(xué)改革做出指導(dǎo)和幫助。

圖8 試卷分析Fig.8 Examination paper analysis

2.5 教學(xué)效果評價(jià)

對沈陽師范大學(xué)軟件學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)2019級(jí)學(xué)生的C語言程序設(shè)計(jì)混合式教學(xué)進(jìn)行嘗試,經(jīng)過與2018級(jí)學(xué)生進(jìn)行對比,得到學(xué)生C語言程序設(shè)計(jì)課程的平均成績(其中包括平時(shí)成績30%、期中成績20%、期末成績50%)、不及格率、優(yōu)秀率和學(xué)生參加ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)競賽人數(shù)的對比,如表1所示。

從表1中數(shù)據(jù)可以得出,實(shí)踐教學(xué)改革有益于學(xué)生提高理論知識(shí)水平,適合學(xué)生水平的實(shí)驗(yàn)資源有助于學(xué)生達(dá)到PTA教學(xué)水平要求,提高課程通過率和優(yōu)秀率,學(xué)生實(shí)踐能力的提高也大大提高了學(xué)生程序設(shè)計(jì)競賽的成績。鑒于PTA系統(tǒng)在C語言教學(xué)中的良好效果,軟件學(xué)院若干課程如JAVA、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等也都陸續(xù)采用PTA作為教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和考試平臺(tái)。

圖10 人數(shù)分布Fig.10 Population distribution

表1 “C語言程序設(shè)計(jì)”實(shí)踐教學(xué)改革教學(xué)效果對比Table 1 A comparison of the teaching effect of the practical teaching reform of “C language programming”

基于PTA 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)C語言程序設(shè)計(jì)課程的混合式教學(xué)的開展,對于有效豐富教學(xué)資源,提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性、學(xué)生的編程能力和計(jì)算機(jī)操作能力都具有至關(guān)重要的作用。加強(qiáng)了師生互動(dòng),提高了教師教學(xué)的效率和學(xué)生學(xué)習(xí)的效率,將學(xué)生自主創(chuàng)新的熱情激發(fā)出來,讓學(xué)生從被動(dòng)接受灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)積極思考,將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通,以此來不斷提高學(xué)生的編程能力和動(dòng)手實(shí)踐能力,確保促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展,為高校教學(xué)改革提供了新的思路。