张云峰，王维维，汪松鹤
（国防科技大学 电子对抗学院，安徽 合肥 230037）
OBE（Outcome Based Education）教育模式现已成为国内外众多高校普遍认可的工程教育模式，国内又将其称为基于学习产出的教育模式、成果导向教育模式等。OBE教育模式已广泛应用于人才培养和课程建设。OBE教育模式是以实际产出为核心的教育理念，如何评价学生已取得的学习成果，即如何进行教学质量评估是OBE教育模式强调解决的问题［1-5］。
教学效果评估作为院校教学工作的重要部分，评估的目的是为了及时掌握学生的学习情况并发现问题。通过原因分析，改进教学方法、调整实训内容、优化教学设计，进而提高教学质量。根据不同的教学对象与课程特点，教学评估的方法有很多。为了探索有效的教学评估方法，学者们有的在模型算法上进行深入研究，有的在评估系统设计与实现上开展工作。教学效果评估需要设计评估指标以及评估权值，然后运用相关算法进行评估［6-7］。目前研究的指标大多为通用指标，不能完全支持程序类课程评估。为了克服传统评估系统数据冗余度高、工作量大、操作繁琐等不足，人们开发了各类教学质量评估系统［8-9］，但这类系统倾向于进行全面分析，缺少对课程及学生学习过程的分析。随着数字化教学技术的快速发展，涌现出一系列在线实践教学工具和平台，各平台都有学习评估功能，但在课程教学效果评估方面都有需要改进的地方［10］。本文根据程序设计类课程特点，在通用评估指标基础上，提出针对程序设计课程的专用评估指标，设计了用于统计分析的数据表结构，开展了评估数据的分析，实现了教学效果评估从定性评估向定量评估转变；
利用EduCoder平台自动实现评估数据的收集、处理及应用，提高了评估效率。
程序设计类课程的教学目标是学生在掌握程序设计语言基本语法的基础上，能够熟练使用程序设计语言进行软件开发，具有一定的解决实际问题的能力。程序设计类课程通过介绍基本编程语言、数据结构和算法，进一步提高学生的数据思维能力，从而设计出高质量的程序［11］。
程序设计类课程是实践性非常强的课程，实践是学好课程的关键。与一些偏重理论的课程相比，程序设计动手实践的过程强调学生“思行并重”［12］。学生只有通过经常性地上机实践，才能掌握编程方法，熟悉调试技术，最终提高解决实际问题的能力。
为了提高程序设计类课程的教学质量，学者们对教学模式、教学内容以及教学方式等方面的改革进行了深入研究［13-15］。随着网络技术的发展，线上线下混合式教学模式已被广泛采用，如MOOC［16］、雨课堂［17-18］及各类在线实训平台现已普遍应用于教学过程中，程序设计类课程的讲授、测试及评估方法发生了巨大变化。
2.1 评估指标
常见的教学效果评估指标包括出勤率，以及作业的完成率、正确率、重复率、上交及时性与测试情况。但由于课程教学目标及课程特点不同，不同课程的评估内容有一定区别。
程序设计类课程除关心学生对基本语法的掌握情况外，更关注学生独立编写程序的能力。程序类课程教学效果评估指标主要包括学生作业完成情况、程序开发能力、学习态度等方面。作业完成情况包括作业上交及时性、正确率、重复率和完成时间；
程序开发能力包括调试方法掌握情况以及解决复杂问题的能力；
学习态度情况包括课堂活跃度、作业雷同情况以及附加作业完成情况。评估指标还包括测试情况以及定期的问卷调查结果。评估指标如图1所示。
Fig.1 Evaluation indicators图1 评估指标
2.2 评估方法
为了实现及时、准确、分类记录评估数据，方便评估数据管理，根据确定的评估指标建立相关二维表，主要包括作业情况记录表、学习态度记录表和测试成绩记录表。其中，作业情况记录表用于记录平时作业完成情况，主要字段包括学号、课程编号、教师编号、作业编号、正确率、是否雷同、雷同关系（相关同学信息）、作业提交时间、作业截止时间、作业提交及时性、备注（用于对作业总结），表结构见表1；
学习态度记录表用于记录学生一个时间段的课堂活跃度、是否有抄袭情况以及学习主动性，主要字段包括学号、课程编号、教师编号、活跃度、作业雷同情况、附加作业完成情况、统计起始时间、统计结束时间，表结构见表2；
测试成绩记录表用于统计单元或阶段测试情况，主要字段包括学号、课程编号、教师编号、测试名称、测试时间、成绩、分析报告，表结构见表3。将3个基本信息表数据进行汇总，基本就能反映学生的学习情况，同时配合问卷调查等其他活动，能够作为了解学生情况、教学情况以及改进教学的依据。为了降低数据冗余度，还需设计学生基本信息表、课程信息表及教师信息表，表结构在此不再进行赘述。
Table 1 Assignment record表1 作业情况记录
Table 2 Learning attitude record表2 学习态度记录
Table 3 Test performance record表3 测试成绩记录
教师通过定期分析记录表中的学生学习情况信息，有利于及时发现问题，从而及时改进教学，促进教学质量提升。通过记录表的形式，实现了教学效果评估从定性评估向定量评估转变。
随着学生人数以及学习任务的增加，手工进行记录维护效率低、易出错。因此，开发相应的数据维护系统或采用成熟的平台是解决此问题的最佳途径。
3.1 EduCoder平台概述
