工程認(rèn)證背景下計算機(jī)類課程教考模式的探究與實(shí)踐

陳磊

摘要：工程教育專業(yè)認(rèn)證理念已深入學(xué)科專業(yè)的發(fā)展建設(shè)過程之中，甚至已融入于整個本科教育改革創(chuàng)新過程之中。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，將其理念與計算機(jī)類課程改革實(shí)踐相結(jié)合提升人才培養(yǎng)水平是當(dāng)下的一個新思路。本文在論述各類教考模式的基礎(chǔ)上，從考題形式與評價機(jī)制角度上探究新方法與新途徑，進(jìn)而更客觀地反饋教師的教與學(xué)生的學(xué)，也為課程內(nèi)容及授課模式的進(jìn)一步改進(jìn)指明方向。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證;成果導(dǎo)向理念;題集考題形式;量化教學(xué)反饋

0.引言

本科計算機(jī)類課程等理工科類課程相較于人文社科類課程天然地不具有生動性與具象性，且需要更高的抽象思維能力以及問題建模能力。有限的課程內(nèi)容與落后的實(shí)驗(yàn)環(huán)境限制了學(xué)生理解復(fù)雜項(xiàng)目的實(shí)踐場景，也剝奪了學(xué)生運(yùn)用最新工具的實(shí)踐機(jī)會。檢驗(yàn)理工科類學(xué)生所學(xué)課程相關(guān)知識的深度與廣度的有限手段也制約著教師授課方式與學(xué)生所學(xué)材料的提升與改進(jìn)。當(dāng)前工程教育專業(yè)認(rèn)證已稱為衡量專業(yè)發(fā)展水平的一個標(biāo)志，其內(nèi)涵與理念也為探索與研究計算機(jī)類課程教考模式提供了新思路。

工程教育專業(yè)認(rèn)證包含以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)性改進(jìn)三大理念，突出學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)三個維度的教學(xué)目標(biāo)，提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量。以學(xué)生為中心理念指出在教學(xué)過程中除了需要突出教師的作用，也更要激發(fā)學(xué)生興趣，鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的能力;成果導(dǎo)向理念指出在教學(xué)過程中設(shè)定課程目標(biāo)，強(qiáng)化探究過程;持續(xù)性改進(jìn)理念指出在評價反饋過程中采用多角度階段性的考評機(jī)制，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提升教師授課的針對性。下面將通過論述各類教考模式的內(nèi)涵，并從考題形式與評價機(jī)制兩方面探究與實(shí)踐相關(guān)模式。

1. 教考模式的探究

教考模式具體包含了教師的教授、學(xué)生的學(xué)習(xí)以及課程的考試等方面，是教學(xué)過程所依托的教學(xué)內(nèi)容組織與教學(xué)程序安排。

1.1 內(nèi)容形式多樣的教學(xué)

計算機(jī)類專業(yè)課程幾乎都包含了課程實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)或社會實(shí)踐，所以通常采用項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)管理方法。其通過設(shè)定項(xiàng)目需求目標(biāo)，學(xué)生自組團(tuán)隊分析目標(biāo)要求、解析目標(biāo)難點(diǎn)，再經(jīng)過教師引導(dǎo)監(jiān)督，最后通過報告會等形式展示項(xiàng)目成果與收獲。再者，基于講座、問題以及案例的教學(xué)模式，可以拓展學(xué)生學(xué)習(xí)的渠道、激發(fā)學(xué)生探索與思考、穩(wěn)固學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)。除此之外，線下線上混合教學(xué)模式可向網(wǎng)絡(luò)平臺提供多媒體資料，不僅便于師生互動，而且易于學(xué)生自學(xué)。教學(xué)過程中采用更為多樣的形式與更為豐富的內(nèi)容是教學(xué)模式改革過程中體現(xiàn)出的最主的特點(diǎn)。從另一方面來說，一味地強(qiáng)調(diào)“多樣”與“豐富”，將會壓縮課堂本身教學(xué)內(nèi)容，分散學(xué)生學(xué)習(xí)的專注度。

