計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程化管理策略研究

徐英慧，劉梅彥，周淑一

（北京信息科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京 100192）

0 引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校整個(gè)教學(xué)體系的重要組成部分，是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020 年）》中明確強(qiáng)調(diào)要強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。2017 年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，開拓了工程教育改革新路徑[1]。相對(duì)于傳統(tǒng)工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要的是具備更強(qiáng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國際競(jìng)爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才，而實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和競(jìng)爭力的培養(yǎng)則是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目標(biāo)。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程化管理的必要性

鑒于當(dāng)今社會(huì)對(duì)信息化人才的需求，高校對(duì)學(xué)生信息化素質(zhì)培養(yǎng)提出了更高要求。教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教育指導(dǎo)委員會(huì)針對(duì)計(jì)算機(jī)類公共基礎(chǔ)課程，于2015 年底制定了“寬專融”的課程體系，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，提升學(xué)生信息素養(yǎng)，具備利用計(jì)算機(jī)知識(shí)解決本專業(yè)問題的能力，促進(jìn)計(jì)算機(jī)與專業(yè)課程的融合。計(jì)算機(jī)類公共基礎(chǔ)課程包括大學(xué)計(jì)算機(jī)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用、多媒體技術(shù)及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用、電子商務(wù)等，該類課程具有實(shí)踐性強(qiáng)、覆蓋面廣、實(shí)用性高等特點(diǎn)[2]。該類課程通常包括理論講授和實(shí)驗(yàn)上機(jī)兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神以及檢驗(yàn)學(xué)生是否具有綜合運(yùn)用理論知識(shí)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。但目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還存在著一些普遍問題，如重理論輕實(shí)踐、內(nèi)容統(tǒng)一缺乏個(gè)性化、模式單一互動(dòng)少、考核看重結(jié)果流于形式等問題，大大削弱了實(shí)驗(yàn)教學(xué)所應(yīng)擔(dān)負(fù)的能力培養(yǎng)和素質(zhì)提升任務(wù)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)重在過程，通過實(shí)驗(yàn)操作提高實(shí)踐技能，通過不斷修正錯(cuò)誤提高學(xué)習(xí)能力，通過正面遇到的各種問題提高抗挫能力，通過團(tuán)隊(duì)合作培養(yǎng)協(xié)作精神。因此對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程的評(píng)價(jià)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)更加重要，更能真實(shí)反映實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，有利于正向激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)參與熱情。然而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施過程中，預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等硬指標(biāo)便于檢查，而過程化管理中的質(zhì)量要素卻很難管控，因此造成了在實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)中“重結(jié)果、輕過程”的現(xiàn)狀。2018 年8 月，教育部印發(fā)《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》，通知中對(duì)高校提出了“淘汰‘水課’、打造‘金課’”的口號(hào)，要求全面整頓本科教育教學(xué)秩序，切實(shí)加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程考核，加大過程考核成績?cè)谡n程總成績中的比重。對(duì)“金”課如何“金”考，提出了“多方位評(píng)價(jià)、多主體評(píng)價(jià)、多模塊評(píng)價(jià)”的指導(dǎo)意見。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，如何以實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，設(shè)置有效的評(píng)價(jià)策略，獲取有效的評(píng)價(jià)要素，打造高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，已經(jīng)成為當(dāng)前非常有必要也非常有意義的研究課題。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及問題分析

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校人才培養(yǎng)方面的重要作用不言而喻，但現(xiàn)實(shí)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)仍然存在許多不足之處亟待改進(jìn)。主要問題體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視程度不夠高，紀(jì)律松散，而教師輔導(dǎo)任務(wù)重，難以兼顧所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)；②實(shí)驗(yàn)內(nèi)容統(tǒng)一、缺乏個(gè)性化，導(dǎo)致學(xué)生“吃不飽”和“吃不了”現(xiàn)象并存，個(gè)性化教學(xué)需求突出；③師生互動(dòng)不足，實(shí)驗(yàn)結(jié)果反饋不夠及時(shí)和高效；④實(shí)驗(yàn)成績的評(píng)定重結(jié)果輕過程，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成績?cè)u(píng)定一般通過學(xué)生的考勤、預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方面給出，這些指標(biāo)只能反映學(xué)生是否完成，難以衡量完成的質(zhì)量。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的基本保證和重要途徑，重在培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐技能、科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)、主動(dòng)探索和實(shí)踐創(chuàng)新能力。雖然，大家都知道實(shí)驗(yàn)過程比實(shí)驗(yàn)結(jié)果更能反映學(xué)生的真實(shí)實(shí)踐能力，但實(shí)驗(yàn)過程的評(píng)價(jià)往往比實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)難以量化和掌控，因此重結(jié)果輕過程的現(xiàn)象非常常見，這就使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常出現(xiàn)走過場(chǎng)、效率低的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高[3]。以學(xué)生為中心的過程化實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系亟待完善和加強(qiáng)。

