計算機原理課程的混合式教學及學習效果評價探索

盧 偉，仲崇權，于海晨，李卓涵，林 愷，趙 亮，張立勇

（大連理工大學 控制科學與工程學院，遼寧 大連 116023）

0 引 言

計算機原理課程是電子信息及自動化相關專業重要的必修課程之一，涵蓋計算機軟、硬件，并將其緊密結合、相互滲透，具有很強的理論性、實踐性、綜合性和應用性。然而，傳統的教育教學模式下教學效果的提升，已經出現瓶頸，而基于MOOC的線上、線下混合式教學模式脫穎而出，改變了傳統高等教育的課程模式，為探索新教學模式提供了思路和方法[1-2]。另外，合理有效地衡量學生學習效果，并能夠對課程建設各個環節形成閉環反饋，是保障教學效果的重要環節。

1 課程設計的改革探索

1.1 課程教學內容優化

根據課程特點，應對教學內容進行梳理、區分，從學生目標知識掌握程度、目標能力達成程度等方面出發，重點關注新工科和工程專業認證在基本能力、設計能力和工程實踐創新能力3個方面的培養，同時從知識、能力和素質培養出發，采用混合式教學模式，一部分采用線上MOOC形式進行，與線下課堂教學相結合，另一部分采用線下面對面課堂教學模式。一方面可以提供教師與學生的面對面交流機會，使學生充分利用校內教學資源；另一方面，方便教師對學生進行監督和管理。

針對計算機原理課程教學內容，梳理出十大主題，見表1。首先，圍繞著MOOC，以學生為中心，以成果為導向，劃分每章節知識點，并按照連貫性、系統性，易于形成知識鏈、知識框架等原則，對這些知識點的組成和結構進行優化；其次，與時俱進，將課程教學團隊的最新科研成果融入其中，以體現課程內容的先進性；最后，將各章節知識點進行整合，形成培養要求。通過線上和線下配合，完成學生課堂教學和線上教學的一體化，幫助學生取得預期的學習結果。

1.2 混合式教學手段和方法改革

在將傳統的授課方式與線上MOOC緊密結合過程中，充分發揮各自優勢，盤活MOOC環境下的課堂教學過程，將整個課程的課堂教學設置為理論教學模塊、交流模塊、隨堂練習模塊、工程案例模塊和課后作業模塊5個模塊。理論教學模塊仍然采用傳統的以教師講授為主的形式，根據學生課堂反應情況，及時調整重要知識點講解的詳細程度以及難度，另外增加學生自主學習內容來增加學生獨立學習和思考的過程，為學生畢業后從事相關技術工作，提升適應能力。在交流模塊，與線上教學相結合，實現課堂的部分翻轉，理論教學通過學生課前觀看MOOC視頻來實現，并完成線上測試題，并且教師在線拋出問題，學生在線討論，教師在線答疑；教師課上繼續答疑解惑，為學生贏得課上寶貴時間，與教師進行更深層次的討論，解決共性及個性問題，促進知識內化，為進一步的學習過程掃清障礙。隨堂練習模塊采用講練結合，精講多練，旨在提高學生對知識的理解和掌握程度，并通過練習及時發現問題。在工程案例模塊，與教師科研項目相結合，通過具有先進性的案例，為學生提供理論與實踐相結合的機會，提高工程實踐能力。課后作業模塊提供了一種檢驗學生學習情況和掌握情況的圖形，幫助教師和學生及時發現存在的問題。5個模塊有機結合，不斷激發學生的學習興趣，提升課程教學質量。

1.3 課程考核評價模式新探索

隨著混合式教學模式的引入，采用有效的考核評價模式衡量學生的學習效果是非常重要的教學環節。學習效果即對知識的掌握程度和能力的達成程度，這里將課程考核評價模式改革的重點放在對學生能力達成情況的考核上。將傳統的重視終結性考核，改為線上與線下相結合、形成性考核與終結性考核相結合，不僅重視線下即課堂學習情況，還重視線上視頻觀看、測試題完成情況、參與討論情況，在一定程度上淡化終結性考核。在教學過程中，時刻關注學生預期專業能力的達成情況，并通過梳理分析得出可作用于后續教學的反饋信息。

線上線下相融合，探索出一條真正能夠反映計算機原理特點，全面體現學生對基礎知識掌握程度，綜合分析、設計和實踐能力的課程考核評價模式。在課程教學過程中，線上部分主要考核學生線上學習的參與度，包括視頻觀看時間和次數、線上討論參與次數及線上測試題正確率；線下部分主要考核學生討論情況、提出問題及解決問題情況。形成性考核作為學習過程的考核，主要體現在隨堂練習、課后作業和工程案例的實施過程中；同時，采用一些適應學生個性化發展需要的課程考核評價模式，進一步提高考核模式合理程度，如根據每位學生的課程考核結果所對應的預期能力實際達成度進行分析。