1.2 教考分離與教考合一

在本科教考實(shí)踐過程中，討論最多的是教考分離與教考合一。教考分離是指教授主體與出題主體不統(tǒng)一，教考合一則反之。教考合一是使用最為普遍的本科教考模式，既便于教師出題，又便于學(xué)生備考。教考分離將教學(xué)和考試分開，教授主題不參與出題。雖然兩種模式在實(shí)踐中都存在明顯的利弊問題，但是其目的都是在課程結(jié)課后通過考卷形式考查學(xué)生對相關(guān)課程內(nèi)容的理解與掌握情況。所以在教考分離或教考合一中，亟待解決的問題應(yīng)該是考卷的內(nèi)容與形式?？荚囶}型單一、試題過簡過難、考題重復(fù)率高等問題降低了考卷整體質(zhì)量，當(dāng)作為課程反饋評價過程中的原始材料，將不能體現(xiàn)其價值與效果。雖然通過構(gòu)建題集、試題組卷等方式可以彌補(bǔ)一些實(shí)踐問題，但是提升考卷整體質(zhì)量是刻不容緩的。

1.3 成果導(dǎo)向模式的教學(xué)

成果導(dǎo)向模式的教學(xué)并不是一個將知識教授給學(xué)生的單向過程，而是教與學(xué)相長的互相作用過程，此過程需反映知識學(xué)習(xí)增長與應(yīng)用能力提升的循序漸進(jìn)的過程。其主要有三大環(huán)節(jié)：預(yù)期產(chǎn)出、教學(xué)活動和結(jié)果評估。預(yù)期產(chǎn)出用來描述學(xué)生在規(guī)定的課程結(jié)束時預(yù)期達(dá)到的成果;教學(xué)活動的關(guān)鍵點(diǎn)在于教師想要學(xué)生學(xué)到什么，而不是教師怎么教，或者教什么;在評估環(huán)節(jié)，使用多種真實(shí)性的評估任務(wù)來進(jìn)行評價，并且鼓勵學(xué)生進(jìn)行自我反思。其次，要做好該模式的每個環(huán)節(jié)，可以利用反向設(shè)計原則進(jìn)行基于成果導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計，首先確定培養(yǎng)目標(biāo)，然后確定畢業(yè)要求，接著設(shè)置課程指標(biāo)，接著構(gòu)建課程體系，最后編寫教學(xué)大綱等?；诠こ探逃龑I(yè)認(rèn)證理念，此模式需貫穿于整個專業(yè)培養(yǎng)過程中。

2.考題形式的探究

雖然現(xiàn)有包括課程論文、實(shí)驗(yàn)報告、課堂練習(xí)、章節(jié)習(xí)題、簽到點(diǎn)名等多種過程性或形成性考核反饋方式，但是課程結(jié)束后最終的集中考試仍舊是一個完整教學(xué)過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，也確實(shí)能夠反映學(xué)生對本課程知識綜合掌握程度，且無論采用任意復(fù)雜的考評占比形式，期末考試的占比一般都不會少于50%。為了保證其反饋結(jié)果的有效性與真實(shí)性，下面將對具體的考題形式進(jìn)行進(jìn)一步的探究。

