新工科背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)線上教學(xué)效果分析

呂洪柱，劉相娟，傅保偉，張光妲，李敬有，王艷春

新工科背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)線上教學(xué)效果分析

呂洪柱1，劉相娟1，傅保偉1，張光妲1，李敬有1，王艷春2

（齊齊哈爾大學(xué) 1. 計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院，2. 通信與電子工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

以促進(jìn)新工科建設(shè)為目標(biāo)，對近2年的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)實(shí)際積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從考核方案、在線時(shí)長數(shù)據(jù)處理與分析、成績分析角度，對在線教學(xué)模式的教學(xué)效果進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了加入在線時(shí)長作為考核方案的有效性和可行性，考核效果表現(xiàn)良好，為教師的教學(xué)考核提供參考．

新工科；大學(xué)計(jì)算機(jī)；在線時(shí)長；教學(xué)效果

教育部推進(jìn)新工科的研究和建設(shè)，新工科對人才培養(yǎng)體系提出了新的要求，傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以滿足培養(yǎng)卓越工程師的需求[1]．高校教師積極探求“新工科”建設(shè)下的教學(xué)模式的研究，如楊雷[2]等研究新工科建設(shè)背景下基于PBL的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)模式，陳麗娟[3]等提出新工科背景下將數(shù)學(xué)模型融入計(jì)算方法課程中，李曉明[4]等對新工科背景下地理信息系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)改革研究，對探索適合普通院校本科學(xué)生特點(diǎn)的教學(xué)模式有著積極的促進(jìn)作用．

“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、智能化等新興技術(shù)為“新工科”建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，加速了各學(xué)科的交叉融合．大學(xué)計(jì)算機(jī)作為大一新生的基礎(chǔ)課程，教學(xué)改革在許多高校逐步推進(jìn)，如以學(xué)生為中心的課程評價(jià)體系設(shè)計(jì)與實(shí)踐[5]，落實(shí)“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的OBE（Outcome based educaticn）教育理念[6]，課堂教學(xué)效果評價(jià)存在一些問題[7]，構(gòu)建計(jì)算思維主導(dǎo)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程認(rèn)知體系[8]等研究，促進(jìn)了教師對課堂教學(xué)效果的探討，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)能力和教師教學(xué)水平，促進(jìn)了教學(xué)效果評價(jià)的改進(jìn)．

本文將多元立體式教學(xué)模式（Multi-dimensional Teaching Model，MTM）[9]作了一定調(diào)整，采用線上教學(xué)，闡述了線上教學(xué)的教學(xué)流程和考核方式，通過近2年大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)實(shí)踐中積累的數(shù)據(jù)，對線上教學(xué)模式的教學(xué)效果進(jìn)行了分析．

1 線上教學(xué)過程

多元立體式教學(xué)模式是以傳統(tǒng)教學(xué)為基礎(chǔ)，輔以“MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”等新型教學(xué)方法的混合教學(xué)模式．教師引導(dǎo)為主，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分利用“線上”優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，有針對性地指導(dǎo)學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力．

1.1 線上教學(xué)流程

線上教學(xué)包括教師的準(zhǔn)備、講課、指導(dǎo)、考核等教學(xué)過程，學(xué)生的預(yù)習(xí)、聽課、簽到、復(fù)習(xí)、考核、師生互動(dòng)等學(xué)習(xí)過程．大學(xué)計(jì)算機(jī)課程線上教學(xué)的教學(xué)過程學(xué)期流程框圖見圖1．從圖1能夠看出，教師在線教學(xué)能力是一種多維度的綜合能力，其中在線教學(xué)策略設(shè)計(jì)能力、計(jì)算機(jī)基本操作能力和在線教學(xué)平臺工具使用能力是最重要的[10]；學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力是在線學(xué)習(xí)的關(guān)鍵所在，教學(xué)過程中教師積極引領(lǐng)，有針對性地指導(dǎo)學(xué)生，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際情況靈活控制講授的內(nèi)容和進(jìn)度，符合工程教育認(rèn)證倡導(dǎo)并實(shí)施的“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的 OBE理念．

圖1 線上教學(xué)的教學(xué)過程學(xué)期流程框圖

1.2 教學(xué)考核方式

學(xué)生的考核是教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，考核的內(nèi)容和考核方式要根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整以使考核更精準(zhǔn)．大學(xué)計(jì)算機(jī)課程線上考核方案見表1．與多元立體式教學(xué)模式考核方案相比，增加了線上用時(shí)（10%）（原只作為平時(shí)的參考），考核作為自學(xué)的評測和誠信表現(xiàn)，期末考試（30%）減少了10%，平時(shí)表現(xiàn)考核內(nèi)容包括簽到、討論、提問環(huán)節(jié)，平時(shí)測試主要是章節(jié)測驗(yàn)．

