新質(zhì)生成力背景下程序設(shè)計(jì)能力評價(jià)體系及可視化研究

摘要：針對目前評價(jià)方案單一的問題，本文提出了新質(zhì)生產(chǎn)力背景下程序設(shè)計(jì)能力評價(jià)體系，同時文章運(yùn)用雷達(dá)圖、熱力圖和層疊面積圖等可視化工具，從個人能力、多人對比和個人進(jìn)度三個維度進(jìn)行展示程序設(shè)計(jì)能力，為了驗(yàn)證評價(jià)系統(tǒng)的有效性本文開發(fā)了基于MVC的程序設(shè)計(jì)能力評價(jià)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了評價(jià)過程的自動化和智能化，并通過2022學(xué)年和2023學(xué)年的實(shí)踐說明了評價(jià)體系的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)能力評價(jià);新質(zhì)生產(chǎn)力；評價(jià)體系；可視化；MVC；能力評估系統(tǒng)

中圖分類號：TP311" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）08-0054-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識碼（OSID）

0 引言

發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力是推動高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)在要求和著力點(diǎn)。對新質(zhì)生產(chǎn)力進(jìn)行測度和分析，不僅有利于了解其發(fā)展?fàn)顩r，還能為提高各地區(qū)新質(zhì)生產(chǎn)力水平和推動經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供借鑒思路[1]。

教育作為新質(zhì)生產(chǎn)力的重要支撐，需要不斷改革和創(chuàng)新，特別是高等教育的擴(kuò)優(yōu)提質(zhì)，才能培養(yǎng)出適應(yīng)和引領(lǐng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的人才。

當(dāng)前，我國教育在培養(yǎng)創(chuàng)新人才和助力科技創(chuàng)新方面等仍面臨諸多挑戰(zhàn)和困境。解決高等教育、職業(yè)教育人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展“供需錯位”矛盾，需要通過教育改革，提升教育水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量，特別是將能力評估體系與企業(yè)用人需求相結(jié)合，以更好地服務(wù)于新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展”。

程序設(shè)計(jì)能力是推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的重要基礎(chǔ)，對促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提升創(chuàng)新能力，推動社會進(jìn)步具有重要作用。

程序設(shè)計(jì)類課程通過培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、邏輯思維、問題分析和解決能力，以及適應(yīng)新技術(shù)的能力，為新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這些技能不僅對于信息技術(shù)行業(yè)至關(guān)重要，也對于推動其他行業(yè)的創(chuàng)新和生產(chǎn)力提升具有重要意義。

程序設(shè)計(jì)技能包括知識獲取能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等，現(xiàn)有的以考試成績?yōu)橹鞯哪芰υu估方式片面性強(qiáng)、直觀度低，缺少全面展示學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力狀況和發(fā)展路徑的機(jī)制，難以讓老師因材施教[2]。因此，研究如何對學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力和發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行合理評價(jià)，并以可視化的方式展現(xiàn)是非常有意義的。

在大數(shù)據(jù)、可視化等先進(jìn)技術(shù)的推動下，教育評價(jià)體系正經(jīng)歷著從依賴經(jīng)驗(yàn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動的轉(zhuǎn)變，同時，評估過程也變得更加直觀和清晰。這些技術(shù)的進(jìn)步為教學(xué)評價(jià)、能力評估和學(xué)習(xí)分析提供了新的機(jī)制，使得對教學(xué)過程和結(jié)果的跟蹤、關(guān)注和評價(jià)變得更加科學(xué)和精確。

利用大數(shù)據(jù)和可視化技術(shù)，可以更有效地提升對學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力評估的準(zhǔn)確性和展示效果，為這類課程的教學(xué)改革提供了直接、客觀和精確的依據(jù)。

本文中根據(jù)新質(zhì)生產(chǎn)力要求構(gòu)建了一個程序設(shè)計(jì)能力評價(jià)的指標(biāo)體系，并采用育人雷達(dá)圖、增值發(fā)展折線圖和尾部群體異常等進(jìn)行了可視化。

