基于數據的“應用電子技術”創新實驗教學效果評價與比較＊

劉天舒，房建東，張曉東，王莉莉

（1.內蒙古工業大學信息工程學院，內蒙古 呼和浩特 010080；2.內蒙古工業大學電力學院，內蒙古 呼和浩特 010080）

1 教學課程考核目標建設

教學效果比較與分析是確定教學目標完成度的重要依據[1]，“教學效果”表示一切與學生學習有關的教學目標完成度情況，針對實驗課程的教學效果依據實驗答辯、實驗報告、實驗仿真等指標進行體現，教學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完成度情況，又需要依據學生的學習情況，總結授課效果及時進行評價與比較。課程考核目標建設是教學效果評價與分析的第一步[2]。

課程考核目標主要依據學習者是否具有專業基本知識，以及學習資源是否充足，再結合學生學習進度進行建設，通過課程考核目標的建設可以為下一步教學環節提供理論支撐和考核依據，有利于教師基于考核數據進行教學效果評價與分析。

傳統實驗教學中學生主要依據課本理論知識進行選題，選題范圍受限，應用不廣泛，缺乏實用性。“應用電子技術”創新實驗是以培養學生建模、研究、使用現代工具和提高創新意識的能力為目標的一門課程。提倡學生根據應用需求，結合理論知識進行自主選題，從而開拓學生思維，真正做到理論結合實際需求進行實驗。其中理論專業知識是這門課程必備的先決條件，所以課堂的專業知識教學是前提。為提高每位學生的課堂積極性，課程目標為讓學生自己在課前主動學習專業知識，并通過答辯環節來檢測學生對專業知識掌握程度，能夠有效督促學生自主學習，實現對理論知識更好的掌握。

在教學過程中，為培養學生的建模思維能力，讓學生通過閱讀文獻并結合實際來提出解決實際問題的方案。進行仿真實測教學，目的是使學生掌握一些基本的仿真平臺、實測工具及嵌入系統的應用；通過整理實驗現象、分析實驗數據、繪制真值表、編制設計說明書及設計仿真實驗報告等環節，可以培養學生交流借鑒、發現問題、分析問題、客觀評價和不斷優化的能力，上述培養目標的建設打破了傳統的實驗教學模式，傳統的實驗教學以課堂教學為主，教師單方面對學生進行授課，缺乏對學生的動態認知和及時定位管理。

創新實驗是以解決傳統實驗教學中重理論輕實踐的缺點為出發點的一門課程。根據教學出發點，本次教學分階段設置了4 個課程目標，每個階段循序漸進，內容設置貫穿重難點培養目標[3]，每個目標又設置了多個環節，環節之間緊緊相扣，井然有序，本次課程考核目標建設如表1 所示。

當前，線上線下混合模式的教學代替了傳統的課堂教學[4]，本課程采取線上線下雙渠道形式進行考核，該課程網絡教學平臺界面如圖1 所示，學生依據各個目標要求進行實驗設計。學生線上提交實驗設計書及實驗設計記錄同時申請答辯，授課教師依據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據來考察學生各個目標完成度。

表1 課程考核目標建設

圖1 實驗課程網絡教學平臺界面

2 教學效果評價比較

“應用電子技術”創新實驗評價體系堅持以“倡導主動實驗，培養創新思維，結果過程并重”的原則，鼓勵學生依據需求定位結合創新思維使用現代工程工具設計開發系統。

“應用電子技術”創新實驗評價體系側重于設計/開發解決方案的合理性和創新性2 方面，指標點對應權重為0.5，內容為通過問題描述（邏輯抽象）、建模（狀態圖、真值表、函數式等）、驗模（仿真實驗）等環節，判斷學生解決綜合問題的能力，目的是使學生通過理論結合實際應用場景，分析判斷位置空間，從而明確研究對象，運用創新思維設計可行方案，以此有效鞏固理論知識，同時提高學生創新思維，避免了傳統評價體系中對評價結果的重視高于評價過程問題，對于“應用電子技術”創新實驗教學的特點來說，實驗過程反映了本科生的動手能力，應更為重視。

現代工程工具使用可行性指標點對應權重為0.21，該項指標側重于對學生實驗結果的評估，主要通過系統設計、仿真分析、功能測試、性能比對、方案優化等環節，判斷學生對實驗的完成度，以及理論知識運用是否合理，通過答辯環節的師生交流使學生從實驗結果中反思實驗過程中存在的問題，不斷改進，培養學生解決問題能力。