2 線上教學(xué)效果實(shí)踐分析

線上教學(xué)效果優(yōu)劣評價(jià)受多種因素的影響，本文從在線時(shí)長、期中成績、期末成績、總成績幾個(gè)方面進(jìn)行分析．?dāng)?shù)據(jù)來源2021—2022年大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)過程中收集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分為6組（見表2），每組為一個(gè)實(shí)際課堂，其中研究對象1～4組是研究目標(biāo)組，研究對象5～6組為對照組．對照組采用線下教學(xué)，考核方案中沒有在線時(shí)長考核，在線時(shí)長僅作為平時(shí)表現(xiàn)參考，期末考試占40%．教學(xué)主要有理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)操作共32學(xué)時(shí)，人數(shù)中刪除了期末考試缺考學(xué)生．

2.1 在線時(shí)長數(shù)據(jù)處理與分析

表3 在線時(shí)長統(tǒng)計(jì)參數(shù)

表4 在線時(shí)長成績統(tǒng)計(jì)參數(shù)

在線時(shí)長數(shù)據(jù)處理的合理性分析：（1）學(xué)時(shí)數(shù)為32學(xué)時(shí)，共計(jì)32×50=1 600 min，其值遠(yuǎn)低于平均值與中值（見表3），符合學(xué)習(xí)實(shí)際用時(shí)要求；（2）研究對象的最大值中最小的是5 386，最大的7 960，高于學(xué)時(shí)用時(shí)3倍以上，與實(shí)際偏差太大，因此個(gè)別學(xué)生存在大量無效用時(shí)；（3）平均值與中值進(jìn)行對比，正常情況下平均值與中值相差不會太大并且互有高低，而實(shí)際上平均值都高于中值并且差距很大，進(jìn)一步說明個(gè)別學(xué)生用時(shí)過大超出正常值；（4）研究對象1，2進(jìn)行對比，會發(fā)現(xiàn)研究對象2最小值小于研究對象1，而最大值、平均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差則遠(yuǎn)大于研究對象1，再對比期中成績、期末成績、總成績（見表5～7）．由表5～7中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，研究對象2的成績遠(yuǎn)不如研究對象1，說明生物22-1，22-2班學(xué)生學(xué)習(xí)狀況、學(xué)習(xí)成績遠(yuǎn)好于舞蹈22-1，22-2，音教22-1班學(xué)生，與實(shí)際相符合．因?yàn)槲璧?2-1，22-2，音教22-1學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)中遠(yuǎn)不如生物22-1，22-2班學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)真，證明研究對象2存在大量無效用時(shí)；（5）4組研究對象都有一些學(xué)生用時(shí)過少的情況，原因很多，如不上課、設(shè)備問題、下載后再自學(xué)從而不占線上時(shí)長等情況，教師需要根據(jù)實(shí)際情況單獨(dú)處理；（6）選定在線時(shí)長中值為參照點(diǎn)轉(zhuǎn)換后的在線時(shí)長成績（見表4）中值為80，在線時(shí)長成績平均值都為79點(diǎn)多，中值與平均值相近符合學(xué)習(xí)要求；（7）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換范圍是學(xué)時(shí)用時(shí)1600 min的0.5～2倍之間，符合學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際用時(shí)情況；（8）可以選擇在線時(shí)長平均值作為參照點(diǎn)，會使成績下降5分左右，在本文中未給出統(tǒng)計(jì)參數(shù)．

表5 期中成績統(tǒng)計(jì)參數(shù)

表6 期末成績統(tǒng)計(jì)參數(shù)

表7 總成績統(tǒng)計(jì)參數(shù)

2.2 成績分析

期中成績、期末成績、總成績的最小值、最大值、平均值、中值、標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)值見表5～7，期中成績、期末成績、總成績的標(biāo)準(zhǔn)差、平均值、中值分析折線圖見圖2～4．從表5～7和圖2～4中可以看出，（1）目標(biāo)組的期中成績、期末成績明顯高于對照組，特別是研究對象1與研究對象5的期中成績的平均值相差12分，對于生物22-1，22-1與生物21-1，21-2，21-3，兩個(gè)課堂條件相差不大，不應(yīng)有太明顯的差別，分析主要原因是由于使用的考試系統(tǒng)不同．目標(biāo)組使用的是課程平臺無法考查學(xué)生的實(shí)際操作能力，而對照組使用的是極域系統(tǒng)，不僅能夠考查學(xué)生知識的掌握，還能考查學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，期中考試時(shí)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力還比較弱，研究對象1與研究對象5的期末成績的平均值相差6分，差距明顯縮小，進(jìn)一步說明了這個(gè)問題；（2）觀察總成績的最小值、最大值、平均值、中值參數(shù)會發(fā)現(xiàn)目標(biāo)組與對照組的數(shù)據(jù)差異不大，說明兩種考核方案都能達(dá)到最終的考核目的，使用在線時(shí)長作為課程考核參數(shù)是有效、可行的；（3）觀察標(biāo)準(zhǔn)差分析圖能夠看出，期中成績的標(biāo)準(zhǔn)差值比較大，說明學(xué)生學(xué)習(xí)差距比較明顯，有部分學(xué)生在課程前期沒有認(rèn)真學(xué)習(xí)，期末成績的標(biāo)準(zhǔn)差值明顯減少，說明學(xué)生在課程后期能夠認(rèn)真學(xué)習(xí)；（4）在平均值分析圖和中值分析圖中期末成績和總成績的平均值和中值曲線接近重合，說明期末成績對總成績影響最大；（5）對比總成績和在線時(shí)長統(tǒng)計(jì)參數(shù)，在線時(shí)長參與考核對學(xué)習(xí)好的學(xué)生有向下拉分的作用，對學(xué)習(xí)不好的學(xué)生有提分的作用，如研究對象1是拉分而對于研究對象2是提分的作用．

