基于數(shù)據(jù)的“應(yīng)用電子技術(shù)”創(chuàng)新實驗教學(xué)效果評價與比較＊

劉天舒，房建東，張曉東，王莉莉

（1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080；2.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)電力學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080）

1 教學(xué)課程考核目標(biāo)建設(shè)

教學(xué)效果比較與分析是確定教學(xué)目標(biāo)完成度的重要依據(jù)[1]，“教學(xué)效果”表示一切與學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)的教學(xué)目標(biāo)完成度情況，針對實驗課程的教學(xué)效果依據(jù)實驗答辯、實驗報告、實驗仿真等指標(biāo)進(jìn)行體現(xiàn)，教學(xué)效果分析既需要實時掌握本課程近幾年成績分布以及課程目標(biāo)完成度情況，又需要依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，總結(jié)授課效果及時進(jìn)行評價與比較。課程考核目標(biāo)建設(shè)是教學(xué)效果評價與分析的第一步[2]。

課程考核目標(biāo)主要依據(jù)學(xué)習(xí)者是否具有專業(yè)基本知識，以及學(xué)習(xí)資源是否充足，再結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行建設(shè)，通過課程考核目標(biāo)的建設(shè)可以為下一步教學(xué)環(huán)節(jié)提供理論支撐和考核依據(jù)，有利于教師基于考核數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)效果評價與分析。

傳統(tǒng)實驗教學(xué)中學(xué)生主要依據(jù)課本理論知識進(jìn)行選題，選題范圍受限，應(yīng)用不廣泛，缺乏實用性?！皯?yīng)用電子技術(shù)”創(chuàng)新實驗是以培養(yǎng)學(xué)生建模、研究、使用現(xiàn)代工具和提高創(chuàng)新意識的能力為目標(biāo)的一門課程。提倡學(xué)生根據(jù)應(yīng)用需求，結(jié)合理論知識進(jìn)行自主選題，從而開拓學(xué)生思維，真正做到理論結(jié)合實際需求進(jìn)行實驗。其中理論專業(yè)知識是這門課程必備的先決條件，所以課堂的專業(yè)知識教學(xué)是前提。為提高每位學(xué)生的課堂積極性，課程目標(biāo)為讓學(xué)生自己在課前主動學(xué)習(xí)專業(yè)知識，并通過答辯環(huán)節(jié)來檢測學(xué)生對專業(yè)知識掌握程度，能夠有效督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，實現(xiàn)對理論知識更好的掌握。

在教學(xué)過程中，為培養(yǎng)學(xué)生的建模思維能力，讓學(xué)生通過閱讀文獻(xiàn)并結(jié)合實際來提出解決實際問題的方案。進(jìn)行仿真實測教學(xué)，目的是使學(xué)生掌握一些基本的仿真平臺、實測工具及嵌入系統(tǒng)的應(yīng)用；通過整理實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)、繪制真值表、編制設(shè)計說明書及設(shè)計仿真實驗報告等環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)學(xué)生交流借鑒、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、客觀評價和不斷優(yōu)化的能力，上述培養(yǎng)目標(biāo)的建設(shè)打破了傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)以課堂教學(xué)為主，教師單方面對學(xué)生進(jìn)行授課，缺乏對學(xué)生的動態(tài)認(rèn)知和及時定位管理。

創(chuàng)新實驗是以解決傳統(tǒng)實驗教學(xué)中重理論輕實踐的缺點為出發(fā)點的一門課程。根據(jù)教學(xué)出發(fā)點，本次教學(xué)分階段設(shè)置了4 個課程目標(biāo)，每個階段循序漸進(jìn)，內(nèi)容設(shè)置貫穿重難點培養(yǎng)目標(biāo)[3]，每個目標(biāo)又設(shè)置了多個環(huán)節(jié)，環(huán)節(jié)之間緊緊相扣，井然有序，本次課程考核目標(biāo)建設(shè)如表1 所示。

當(dāng)前，線上線下混合模式的教學(xué)代替了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)[4]，本課程采取線上線下雙渠道形式進(jìn)行考核，該課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺界面如圖1 所示，學(xué)生依據(jù)各個目標(biāo)要求進(jìn)行實驗設(shè)計。學(xué)生線上提交實驗設(shè)計書及實驗設(shè)計記錄同時申請答辯，授課教師依據(jù)申請組別安排線下答辯，以4 次答辯、仿真和報告作為考核數(shù)據(jù)來考察學(xué)生各個目標(biāo)完成度。

表1 課程考核目標(biāo)建設(shè)