實驗分析可靠性主要體現在判斷學生對實驗結果的分析和匯總能力，通過答辯、設計說明書和撰寫仿真實驗報告等形式進行評價，以0.14 權重對該項指標進行數據評估，目的是使學生在撰寫文檔時養成嚴格遵守其規范性和完整性要求的習慣。

本次教學效果分析對象為內蒙古工業大學信息工程學院通信工程專業2016 級72 人、2017 級72 人和2018 級78 人，參選總人數為222 人。

2.1 課程目標達成度評價比較

依據課程目標一考核內容對各級學生目標達成度進行統計，如圖2 所示，可以看出，學生在對需求分析、應用定位知識的相關答辯中雖然呈現上升趨勢，但增幅不明顯，只增長了0.02%，表明學生在選題應用定位方面創新性不足，難以滿足現階段廣泛的應用需求。但是在對課題的邏輯抽象設計仿真環節有著明顯提高，表明本次目標設置要求學生進行課程理論專業知識預習環節有所成效，學生能夠對其選題進行完善的理論技術分析，實驗報告完整度和可行性方面有所進步。

圖2 課程目標一達成度統計圖

依據課程目標二考核內容對各級學生目標達成度進行統計，如圖3 所示，可以看出，學生在研究選配資源方面具備了通過閱讀文獻發現問題的能力，但是在后續研究系統開發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，統計圖表明在該方面存在下降趨勢，故學生需要在比對分析仿真方案方面進行提升。

依據課程目標三考核內容對各級學生目標達成度進行統計，如圖4 所示，可以看出，通過仿真實驗培養了學生借助計算機軟件分析平臺等現代工程工具進行電子系統開發的能力。學生已經學會使用一些現代的工程工具解決實際任務，并在該方面呈上升趨勢，這表明教師在培養學生系統開發能力有著顯著成效，更加符合“應用電子創新實驗”課程要求，但是在仿真實測、理論結合實際方面的能力還有欠缺，報告的撰寫未達到其規范性要求，有待提高。

圖3 課程目標二達成度統計圖

圖4 課程目標三達成度統計圖

依據課程目標四考核內容對各級學生目標達成度進行統計，如圖5 所示，可以看出，學生在設計方案優化方面的創新能力不斷提高，體現了教師更注重培養學生的創新意識和客觀評價能力，但是在完成任務的仿真和實測方面，對仿真平臺的使用和動手實踐能力同樣需要進一步的提高，而且在答辯考核中也能反映出學生在交流借鑒、分析問題的邏輯能力仍有很大的上升空間。

圖5 課程目標四達成度統計圖

2.2 總評成績評價比較

總評成績依據自評成績和4 個教學目標難易程度所占權重進行分值分配，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區間及格等級的學生由之前的5%下降到1%，其中總評成績主要分布在80～89 良好等級，總評成績呈正態分布趨勢，符合教學成績分布規律，體現現階段課程設置的改進有助于培養學生的學習積極性，表明學生對“應用電子技術”創新實驗課程設置的適應度在不斷提高，符合該課程教學目標，教學效果明顯提高。

因各級學生人數相差較小，可使用折線圖來進行直觀對比分析，如圖7 所示，2016 級成績兩級分化現象嚴重；2017 級成績分布在60 分左右學生較多，但90～100 分明顯偏少，成績分布不均勻；2018 級學生成績相對穩定。從圖7 中可以看出2018 級學生在本實驗課程存在一定的退選率，體現了該課程學習的自愿性和靈活性。以上數據體現了此次課程考核難度適宜，學生對此次實驗課程積極性較高，分階段分目標依據數據考核也更有利于教師因材施教，能夠及時發現學生在實驗課程學習中的不足之處和課程設置中需要改進的地方。

3 結語

“應用電子技術”創新實驗選修課從解決電子技術課程知行合一問題的角度出發，設置教學實踐內容，依據考核數據對學生進行評估。通過此次考核數據的評價比較，更清晰地解了學生的實驗動手能力、創新實踐能力、交流合作能力。以4 個課程考核目標為標準，通過4 次答辯、提交的實物和設計說明書等指標進行數據考核評價，以不同級學生的考核數據進行評價分析，及時掌握學生在不同教學環節的進步和不足之處，從而有助于教師不斷對課程設置進行完善，有助于提高學生參與實踐環節的積極性且提高對課程設置的適應性，基于數據的“應用電子技術”創新實驗教學效果評價與比較是開展課程考核體系的建設思路，以學生能力培養為本位的評價比較體系，能夠帶動教學全過程跟蹤與探索，實現良好的教學效果。

圖6 總評成績百分比分布圖

圖7 總評成績對比圖