圖2 標(biāo)準(zhǔn)差分析

圖3 平均值分析

圖4 中值分析

3 結(jié)語

本文以“新工科”背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程在線教學(xué)效果為研究對象，與多元立體式教學(xué)模式教學(xué)效果進(jìn)行了對照．通過近２年的教學(xué)實(shí)際積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，從在線時(shí)長數(shù)據(jù)處理、在線時(shí)長數(shù)據(jù)分析、期中成績、期末成績、總成績角度，對在線教學(xué)模式的教學(xué)效果進(jìn)行了分析，考核方案中使用在線時(shí)長進(jìn)行考核，對比了多元立體式教學(xué)模式考核的教學(xué)效果，驗(yàn)證了加入在線時(shí)長考核的有效性和可行性，考核效果表現(xiàn)良好．同時(shí)，存在無效時(shí)長問題，使用中值為參照點(diǎn)確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換范圍，一定程度上消除無效時(shí)長的影響，為教師的教學(xué)考核提供了借鑒．

[1]王宇，陸秋．新工科背景下非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算思維的培養(yǎng)模式探究[J]．計(jì)算機(jī)教育，2019（5）：150-153．

[2]楊雷，馬安香，張曉紅，等．新工科建設(shè)的背景下基于PBL的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)模式研究[J]．高教學(xué)刊，2021（8）：104-108．

[3]陳麗娟，李明珠，張蕾，等．新工科背景下計(jì)算方法課程實(shí)踐：融入數(shù)學(xué)建模思想[J]．高教學(xué)刊，2020（18）：74-76．

[4]李曉明，洪武揚(yáng)，王偉璽，等．新工科背景下地理信息系統(tǒng)教學(xué)改革探討[J]．地理空間信息，2022（10）：158-165．

[5]崔嵬，龐曉麗．以學(xué)生為中心的課程評價(jià)體系設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J]．高教學(xué)刊，2023（2）：96-101．

[6]郭婉茜，郭亮，林楠，等．新工科背景下虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價(jià)研究[J]．中國現(xiàn)代教育裝備，2022（7）：1-4．

[7]陳江，王彬．新時(shí)代地方高校教師課堂教學(xué)評價(jià)存在問題與對策研究[J]．高教學(xué)刊，2022（32）：62-69．

[8]趙霄漢，趙龍德．計(jì)算思維主導(dǎo)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程基本認(rèn)知體系現(xiàn)狀及其重構(gòu)[J]．計(jì)算機(jī)教育，2022（1）：178-181．

[9]呂洪柱，張光妲，李敬有，等．新工科背景下C語言課程多元立體式教學(xué)效果分析[J]．高師理科學(xué)刊，2021，41（7）：75-78．

[10]張偉．高校教師在線教學(xué)需要發(fā)展哪些能力：基于疫情期間開設(shè)在線課程的422位高校教師調(diào)查分析[J]．中國人民大學(xué)教育學(xué)刊，2021（2）：66-79．

Analysis of online teaching effect of university computer course under the new engineering background

Lü Hong-zhu1，LIU Xiangjuan1，F(xiàn)U Baowei1，ZHANG Guangda1，LI Jingyou1，WANG Yanchun2

（1. School of Computer and Control Engineering，2. School of Communication and Electronic Engineering，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

In order to promote the construction goal of new engineering，according to the data accumulated in the teaching practice of university computer course in the past two year，from assessment scheme，online time data processing and analysis，and score analysis，the teaching effect of online teaching mode was analyzed．The effectiveness and feasibility of online time as an assessment scheme were verified，the assessment effect was good， provides a reference for teacher′s teaching assessment．

new engineering；university computer；online time；teaching effect

1007-9831（2023）10-0082-04

TP312∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2023.10.016

2023-04-25

黑龍江省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度課題研究成果（GJB1421345）；黑龍江省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（SJGY20220395）；齊齊哈爾大學(xué)教育科學(xué)研究項(xiàng)目（GJQTZX2021027，GJQTZX2021001，QDJG_2022KCSZ16，GJZRYB202030）；教育部協(xié)同育人項(xiàng)目（202002155036，202102019011）

呂洪柱（1971-），男，黑龍江齊齊哈爾人，副教授，碩士，從事智能控制、智能信息處理和數(shù)據(jù)挖掘研究．E-mail：lvhongzhu@126.com