3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程化管理的具體措施

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高學(xué)生分析和解決問題能力、加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)意識(shí)和創(chuàng)新精神、培養(yǎng)學(xué)生具備嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)素養(yǎng)的重要育人環(huán)節(jié)。要達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的育人目標(biāo)，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展有效的過程化管理，實(shí)施積極的過程化評(píng)價(jià)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和參與熱情，真正體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課中過程重于結(jié)果的特點(diǎn)。

3.1 構(gòu)建利于自主學(xué)習(xí)的“線上+線下”開放實(shí)驗(yàn)環(huán)境

構(gòu)建自主開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，即充分利用實(shí)驗(yàn)室、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊設(shè)備等，構(gòu)建“線上+線下”相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生可以不受時(shí)空限制，營造開放自主的學(xué)習(xí)氛圍[4]。

“線下”環(huán)境包括課上和課下兩個(gè)方面。課上，明確“座位固定、手機(jī)入包”的實(shí)驗(yàn)課堂紀(jì)律。這項(xiàng)紀(jì)律基本杜絕了遲到早退現(xiàn)象，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和專注度，同時(shí)有利于教師掌握每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，記錄真實(shí)的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)。課下，為學(xué)生提供免費(fèi)開放的實(shí)驗(yàn)室機(jī)房，不僅拓展了課內(nèi)學(xué)時(shí)，也為學(xué)生提供了更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

“線上”指搭建網(wǎng)絡(luò)一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，構(gòu)建移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境。在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，集成了布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)、提供要點(diǎn)視頻講解和各類實(shí)驗(yàn)資源、提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)結(jié)果在線反饋、在線討論等功能。在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，除了布置和提交課內(nèi)實(shí)驗(yàn)任務(wù)以外，還為學(xué)生提供大量的擴(kuò)展學(xué)習(xí)資源，如教學(xué)PPT、電子書、知識(shí)點(diǎn)視頻、在線測(cè)試、在線刷題榜等。學(xué)生可以突破時(shí)空限制，有效激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生想學(xué)、愛學(xué)、有的學(xué)。

3.2 設(shè)置內(nèi)容分層、模式多樣的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的角度，提供基本實(shí)驗(yàn)和拓展實(shí)驗(yàn)。基本實(shí)驗(yàn)是必做內(nèi)容；拓展實(shí)驗(yàn)為選做內(nèi)容，供學(xué)有余力的同學(xué)完成。從而解決了學(xué)生“吃不飽”和“吃不了”共存的問題。

從實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降慕嵌?，?shí)施以獨(dú)立實(shí)驗(yàn)為主，輔以分組實(shí)驗(yàn)、互評(píng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽等多種形式并存，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力作為核心任務(wù)[5-6]。獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，即每個(gè)人的實(shí)驗(yàn)任務(wù)都需要自己獨(dú)立完成。獨(dú)立實(shí)驗(yàn)最能有效體現(xiàn)每個(gè)學(xué)生自身的實(shí)驗(yàn)水平，因此大部分實(shí)驗(yàn)任務(wù)以獨(dú)立實(shí)驗(yàn)為主。分組實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、互助互學(xué)的能力?；ピu(píng)實(shí)驗(yàn)，有利于提高學(xué)生參與活動(dòng)的積極性，通過制定合理的評(píng)分細(xì)則以及為不同評(píng)價(jià)主體設(shè)置不同的權(quán)重，以保證評(píng)價(jià)更合理、更客觀、更科學(xué)。實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣、激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)熱情非常有效的方式。本課程組組織的程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽已經(jīng)到第十屆了，學(xué)生參與熱情非常高，有些學(xué)生每年都來參加，已經(jīng)在學(xué)生群體中產(chǎn)生了積極影響。

3.3 依托網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展“線上+現(xiàn)下”相結(jié)合的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠有效提高實(shí)驗(yàn)效率[7]，尤其在以下方面收效明顯：①學(xué)生操作水平差異較大的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中常用軟件的使用。這類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就比較適合錄制視頻，讓學(xué)生自主選擇觀看，這樣不僅提高了實(shí)驗(yàn)效率，也有助于開展個(gè)性化學(xué)習(xí)和因材施教；②學(xué)生問題比較集中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程中編程環(huán)境的使用、程序的調(diào)試、循環(huán)嵌套等。這類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也適合錄制成視頻，這樣避免了教師在實(shí)驗(yàn)課上的反復(fù)講解，讓教師有更多精力關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化問題；③在線評(píng)價(jià)客觀而高效。對(duì)于客觀題及程序設(shè)計(jì)題目，平臺(tái)集成了在線判題功能，學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)作業(yè)后能夠立即得到反饋，有利于學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。另外通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行在線檢測(cè)，可以快速準(zhǔn)確地獲取學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。