2.1 常用考題形式

課程最終的集中考試方式可分為筆試和機(jī)考，并且都具有開卷與閉卷之分。通常認(rèn)為開卷考試比閉卷考試的難度要更大。但考試題型一般都包括單選題、多選題、填空題、判斷題、簡答題、名詞解釋、論述題、計算題、連線題、排序題等。在一定程度上能檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)與教師所教的成果，但是仍舊不夠全面系統(tǒng)。布盧姆認(rèn)知分類法提供了一個檢驗(yàn)考題形式質(zhì)量的方法。布盧姆認(rèn)知分類法是在上個世紀(jì)50年代美國教育研究中心的本杰明·布魯姆教授提出的一個用于歸類不同學(xué)習(xí)程度的認(rèn)知框架。此框架將知識的認(rèn)知程度分為六個層次，自低至高依次是記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)新。記憶是指能回憶并復(fù)述基本的概念和事實(shí);理解是指能自我解釋、論述與比較相關(guān)概念與理論;應(yīng)用是指能利用所學(xué)知識解決新情況新問題;分析是指能連接不同知識建立相互聯(lián)接并解決復(fù)雜工程問題;評價是指能闡述觀點(diǎn)、指定方案、權(quán)衡利弊并作出決定;創(chuàng)新是指能產(chǎn)生新想法或做出原創(chuàng)性工作。針對本科計算機(jī)類課程集中考試，一般也只能反映前四個認(rèn)知層次。鑒于工程教育專業(yè)認(rèn)證理念對課程建設(shè)的要求，雖然常用考題也能在一定程度反映這些層次，但是仍舊有必要進(jìn)一步優(yōu)化考題表現(xiàn)形式，尤其是需要增加復(fù)雜工程類與綜合應(yīng)用類的考題，以便更科學(xué)地檢驗(yàn)學(xué)生的知識掌握情況。

2.2 開放可選形式

開放可選形式旨在權(quán)衡試卷總體容量與課程知識廣度的矛盾，以及試卷整體質(zhì)量與學(xué)生通過比率之間的矛盾。鑒于一份試卷的總體分值固定，且有限考試時間也限制學(xué)生答題數(shù)量，但是按照現(xiàn)有固定出卷模式，即所有學(xué)生完成統(tǒng)一的試題集，且無法涵蓋課程所有的知識點(diǎn)。高質(zhì)量試卷不應(yīng)該過難也不應(yīng)該過簡，因?yàn)槎紩绊懙綄W(xué)生通過比率，雖然通過比率高低不能直接反映教師的教授水平，但也間接地反映課程整體質(zhì)量。開放可選形式有利于解決這兩個矛盾。

為了設(shè)計這類開發(fā)可選形式的考卷，現(xiàn)分別以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程作為例子。假設(shè)此時卷面成績中N分可用于可選形式出題，并以解答題形式出現(xiàn)。假設(shè)此時令有n個知識點(diǎn)，每個知識點(diǎn)的難度由coefi進(jìn)行描述，且假設(shè)每個知識點(diǎn)僅出現(xiàn)一次，并記其分值為scorei。其中的i表示具體的某個知識點(diǎn)，取值范圍為1至n。按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程要求，適用于解答題出題形式的知識點(diǎn)、難度與分值假定如下圖所示：

此處，不討論題目中存在多個小題等細(xì)化情況。表1中知識點(diǎn)所對應(yīng)的難度與分值可根據(jù)具體題目進(jìn)行設(shè)置。按照開放可選形式的流程要求，首先僅知參考表1中前兩列的數(shù)據(jù)，那么此時已知n=9，還給定可用分值N=35，且設(shè)定限選題數(shù)為m=4，便可以通過下列式子獲取分值區(qū)間與指示信息：

Xmean=?N/m?

Xsigma= min（1+m， 1+?N mod m?）;

Y=?i（coefi·scorei）/n?;

那么，此時Xmean=8，Xsigma=4，Y=35。其中，Xmean指明了每個試題的基準(zhǔn)分值;Xsigma指明了試題分值參考偏移值;Y值是所有試題的加權(quán)平均值，其值最好與N值接近;m的取值最好使得Xmean≤9;本解答題要求學(xué)生最多可選題數(shù)為m個，所選總分值不超過k倍N，一般k取值為1.1或1.2。