另外，根據課程對應的知識、能力培養目標和課程特點，對課程的能力培養目標進行細化，提出具體能力指標和達成要求，作為考核學生的要點，并且逆向推導出合適的考核評價模式，用以檢測學生實際學習成果和能力達成情況；給予學生充分的自由度，鼓勵學生進行創造性學習，調整教學方法，摒棄效果不佳的教學方法，尋求合適的教學方法，優化教學效果；注重引導學生通過自主、探究、合作等方式，完成觀察、思考、演示的學習過程，提高學生的自主學習能力、團隊合作能力，并促進學生養成良好的學習習慣，同時鼓勵學生挑戰自我，激發創新熱情。

2 學習效果評價過程的探索與反饋

2.1 學生學習效果定量及定性評價

為得出學生學習效果的定量分析結果，以教學班為單位，對學生成績進行整體平均分分析、好中差分段分析和終結性考核分項分析。首先，將班級平均成績和各分數段學生成績，按照各考核環節，逆向分配到各能力點中，分配規則見表2；其次，再對各能力點分值縱向求和，得出每個能力點的實際分值；最后，再計算出每個能力滿分的占比，從而計算得到每個能力的達成度，見表3。班級平均能力達成度=5.1.2達成度×10%+1.3.1達成度×30%+3.2.3達成度×10%+8.7.3達成度×30%+8.6.3達成度×20%，計算結果如圖1所示。好、中、差分段能力達成度分別如圖2—圖4所示。從總體來看，課程的兩個核心能力：知識在設計中的應用能力以及系統建模和確保目標實現能力達成度平均在70%以上，達成情況一般，而成績較好學生和較差學生的能力達成度相差30%左右，出現了兩極分化的現象。據此，在這兩個核心能力的培養上，還需要進一步采取措施，改進教學效果。在實驗環節，教師需要加強引導，對成績較差學生，更應該加強線上和線下監督學習和引導，改善其學習習慣和學習效果。

表2 考核項目與能力點分值對應表

表3 考核成績與目標能力對應表

圖1 平均能力達成度

圖2 成績較好學生能力達成度

圖3 成績中等學生能力達成度

圖4 成績較差學生能力達成度

2.2 終結性考核能力達成度分析

終結性考核作為整個課程的最終考核環節，能夠有效反映學生的學習效果，同時可以反映出學生在不同考核項上的學習情況。以授課班級為單位，統計學生終結性考核成績在各題型上的得分情況，從而計算得出各考核項的達成度。總體來說，課程各考核項的達成情況處于中等水平，基本達到課程的培養目標，如圖5所示。其中，計算機系統綜合設計能力作為課程綜合知識運用環節，達成度相對較低，在新一輪的教學中，學生需要進一步加強知識運用類題目的練習。

考慮到學生數量和教師工作量，也可以通過采樣的方式，對學生成績進行統計、分析，并作為學生實際學習成果的展現。

2.3 持續改進措施制訂

課程考核結束后，對考核成績進行分析、梳理、總結，得出學生能力及各考核項達成情況，并分析原因、研究對策，反饋作用于下一輪課程教學的各個環節，包括線上線下課程內容的劃分、教學手段和方法、考核方式等，進一步提升學生的學習效果[4]。另外，在課程實施過程中，改變以往信息員為部分學生并且需要分階段反饋的現狀，全體學生均參與信息線上反饋，以便教師能夠隨時了解學生學習情況，及時調整教學策略；同時，增加高年級學生助理制度，使線上答疑、學生縱向溝通及言傳身教更加有效。

3 結 語

在傳統課堂教學和單一MOOC教學模式的基礎上，采用線上、線下混合式教學模式，以學生為中心，以學習成果為教學目標，培養新工科背景下的工程技術人才。將課程內容重新劃分為線上、線下兩部分，根據知識特點，選取合適的教學模式；合理規劃教學手段與方法，實現部分課堂翻轉，力求教學效果最大化；改革考核評價方式，提高對線上學習過程的重視程度，并且對課程培養能力和學生學習效果的達成度進行從定量到定性的分析。文中所述的改革措施和學習效果分析及反饋，能更好地培養學生的工程實踐能力、創新意識和終身學習習慣，希望能對工程教育下其他本科課程的教學改革以及教學效果評價過程起到拋磚引玉的作用。

圖5 考核項目達成度