1 新質(zhì)生產(chǎn)力背景下程序設(shè)計(jì)能力評價(jià)體系

在新質(zhì)生產(chǎn)力背景下，企業(yè)對大學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力要求與學(xué)校教育遵從的國家和社會要求有所不同。學(xué)校教育更側(cè)重基礎(chǔ)理論的教授和基本技能的培養(yǎng)，而企業(yè)則更加注重實(shí)際應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和快速適應(yīng)變化的能力，主要包括如圖1所示六大能力。

1） 實(shí)際應(yīng)用能力：企業(yè)通常要求應(yīng)聘者具備將理論知識轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的能力。這包括熟練使用編程語言進(jìn)行軟件開發(fā)、理解并應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，以及在項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)特定的功能。

2） 創(chuàng)新能力：在新質(zhì)生產(chǎn)力的推動下，企業(yè)非常重視員工的創(chuàng)新思維和能力。這不僅包括開發(fā)新的程序設(shè)計(jì)方法，也包括優(yōu)化現(xiàn)有流程和產(chǎn)品，以提高效率和用戶體驗(yàn)。

3） 快速適應(yīng)變化的能力：技術(shù)迭代迅速，企業(yè)需要員工能夠快速學(xué)習(xí)新技術(shù)、新工具，并將其應(yīng)用于工作中。這要求在程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過程中不僅要掌握當(dāng)前流行的技術(shù)，還要具備持續(xù)學(xué)習(xí)和自我更新的能力。

4） 團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力：企業(yè)中的程序設(shè)計(jì)工作需要團(tuán)隊(duì)緊密合作，因此溝通和協(xié)作能力也至關(guān)重要。

5） 項(xiàng)目管理和領(lǐng)導(dǎo)能力：對于更高層次的職位，如項(xiàng)目經(jīng)理或技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)，企業(yè)會要求具備項(xiàng)目管理和領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的能力。這涉及項(xiàng)目規(guī)劃、時間管理、資源協(xié)調(diào)以及團(tuán)隊(duì)激勵等方面的能力。

6） 新技術(shù)的敏感度和學(xué)習(xí)能力：新質(zhì)生產(chǎn)力背景下，新技術(shù)層出不窮，企業(yè)需要員工能夠快速掌握和應(yīng)用這些新技術(shù)，以保持企業(yè)的競爭力。

對學(xué)生這些能力的評估有基于專家的方法（如專家調(diào)查法、集體判定法） 、層次分析法、權(quán)重賦值法和德爾菲法。同時對于中學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，CCF建立了通過競賽成績和積分來評定學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力等級的方法。

本文以德爾菲法為基礎(chǔ)同時綜合各種評價(jià)方法優(yōu)勢構(gòu)建程序設(shè)計(jì)能力評價(jià)體系，具體表示為Cap={專業(yè)能力，實(shí)踐動手能力，創(chuàng)新能力，學(xué)習(xí)主動性能力}。

專業(yè)能力為程序設(shè)計(jì)類課程的掌握情況，具體計(jì)算方法為：專業(yè)能力=∑程序設(shè)計(jì)類課程各科學(xué)分×各科考試成績/∑各科考試成績。

實(shí)踐動手能力為上機(jī)實(shí)驗(yàn)成績和各平臺程序設(shè)計(jì)類競賽成績的排名的加權(quán)，具體計(jì)算方法為：實(shí)踐動手能力=λ1×實(shí)驗(yàn)成績+λ2×競賽的排名，其中λ為權(quán)重系數(shù)，競賽因?yàn)槊總€比賽的難度和分?jǐn)?shù)不同所以采用排名折算的方法。

創(chuàng)新能力為參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、發(fā)表軟件著作權(quán)等，其中軟著一項(xiàng)算5分，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽省級團(tuán)隊(duì)各成員10分、校級團(tuán)隊(duì)各成員5分。

學(xué)習(xí)主動性能力是考核學(xué)生對新技術(shù)的敏感度和自我學(xué)習(xí)能力，通過技術(shù)沙龍分享等方式評價(jià)，沙龍分享1次為5分，參加沙龍1次為1分。