以上僅是實(shí)踐中一個簡單例子。在開放可選形式下，雖然學(xué)生選作試題不能說明該生對其它知識點(diǎn)就已經(jīng)掌握扎實(shí)，更存在逃避不熟知識點(diǎn)的意圖，但是此形式可以平衡不同層次水平學(xué)生的能力，認(rèn)知水平高可選分值高的且能少做題，認(rèn)知水平低可選分值低的且可多做題，都能夠獲得較高的分?jǐn)?shù)，而且分值高的習(xí)題的得分率也比分值低的習(xí)題的得分率更低一些?；陂_放可選形式，可以通過知識點(diǎn)涵蓋廣度、知識點(diǎn)分值分布、知識點(diǎn)整潔平衡等角度進(jìn)一步優(yōu)化試卷內(nèi)容，還可以基于是否在課堂中講授過相關(guān)習(xí)題，適當(dāng)調(diào)低或調(diào)高的分值。本形式的也存在一個弊端，即改卷難度，在改卷時需要按照非線性的方式查找所選試題的答案。

2.3 主題場景形式

主題場景形式旨在提供具體案例場景并加強(qiáng)課程知識結(jié)構(gòu)，并主要從應(yīng)用與分析兩個角度考查學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的認(rèn)知深度?；谥黝}的形式側(cè)重于從課程知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)角度考察對一個問題以及其相關(guān)問題的理解。基于場景的形式側(cè)重于通過具體案例背景及任務(wù)需求的描述考查學(xué)生分析問題與制定方案的能力?；谥黝}場景形式的試卷中應(yīng)不包括客觀題，僅通過大題形式提供試題背景的完整描述并遞進(jìn)式拓展子問題內(nèi)容。下面以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程為例闡述主題場景形式考題的一般結(jié)構(gòu)與利弊。

01. 下述問題涉及網(wǎng)絡(luò)層及其功能：

a. 網(wǎng)絡(luò)層，也稱網(wǎng)際層，處于OSI模型的第三層，它提供相應(yīng)服務(wù)以供端系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。為了完成端到端的傳輸，網(wǎng)絡(luò)層采用了四個步驟：終端設(shè)備尋址、封裝、路由和解封裝。請分析一下各基本步驟的目的以及所涉及的具體工作流程。（8分）

b. 網(wǎng)際層協(xié)議具有如下特性：無連接傳輸模式、盡最大努力交付、介質(zhì)獨(dú)立;請簡要說明這些特性的具體含義。（6分）

c. 作圖描述了IPv4頭部格式，并解釋下列IPv4頭部字段的含義。（i）版本;（ii）區(qū)分服務(wù);（iii）生存時間;（iv）協(xié)議;（v）源地址;（vi）目的地址。（6分）

d. 相較于IPv4，請列出至少5個IPv6的優(yōu)勢。 （5分）

表2中給出了一個以網(wǎng)絡(luò)層為主題的考題。其中，第一小題考查網(wǎng)絡(luò)層報文交換的過程，第二小題考查網(wǎng)絡(luò)層主要特性的理解，第三小題考查報文格式與字段含義，第四部分比較IPv4與IPv6兩個標(biāo)準(zhǔn)。每個小題之間雖然無直接聯(lián)系，但是都處于網(wǎng)絡(luò)層知識背景中，更以遞進(jìn)式的問題設(shè)置方式引導(dǎo)考生回憶與思考整個網(wǎng)絡(luò)層的知識框架。