圖1 實驗課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺界面

2 教學(xué)效果評價比較

“應(yīng)用電子技術(shù)”創(chuàng)新實驗評價體系堅持以“倡導(dǎo)主動實驗，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，結(jié)果過程并重”的原則，鼓勵學(xué)生依據(jù)需求定位結(jié)合創(chuàng)新思維使用現(xiàn)代工程工具設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)。

“應(yīng)用電子技術(shù)”創(chuàng)新實驗評價體系側(cè)重于設(shè)計/開發(fā)解決方案的合理性和創(chuàng)新性2 方面，指標(biāo)點對應(yīng)權(quán)重為0.5，內(nèi)容為通過問題描述（邏輯抽象）、建模（狀態(tài)圖、真值表、函數(shù)式等）、驗?zāi)＃ǚ抡鎸嶒灒┑拳h(huán)節(jié)，判斷學(xué)生解決綜合問題的能力，目的是使學(xué)生通過理論結(jié)合實際應(yīng)用場景，分析判斷位置空間，從而明確研究對象，運用創(chuàng)新思維設(shè)計可行方案，以此有效鞏固理論知識，同時提高學(xué)生創(chuàng)新思維，避免了傳統(tǒng)評價體系中對評價結(jié)果的重視高于評價過程問題，對于“應(yīng)用電子技術(shù)”創(chuàng)新實驗教學(xué)的特點來說，實驗過程反映了本科生的動手能力，應(yīng)更為重視。

現(xiàn)代工程工具使用可行性指標(biāo)點對應(yīng)權(quán)重為0.21，該項指標(biāo)側(cè)重于對學(xué)生實驗結(jié)果的評估，主要通過系統(tǒng)設(shè)計、仿真分析、功能測試、性能比對、方案優(yōu)化等環(huán)節(jié)，判斷學(xué)生對實驗的完成度，以及理論知識運用是否合理，通過答辯環(huán)節(jié)的師生交流使學(xué)生從實驗結(jié)果中反思實驗過程中存在的問題，不斷改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力。

實驗分析可靠性主要體現(xiàn)在判斷學(xué)生對實驗結(jié)果的分析和匯總能力，通過答辯、設(shè)計說明書和撰寫仿真實驗報告等形式進(jìn)行評價，以0.14 權(quán)重對該項指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)評估，目的是使學(xué)生在撰寫文檔時養(yǎng)成嚴(yán)格遵守其規(guī)范性和完整性要求的習(xí)慣。

本次教學(xué)效果分析對象為內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院通信工程專業(yè)2016 級72 人、2017 級72 人和2018 級78 人，參選總?cè)藬?shù)為222 人。

2.1 課程目標(biāo)達(dá)成度評價比較

依據(jù)課程目標(biāo)一考核內(nèi)容對各級學(xué)生目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行統(tǒng)計，如圖2 所示，可以看出，學(xué)生在對需求分析、應(yīng)用定位知識的相關(guān)答辯中雖然呈現(xiàn)上升趨勢，但增幅不明顯，只增長了0.02%，表明學(xué)生在選題應(yīng)用定位方面創(chuàng)新性不足，難以滿足現(xiàn)階段廣泛的應(yīng)用需求。但是在對課題的邏輯抽象設(shè)計仿真環(huán)節(jié)有著明顯提高，表明本次目標(biāo)設(shè)置要求學(xué)生進(jìn)行課程理論專業(yè)知識預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)有所成效，學(xué)生能夠?qū)ζ溥x題進(jìn)行完善的理論技術(shù)分析，實驗報告完整度和可行性方面有所進(jìn)步。

圖2 課程目標(biāo)一達(dá)成度統(tǒng)計圖

依據(jù)課程目標(biāo)二考核內(nèi)容對各級學(xué)生目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行統(tǒng)計，如圖3 所示，可以看出，學(xué)生在研究選配資源方面具備了通過閱讀文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)問題的能力，但是在后續(xù)研究系統(tǒng)開發(fā)工具的仿真實驗比對中，對于一些仿真方案論證的能力仍然不足，統(tǒng)計圖表明在該方面存在下降趨勢，故學(xué)生需要在比對分析仿真方案方面進(jìn)行提升。