以上這些能力從不同角度評估的學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力，但是缺乏從全局動態(tài)的角度來評價(jià)學(xué)生的能力變化情況，本文采用進(jìn)步系數(shù)法來衡量這種變化。

進(jìn)步系數(shù)法通過計(jì)算學(xué)生在兩次評價(jià)間的進(jìn)步系數(shù)來衡量學(xué)生的進(jìn)步。這種方法不僅適用于個體學(xué)生的評價(jià)，也可以用于評價(jià)小組合作學(xué)習(xí)的進(jìn)步。本文以一名學(xué)生為例來說明進(jìn)步系數(shù)的構(gòu)建：

某一名學(xué)生的學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)類課程成績數(shù)據(jù)，在第一次考試中排名為20，第二次考試中排名為15。根據(jù)進(jìn)步系數(shù)的計(jì)算公式，如果設(shè)上一次成績名次為M，下一次成績名次N，進(jìn)步系數(shù)為P，那么P=[M-N+1（M+N）/2]，通過這種方法，教師可以更公平地評價(jià)每個學(xué)生的進(jìn)步，因?yàn)檫@種方法考慮了每個學(xué)生的起始點(diǎn)和進(jìn)步的相對大小，而不是僅僅看最終的考試成績。在實(shí)踐中，進(jìn)步系數(shù)法的設(shè)計(jì)理念體現(xiàn)了對學(xué)生差異的包容性，通過關(guān)注學(xué)生的成長發(fā)展，促進(jìn)了學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。

2 評估分析及可視化

程序設(shè)計(jì)能力評估，不能僅僅依靠表格的方式進(jìn)行展現(xiàn)，既不直觀也很難體現(xiàn)出隨時序變化情況。

在評估學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力時，采用多個維度可以更全面地了解學(xué)生的技能水平和進(jìn)步情況，如表1所示。

雷達(dá)圖是一種多維數(shù)據(jù)可視化工具，它通過從中心點(diǎn)向外延伸的軸來展示個體在多個變量上的表現(xiàn)，將圖形與數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過數(shù)據(jù)非線性變換提取雷達(dá)圖的特征量，采用綜合評價(jià)函 數(shù)計(jì)算評價(jià)函數(shù)值，適合用于評估和比較學(xué)生在多個能力維度上的發(fā)展情況，能夠直觀地揭示學(xué)生的強(qiáng)項(xiàng)和待提升領(lǐng)域，如圖2所示。

從圖2中可以看出2022013210這位同學(xué)各方面都處在一般狀態(tài)，而20222013308這位同學(xué)在實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力上很強(qiáng)但是在專業(yè)能力上需要進(jìn)一步提升。

熱力圖是一種數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，它通過顏色的變化來表示數(shù)據(jù)的大小或密度，通常在二維平面上展示，適合用于多人能力對比的原因在于它能夠直觀地展示大量數(shù)據(jù)的分布和比較，使得個體間的能力差異和整體的趨勢一目了然，便于快速識別和分析團(tuán)隊(duì)或群體中各成員在不同能力維度上的表現(xiàn)和強(qiáng)弱項(xiàng)，如圖3所示。

從圖3中可以直觀的看出各學(xué)員各能力方面在組內(nèi)的位置，如2022203308各方面都比較突出，在專業(yè)能力方面20222013224比較突出，20222013210在各方面都比較偏弱。

層疊面積圖是一種數(shù)據(jù)可視化工具，它通過將不同類別的數(shù)據(jù)用顏色區(qū)分并堆疊在一起的方式，展示各個類別隨時間變化的累積效果，適合用于個人按時序能力變化的原因在于它能夠清晰地追蹤和展示個人在不同技能或領(lǐng)域上隨時間的進(jìn)展和趨勢，同時也可以直觀地比較不同時間段內(nèi)各個能力的發(fā)展速度和相對重要性，有助于個人或教師進(jìn)行歷史表現(xiàn)的回顧和未來規(guī)劃的制定，如圖4所示。

