適合“計算方法”課程的考查課實驗評估探索

馮國虎 李興瑋 王茂松

(國防科技大學 智能科學學院,長沙 410073)

相對于考試課的閉卷考核,考查課考核方式通常采取提交大作業、機試等,更側重于動手操作,運用課程所學解決實際問題的能力。以“計算方法”為例,作為專業基礎課,培養目標是運用計算機求解專業問題數值解能力[1-2]。由于實際問題數值解人工求解計算量大,涉及公式多,閉卷考核受時間限制,側重于公式記憶和人工求解細致程度,難以反映學生學以致用的能力。為更好反映培養目標達成情況,國防科技大學從執行2017培養方案后,將“計算方法”課程的考核方式由考試改為考查,根據工程實際問題設置實驗題目,通過編程解決問題、效果分析的方式考核學生分析問題,選擇合適數值算法,根據實際情況改進算法的能力[3-4]。

1 實驗評估面臨的問題

相對閉卷考試,課內實驗的考核方式更受學生歡迎。學生花費更多時間、精力在課程內容的學習和運用上。然而,采取課內實驗后,出現了新問題。受時間限制,通常一次課(2學時)內需要完成課內實驗,學生花費大量時間用于程序編寫,算法實現,對實驗效果的評估分析停留在表面,流于形式。盡管要求學生課后進一步完善實驗效果評估,做好算法對比和改進,但真正做到的人數非常有限,實驗報告中關于效果評估、算法改進的內容不多。經過調研,發現既有客觀原因,也有主觀原因。客觀上同一學期(大二)學習課程數量多、壓力大,課后空余時間少。主觀上隨大流,應付了事。學生認為在規定時間內,完成實驗的主體要求,提交實驗報告就行,實驗報告打分差距不大,都能通過,懶得花時間探索與改進。最關鍵原因是缺乏激勵[5]。

2 應對措施

為增加激勵,采取以下主要措施:①形式上,將原有課內實驗,課后撰寫報告,規定時間內提交的安排改為提前布置,上課前完成實驗,課內匯報,匯報后一天內提交報告。②成績組成上,成績評定原本為實驗報告打分,改進后為實驗報告打分和互評打分兩部分加權求和。

為促進相互學習,集體協作,采取分組匯報,每組提交一份實驗報告。為明確分工,每次實驗內容切割成兩個部分。3人一組,組員1完成部分1,組員2完成部分2,組長負責實驗效果評估以及算法改進,制作匯報課件,匯報以及答疑。分組形式采取自由組合,為防止組內成員偷懶,每次實驗推薦1人作為組長,下次實驗組長輪換,促使各組員都認真參與。一組匯報結束后,其他組進行提問質疑,由匯報者(或組內成員)答疑,教師作為組織者,負責引導和點評。通過匯報-質疑-答疑,實現“自學習”和“互學習”,提升了學生對實驗內容的重視程度。根據各組匯報、答疑情況,由學生完成打分。

為避免互評打分時的人情分和主觀隨意,打分規則由具體分數改為排序形式,即每組對其他組匯報情況進行排序。如表1所示,第1組對其他組的排序為[0,1,2,3,4,7,6,5],即認為第2組最好(排序1),第3組次之(排序2),第6組最差(排序7);第2組對其他組的排序為[1,0,2,3,5,7,4,6],即認為第1組最好(排序1),第3組次之(排序2),第6組最差(排序7);依次類推。教師統計各組互評排序,累加得到各組互評排序數值,各組互評累加值從低往高排序,得到各組互評的最終排序,然后按排序賦值打分,采用百分制便于后續加權。

表1 2021年秋計算方法課程分組匯報互評排序與得分

以2021年秋季計算方法課程為例,該教學班學生25人,分成8組,每組3人(有一組4人)。互評最終排序第1打分100分,第2打分90分,依次類推,第7打分40分。有兩組并列第6,打分50分。具體互評情況如表1所示。

實驗報告每組提交一份,原則上由負責實驗效果評估、算法改進的學生撰寫,實驗報告成績作為組內成員的共同成績,依此督促組內協作、做好實驗效果評估以及報告撰寫工作。為避免實驗報告打分的主觀性,出題教師按實驗步驟制定詳細打分標準,課程組其他教師或助教對照打分標準,給各組實驗報告打分。實驗報告采取百分制。對得分90分以上和60分以下的實驗報告,出題教師進行復核,避免打分出錯。

實驗最終成績由互評得分和實驗報告得分加權組成,根據課程實際情況確定具體權重。以2021秋計算方法教學班為例,互評占20%,實驗報告占80%。

對于分組排序,可以編寫程序,輸入各組互評排序,輸出互評得分。實驗匯報后收集各組打分表,現場運行程序,宣布互評前3名的小組,方便課后組內相互學習。

3 實際效果

課內實驗采取分組匯報和互評+實驗報告加權打分后,取得了明顯效果,主要體現在:①提高了效率,從最初布置到課內匯報到最終提交,總體時間比之前大幅縮短。之前課內實驗后1周內提交,采取分組匯報后,匯報后一天內提交。②提高了實驗報告質量,由于互評排序激勵,學生分組研討,集體協作,加強了對實驗效果評估和算法改進的重視程度,報告質量有明顯提高。由之前少部分做得好,大部分一般,變成少部分優異,大部分做得好。為應對匯報時其他組的質疑,學生不得不花更多時間、精力完善實驗,加強了實驗研討與效果評估分析的深度,在匯報時展示了優異的表現:在完成標準答案基礎上,提出了比標準答案更優的解,開拓了實驗出題思路,為教學相長提供了素材。

通過質疑和答疑環節,增強了學生自我學習,相互學習,整體學習效果有明顯提升。對比2021年春季和秋季計算方法兩個教學班,春季教學班未采用分組,秋季教學班采用分組,相同實驗題目,采用分組后,平均成績提高由74.6分提高至83.5分。如表2和表3對比所示,優良率明顯提升(由48.9%提升至64%),不及格率大幅降低(由21.3%降低至0%)。

圖1 教學效果對比

表2 2021年秋計算方法課程實驗成績分布(采用分組)

表3 2021年春計算方法實驗成績分布(非采用分組)

4 結語

實驗采取自由分組,課前實驗,課內匯報,互評排序和實驗報告打分加權的模式取得了明顯效果:①提高了實驗效率,縮短了提交實驗報告時間;②提升了學習效果,通過匯報、答疑、互評,激勵學生自主學習,集體協作。

不足之處如下:①組內成員共享成績的合理性有待商榷。課程只有兩次實驗,3人一組,每次實驗輪換匯報,仍然有1人未匯報,存在偷懶的漏洞。如何考核組內每名學生是否都積極參與,有待調研和探索,下一步探索分模塊給分,組長取兩者最高分的措施。②分組匯報適合于小班教學,學生人數30人之內比較合適。受主觀判斷和記憶因素限制,當分組超過10組后,互評排序難以反映實際情況。對于大班教學(學生人數超過30人),應探索更有效的方式。擬采取措施是,每次實驗力爭匯報一半組,下一次實驗剩余組匯報,爭取兩次實驗讓所有組都匯報一次。如人數約60人,分成20組,2次實驗,則每次實驗匯報10組。