02. 信電綜合大學(xué)提供了信息技術(shù)與商業(yè)方面的兼讀制課程與全日制課程。目前，信電綜合大學(xué)正計劃部分搬遷至新校區(qū)，在這之前需要考慮如何部署新校區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。新的校區(qū)內(nèi)主要有三幢大樓。大樓A有一個專用設(shè)備室，里面有很多高性能的服務(wù)器。這些服務(wù)器能夠?yàn)閹熒峁┩饩W(wǎng)服務(wù)與校內(nèi)服務(wù)。大樓B有多個教師辦公室，且每個辦公桌都配備臺式機(jī)，需能連接網(wǎng)絡(luò)以及其它校區(qū)服務(wù)器。大樓A與大樓B之間通過地下通信管道進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。大樓C內(nèi)部有接待處、報告廳以及休息室，目前此大樓未通過任何通信線路與其它大樓進(jìn)行連接。其報告廳內(nèi)有一臺臺式機(jī)，并且學(xué)生習(xí)慣于在聽報告時通過筆記本記筆記或上網(wǎng)查資料。

a. 大樓A應(yīng)采用什么類型的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)安裝哪些設(shè)備？ （5分）

b. 大樓B應(yīng)采用什么類型的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)安裝哪些設(shè)備？ （5分）

c. 大樓C應(yīng)采用什么類型的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)安裝哪些設(shè)備？ （5分）

d. 應(yīng)采用哪類網(wǎng)絡(luò)連接將三幢大樓連接起來，且應(yīng)在哪里及如何部署新校區(qū)網(wǎng)絡(luò)？ （10分）

表3?一個基于場景形式的考題

表3中給出了一個以校園組網(wǎng)為場景的考題。本考題場景明確也較為開放，利用了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信知識、網(wǎng)絡(luò)工程布線等相關(guān)知識，且答案并不是唯一的。此時就需要學(xué)生綜合利用所學(xué)知識，指定完整的解決方案，滿足每幢大樓的網(wǎng)絡(luò)需求。

雖然以上兩個例子能感受到常用考題形式的影子，但是基于主題場景的考題形式提供了一個新的出題思路。在具體組卷時可設(shè)置每個題目25分（如表2與表3的分值總和），并可融合開放可選形式。

3.評價機(jī)制的探究

工程教育專業(yè)認(rèn)證中的持續(xù)改進(jìn)理念突出了反饋評價機(jī)制的必要性，而且需要將課程反饋評價機(jī)制貫穿于整個課程教學(xué)過程。除了可以通過平時課堂表現(xiàn)、雨課堂答題積分、學(xué)生提問的深度等方面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)，還需要一些能展現(xiàn)綜合能力的方式來反饋課程產(chǎn)出效果。雖然目前有很多過程性或形成性反饋評價機(jī)制，但是在確定具體使用哪些評價方法之前需要明確評價的目的與內(nèi)容。下面將闡述一些實(shí)用的反饋評價機(jī)制，并分析其在計算機(jī)類課程中使用方式，及其如何用于評價課程是否達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)。

3.1 基于團(tuán)隊項(xiàng)目

計算機(jī)類專業(yè)課程一般都會額外設(shè)置課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)或?qū)嵱?xùn)。時間充裕時可在完成基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)之上通過組建團(tuán)隊完成一個應(yīng)用項(xiàng)目，并通過團(tuán)隊報告會形式展示項(xiàng)目成果。無論是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)還是團(tuán)隊項(xiàng)目，為能有效地反饋課程產(chǎn)出效果，最主要的還是實(shí)驗(yàn)任務(wù)書與項(xiàng)目任務(wù)書的質(zhì)量。授課教師應(yīng)該提供與課程聯(lián)系非常緊密的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并全過程指導(dǎo)編寫、調(diào)試與運(yùn)行。在實(shí)踐中，任務(wù)書一般需要包含任務(wù)背景、任務(wù)目的、任務(wù)描述以及任務(wù)說明，還應(yīng)當(dāng)包括一些參考資料與網(wǎng)址鏈接?；趫F(tuán)隊項(xiàng)目的評價機(jī)制相較于其它日常評價措施更加綜合，而且能從學(xué)生的問題分析水平、語言表達(dá)水平、項(xiàng)目理解深度等側(cè)面評價學(xué)生是否完成課程能力培養(yǎng)目標(biāo)。但是此方法一般只能用于課程后期，即當(dāng)學(xué)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)知識后且掌握基本操作方法之后才能引入。