Trustie-EduCoder（Trustworthy software tools and integration environment）是指一个有600多所大学参与共建共享的智能学习平台，支持全技术栈的实验和实训教学。其中包含各高校可推荐给本校学生学习的各种教学资源，实现了实践教学的课程软件化、过程游戏化、环境生产化和测评全栈化［19］。
EduCoder能够有效支持课堂教学与实践教学的一体化运行，教师完成平台注册后，可在平台中创建“教学课堂”，开展各种常规教学活动。教师可以将实践项目发送到课堂，学生开始在线学习和实战。教学课堂能够有效支持课件资料管理、视频直播、作业考试、分班签到、统计报告、实践任务等功能。教师可以通过邀请码邀请学生加入班课，提供课件和视频资源，布置普通作业、分组作业。该平台最大的特色是能布置实训作业，让学生在平台上直接练习闯关，同时还可生成在线试卷进行测试，并将结果直接反馈到平台。平台还支持问卷调查和讨论。
3.2 基于EduCoder的教学效果评估
下面以本校开设的大学计算机基础课程在EduCoder上的应用为例，介绍基于EduCoder的教学效果评估方法。大学计算机基础课程是面向一年级学生开设的一门公共基础课程，从使用计算机、理解计算机系统和计算思维3个方面培养学生的计算机基础能力。大学计算机基础课程属于程序设计类课程，是以Python编程为中心，在学习计算机信息编码、计算机组成、操作系统、计算机网络、数据库技术、多媒体技术等计算机基础知识的过程中，Python编程贯穿课程学习的每个部分。学生的练习、作业、测试都是在EduCoder平台上完成的。
为实现有效的教学效果评估，可以利用EduCoder的统计功能以及问卷、测试功能开展评估。EduCoder的统计功能不仅能够统计授课班级学生的实训完成情况以及在班级的排名情况，而且能够观察每位学生的学习情况。通过EduCode的“学生成绩统计”能够看到截至统计时间，所有学生的整体排名情况，如图2所示。通过“课堂活跃度”可观察学生的课堂活跃度，如图3所示。从图2和图3可以看出，成绩好的前5名学生，其课堂活跃度也排名靠前，说明课堂活跃度与学生成绩有一定关联。
Fig.2 Academic ranking图2 学习成绩排名
Fig.3 Class activity ranking图3 课堂活跃度排名
通过学生的个人实训完成情况，能够分析学生的学习态度和程序开发能力。图4为两名学生的实训完成情况，从图中可以看到，这两位学生的学习态度都很端正，不仅能完成必做作业，而且能够完成选做作业；
同时通过对测评次数的分析，第一位学生的评测次数多于第二位学生，反映第一位学生基于平台进行程序调试，由于平台没有debug等调试功能，只能通过试错及添加print语句进行调试，导致测评次数较多。虽然第一位学生的实训总分高于第二位学生，但第二位学生应该不是基于平台进行程序调试的，而是运用线下开发工具进行调试的。所以从两图的比较可以看出，第二位学生调试程序的技巧方面应该优于第一位学生。
Fig.4 Practical training of students图4 学生实训情况
利用EduCoder平台还能记录学生在作业上花费的时间，作业时间可作为判断作业难度及作业强度的依据，提示教师是否需对作业内容进行适当地调整。图5为一次实训作业学生所用时间，从图中可以看到，本次实训共8道题目，该学生共花费了接近85min，而此同学课堂活跃度排名较靠前，反映了此次作业量偏大，教师可以适当调整作业量。
Fig.5 Statistics of students" single homework图5 学生单次作业统计情况
通过以上介绍，可以看到Educoder对于分析学生学习训练情况、评估学习效果可提供一定帮助，不仅有利于学生进行课程实践，而且有利于教师及时掌握学生学习情况。除上面运用的效果统计分析功能外，平台还有问卷调查、测试等功能，这些都可以作为评估教学效果、调整教学实施过程的依据。
3.3 EduCoder改进意见
EduCoder作为教学实践及评估工具，为进行教学效果评估提供了便利条件，如进一步完善，将在教学效果评估方面发挥更大作用。存在的主要问题及建议如下：
（1）学生学习信息不够完善，汇总统计数据量偏少。教师在汇总信息中只能看到综合排名及总评成绩，要观察具体情况，需进入个人情况分析及实训情况分析界面进行人工统计，建议调整数据展示方式。
（2）操作步骤不够简洁，需进一步优化，方便汇总统计。
（3）缺少调试过程的日志管理，不便于教师发现学生程序设计学习中的共性和难点问题。学生程序调试的过程数据对于教师的教学工作开展至关重要，教师需要根据学生调试中暴露出的问题开展针对性辅导、讲解以及组织相应训练，如能提供调试过程日志，将提高评估的准确性和针对性。
（4）评分规则调整功能有限，降低了数据的实用性。增加评分规则的可调节性，有利于提高数据利用率。
教学效果评估是教师的主要工作，可行的评估方法、优化的评估模型、方便的评估工具，有助于对教学效果进行科学评价，从而提高教学质量。本文提出的针对程序设计类课程的评估指标对于此类课程的过程评估具有一定参考价值。由于教学目标不同，评估方法也有所区别。随着对教学评估的深入研究以及软件平台功能的不断完善，使得精准评估成为可能。教师只有在教学中采用好的评估方法，熟练运用评估工具，时刻关注教学效果，及时调整教学进程，才能真正提高教学质量。
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