3.4 實(shí)施過程化評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生自主性

過去實(shí)驗(yàn)成績一般以考勤、預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等作為主要評(píng)價(jià)依據(jù)，這些評(píng)價(jià)依據(jù)只看重結(jié)果，很難反應(yīng)學(xué)生實(shí)際參與實(shí)驗(yàn)的態(tài)度、水平和能力。學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績基本集中在80～100 分，只有個(gè)別缺勤多的考生成績明顯偏低。這種重結(jié)果輕過程的評(píng)價(jià)方式使部分學(xué)生出現(xiàn)態(tài)度不端正、渾水摸魚的現(xiàn)象，從而在很大程度上影響了實(shí)驗(yàn)課程在育人方面的重要作用。

公平、公正、積極的評(píng)價(jià)方法是最有效的激勵(lì)措施。以過程化考核代替結(jié)果式考核，探索切實(shí)能夠促進(jìn)學(xué)生參與度、提高自主學(xué)習(xí)動(dòng)力的過程化質(zhì)量要素，是過程化評(píng)價(jià)的總目標(biāo)。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中學(xué)生大量數(shù)據(jù)日志的分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在平臺(tái)上的活躍度與學(xué)生期末成績的相關(guān)性較吻合，如圖1 所示?；钴S度的計(jì)算方法是，首先通過日志文件獲取每位學(xué)生的訪問記錄，并統(tǒng)計(jì)每位學(xué)生的訪問次數(shù)；然后對(duì)個(gè)別訪問量過高或過低的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，再折合為百分制分?jǐn)?shù)，即得到活躍度值。

圖1 平臺(tái)訪問活躍度與期末成績的吻合情況

在改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)價(jià)策略中，除了將活躍度作為評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)外，同時(shí)注重學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，降低實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)結(jié)果所占的考核比例。改進(jìn)之前和改進(jìn)之后，實(shí)驗(yàn)成績的構(gòu)成比例分別見表1 和表2 。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果主要指實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況；實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)除課上表現(xiàn)外，還包括與老師、同學(xué)的互動(dòng)情況。

表1 改進(jìn)前實(shí)驗(yàn)成績構(gòu)成比例

表2 改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)成績構(gòu)成比例

按照表1 和表2 中的實(shí)驗(yàn)成績構(gòu)成比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成績、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)成績與期末成績的吻合度如圖2 所示。顯然，改進(jìn)后的評(píng)價(jià)策略能夠更加準(zhǔn)確地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果，有效激發(fā)了學(xué)生平臺(tái)活動(dòng)的參與度，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

4 過程化管理的滿意度調(diào)查

為了了解過程化管理改革在學(xué)生心目中的滿意度，課程結(jié)束后向?qū)W生做了匿名問卷調(diào)查。問卷題目是：“通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，你認(rèn)為哪些實(shí)驗(yàn)管理策略比較有效，你最大的收獲是什么？”隨后，收集整理了學(xué)生的問卷答案，并對(duì)關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻率進(jìn)行了排序，排除不能反映信息量的一些高頻詞，如“通過”“可以”等，然后針對(duì)出現(xiàn)頻率最高的前20 個(gè)關(guān)鍵詞制作了詞云圖，如圖3所示。

圖2 改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)成績、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成績與期末成績的吻合度

圖3 學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果反饋詞云圖

通過進(jìn)一步查看和分析學(xué)生對(duì)高頻詞內(nèi)容的描述，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)改進(jìn)后過程化管理方案的反饋總體是積極的，滿意度較高。比較集中的反饋內(nèi)容有：①通過實(shí)驗(yàn)課，幫助學(xué)生養(yǎng)成了利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、按時(shí)提交作業(yè)的主動(dòng)學(xué)習(xí)習(xí)慣；②網(wǎng)上作業(yè)系統(tǒng)的反饋功能讓學(xué)生能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、學(xué)習(xí)更加嚴(yán)謹(jǐn)；③有些基礎(chǔ)比較弱的學(xué)生認(rèn)為，網(wǎng)上視頻對(duì)他們幫助很大，提高了學(xué)習(xí)效率；④有學(xué)生反映最喜歡互評(píng)環(huán)節(jié)，在發(fā)現(xiàn)別人問題的同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的問題；⑤實(shí)驗(yàn)課固定座位很有效，感覺有老師無形的監(jiān)督；⑥有學(xué)生反映喜歡網(wǎng)上刷題，認(rèn)為排行榜功能很好。

5 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量是高校辦學(xué)水平和教育質(zhì)量的重要體現(xiàn)。實(shí)踐表明，基于過程化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理改革能夠改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效率，幫助學(xué)生培養(yǎng)積極、自主的學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生積極思考、主動(dòng)探索，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。教學(xué)改革是一項(xiàng)長期、不可中斷的工作，今后將進(jìn)一步探索各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)，切實(shí)使實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果服務(wù)于學(xué)生，不斷提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。