從圖4中可以看出，這位同學(xué)各能力在兩年的學(xué)習(xí)中都有不同程度的提升，特別是在實(shí)踐動手能力方面。

3 實(shí)踐與討論

2022年初程序設(shè)計(jì)類課程教師成立課題組，著手研究能力評價(jià)指標(biāo)評價(jià)體系，并從2022年新生入學(xué)開始對所在軟件專業(yè)的高職學(xué)生進(jìn)行指標(biāo)評估并計(jì)算，同時開發(fā)了相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過收集程序設(shè)計(jì)類課程的各階段能力數(shù)據(jù)、處理和分析學(xué)生在各項(xiàng)指標(biāo)上的表現(xiàn)數(shù)據(jù)，使得教師能夠及時了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展，并據(jù)此調(diào)整教學(xué)策略。

課題組開發(fā)了基于MVC的程序設(shè)計(jì)能力評價(jià)系統(tǒng)，包括權(quán)限管理，學(xué)生管理、成績導(dǎo)入、能力評價(jià)推理以及能力多維展示等各模塊組成。

1） 權(quán)限管理模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的訪問控制，確保用戶根據(jù)其角色和權(quán)限進(jìn)行相應(yīng)的操作。這包括用戶角色的創(chuàng)建、權(quán)限的分配以及訪問權(quán)限的驗(yàn)證等功能。

2） 學(xué)生管理模塊：涉及學(xué)生的個人信息管理，如錄入、查詢、修改和刪除學(xué)生信息。

3） 成績導(dǎo)入模塊：允許教師或管理員批量導(dǎo)入或手動輸入學(xué)生的成績數(shù)據(jù)。

4） 能力評價(jià)推理模塊：基于預(yù)設(shè)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和算法，對學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力進(jìn)行評估和推理。

5） 能力多維展示模塊：利用圖表、圖形和其他視覺元素，如雷達(dá)圖、熱力圖或堆疊面積圖，直觀展示學(xué)生的能力評估結(jié)果。這種多維數(shù)據(jù)可視化方法有助于學(xué)生、教師和管理員更直觀地理解學(xué)生的能力水平和進(jìn)步趨勢。經(jīng)過初步運(yùn)行受到了任課教師和學(xué)生的一致好評。

4 結(jié)論

本文針對新質(zhì)生產(chǎn)力對培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的要求，針對當(dāng)前教育體系中對學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)與企業(yè)實(shí)際需求之間的差異，以及現(xiàn)有評價(jià)方式的局限性，提出了一種全新的評價(jià)體系。該體系以德爾菲法為基礎(chǔ)，結(jié)合多種評價(jià)方法的優(yōu)勢，全面評價(jià)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力。評價(jià)體系從專業(yè)能力、實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)主動性等五個方面進(jìn)行綜合評價(jià)，以適應(yīng)新質(zhì)生產(chǎn)力對創(chuàng)新和實(shí)踐能力的培養(yǎng)要求。

為了更直觀地展現(xiàn)評價(jià)結(jié)果，本文采用了雷達(dá)圖、熱力圖和層疊面積圖三種可視化工具，分別從個人能力、多人對比和個人進(jìn)度三個維度進(jìn)行展示。雷達(dá)圖能夠全面展示個體在多個評價(jià)維度上的表現(xiàn)，熱力圖適合于展示大量數(shù)據(jù)的分布和比較，而層疊面積圖則能夠清晰地展示個體在時間線上的能力變化。

此外，本文還使用Java開發(fā)了相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，將評價(jià)體系和可視化工具集成到一個平臺上，實(shí)現(xiàn)了評價(jià)過程的自動化和智能化。通過2022學(xué)年和2023學(xué)年的實(shí)踐應(yīng)用，該系統(tǒng)顯示出了良好的效果。未來，課題組計(jì)劃在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，根據(jù)反饋和實(shí)際需求，進(jìn)一步優(yōu)化評價(jià)指標(biāo)，以提高評價(jià)體系的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

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【通聯(lián)編輯：王 力】