依據(jù)課程目標(biāo)三考核內(nèi)容對各級學(xué)生目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行統(tǒng)計，如圖4 所示，可以看出，通過仿真實驗培養(yǎng)了學(xué)生借助計算機(jī)軟件分析平臺等現(xiàn)代工程工具進(jìn)行電子系統(tǒng)開發(fā)的能力。學(xué)生已經(jīng)學(xué)會使用一些現(xiàn)代的工程工具解決實際任務(wù)，并在該方面呈上升趨勢，這表明教師在培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)開發(fā)能力有著顯著成效，更加符合“應(yīng)用電子創(chuàng)新實驗”課程要求，但是在仿真實測、理論結(jié)合實際方面的能力還有欠缺，報告的撰寫未達(dá)到其規(guī)范性要求，有待提高。

圖3 課程目標(biāo)二達(dá)成度統(tǒng)計圖

圖4 課程目標(biāo)三達(dá)成度統(tǒng)計圖

依據(jù)課程目標(biāo)四考核內(nèi)容對各級學(xué)生目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行統(tǒng)計，如圖5 所示，可以看出，學(xué)生在設(shè)計方案優(yōu)化方面的創(chuàng)新能力不斷提高，體現(xiàn)了教師更注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和客觀評價能力，但是在完成任務(wù)的仿真和實測方面，對仿真平臺的使用和動手實踐能力同樣需要進(jìn)一步的提高，而且在答辯考核中也能反映出學(xué)生在交流借鑒、分析問題的邏輯能力仍有很大的上升空間。

圖5 課程目標(biāo)四達(dá)成度統(tǒng)計圖

2.2 總評成績評價比較

總評成績依據(jù)自評成績和4 個教學(xué)目標(biāo)難易程度所占權(quán)重進(jìn)行分值分配，分值分配如表2 所示。

表2 總評成績分值分配表

2016 級、2017 級、2018 級總成績百分比分布圖如圖6 所示，可以看出，成績分布圖中優(yōu)秀等級占比在逐級增加，由2016 級的13%增加到2018 級的26%，同時成績分布在60～69區(qū)間及格等級的學(xué)生由之前的5%下降到1%，其中總評成績主要分布在80～89 良好等級，總評成績呈正態(tài)分布趨勢，符合教學(xué)成績分布規(guī)律，體現(xiàn)現(xiàn)階段課程設(shè)置的改進(jìn)有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，表明學(xué)生對“應(yīng)用電子技術(shù)”創(chuàng)新實驗課程設(shè)置的適應(yīng)度在不斷提高，符合該課程教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)效果明顯提高。

因各級學(xué)生人數(shù)相差較小，可使用折線圖來進(jìn)行直觀對比分析，如圖7 所示，2016 級成績兩級分化現(xiàn)象嚴(yán)重；2017 級成績分布在60 分左右學(xué)生較多，但90～100 分明顯偏少，成績分布不均勻；2018 級學(xué)生成績相對穩(wěn)定。從圖7 中可以看出2018 級學(xué)生在本實驗課程存在一定的退選率，體現(xiàn)了該課程學(xué)習(xí)的自愿性和靈活性。以上數(shù)據(jù)體現(xiàn)了此次課程考核難度適宜，學(xué)生對此次實驗課程積極性較高，分階段分目標(biāo)依據(jù)數(shù)據(jù)考核也更有利于教師因材施教，能夠及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實驗課程學(xué)習(xí)中的不足之處和課程設(shè)置中需要改進(jìn)的地方。

3 結(jié)語

“應(yīng)用電子技術(shù)”創(chuàng)新實驗選修課從解決電子技術(shù)課程知行合一問題的角度出發(fā)，設(shè)置教學(xué)實踐內(nèi)容，依據(jù)考核數(shù)據(jù)對學(xué)生進(jìn)行評估。通過此次考核數(shù)據(jù)的評價比較，更清晰地解了學(xué)生的實驗動手能力、創(chuàng)新實踐能力、交流合作能力。以4 個課程考核目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，通過4 次答辯、提交的實物和設(shè)計說明書等指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)考核評價，以不同級學(xué)生的考核數(shù)據(jù)進(jìn)行評價分析，及時掌握學(xué)生在不同教學(xué)環(huán)節(jié)的進(jìn)步和不足之處，從而有助于教師不斷對課程設(shè)置進(jìn)行完善，有助于提高學(xué)生參與實踐環(huán)節(jié)的積極性且提高對課程設(shè)置的適應(yīng)性，基于數(shù)據(jù)的“應(yīng)用電子技術(shù)”創(chuàng)新實驗教學(xué)效果評價與比較是開展課程考核體系的建設(shè)思路，以學(xué)生能力培養(yǎng)為本位的評價比較體系，能夠帶動教學(xué)全過程跟蹤與探索，實現(xiàn)良好的教學(xué)效果。

圖6 總評成績百分比分布圖

圖7 總評成績對比圖