3.2 基于新型考題

本文已論述了開放可選形式與主題場景形式的新型考題形式。從這些考題得分情況與選題分布分析學(xué)生知識點(diǎn)掌握情況不失為一個新的評價方式。此方法能動態(tài)地分析學(xué)生對哪些知識掌握較為充分，哪些難點(diǎn)仍舊不熟悉。下面以某一學(xué)期的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程考試成績?yōu)槔治鼋獯痤}的得分情況與選題分布，并總結(jié)本課程的基本問題（樣本總數(shù)為 72）。

圖 1 中給出了針對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程考試中解答題的數(shù)據(jù)分布圖。解答題整體平均得分為28.68，整體得分率為 82%，處于中等難度水平。通過對數(shù)據(jù)分布分析，選題人數(shù)較多的是知識點(diǎn) 1、2、3 和 8;選題人數(shù)最少的是知識點(diǎn) 5;得分率較高的是知識點(diǎn) 1、2、3 以及 6 和 9;得分率較低的是難度最高的知識點(diǎn) 4 與 5。總體來說，學(xué)生對基礎(chǔ)知識點(diǎn)與課程后期學(xué)習(xí)的排序算法的掌握程度都較為扎實(shí)，但對于非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識的認(rèn)知程度較為薄弱。針對本課程，需要加強(qiáng)學(xué)生對復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解與應(yīng)用，并鍛煉學(xué)生抽象數(shù)據(jù)建模能力。

3.3 基于問卷調(diào)查

當(dāng)前多數(shù)高校本科生平時荒廢學(xué)業(yè)，寄希望期末突擊復(fù)習(xí)考個好成績，所以在課程教授過程中，學(xué)生一般都保持沉默，很難從學(xué)生群體中獲取有效的即時反饋意見。當(dāng)開放慕課討論區(qū)、公開詢問意見、部分學(xué)生交流等方式都無效的時候，可以采用匿名問卷調(diào)查方式即時獲得意見與建議。雖然回答問卷調(diào)查一般不需要占用太多時間，但是很多學(xué)生可能因?yàn)椴辉诤?、無用論等思想導(dǎo)致問卷結(jié)果也無法反饋真實(shí)想法，所以在創(chuàng)建問卷時可以考慮改變常用組卷模式，添加一些符合學(xué)生心態(tài)的選項(xiàng)與自我反饋評價的題目。

01. 您課后是否會自

學(xué)課本等相關(guān)課程資料？ 20. 您是否理解問卷內(nèi)的每個問題？自評反饋內(nèi)容的客觀度如何？

表 4 提供兩道可供參考的問卷題目形式。第 1 題中所有選項(xiàng)都基于學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際情況，貼近學(xué)生的真實(shí)大學(xué)學(xué)習(xí)與生活，能產(chǎn)生共鳴的題目會是學(xué)生回答問卷內(nèi)容時更加積極。一般設(shè)置問卷題目數(shù)量為 20 題，針對最后一題，其目的是為了讓學(xué)生自評所有反饋內(nèi)容，雖然也可能存在亂選情況，但是相比之下有利于刪選問卷樣本。

5.結(jié)語

本文從討論各類教考模式入手，汲取其內(nèi)涵與理念，分析其共性與不足，然后從考題形式與評價機(jī)制深入具體地評述了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，也提供了具體的參考案例。本文旨在基于現(xiàn)行常用方法與機(jī)制，探究與實(shí)踐新的改革路徑，為計算機(jī)類課程教學(xué)考評模式提供新思路與新方法。促使整個計算機(jī)類課程遵循工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，為培養(yǎng)高質(zhì)量人才提供保障。探索與實(shí)踐新型教學(xué)考評模式是一個永恒的話題，本文中的新方法與新思路仍舊需要在實(shí)踐中進(jìn)一步摸索與改進(jìn)。