工程教育下人才培養課程評價方式改革

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摘要：高校本科計算機專業面向工程教育認證的人才培養方式方法隨著信息化教學方式的快速發展需持續改進。為實現“以學生為中心”的宗旨和“重視能力培養”的目的，以及面對疫情等特殊時期的沖擊，本文提出“整體觀教學、開放式考題、階梯式考核”的課程評價模式。該評價模式在數據庫原理課程實施的考核效果顯示，該課程評價模式注重各個教學環節的貫通，對培養學生工程能力非常有益，考核結果能夠體現培養學生工程能力的效果。

關鍵詞：工程教育認證；人才培養；課程評價；計算機專業；數據庫原理

0引言

MOOC（MassiveOpenOnlineCourses，慕課）和SPOC（SmallPrivateOnlineCourse，小規模限制性在線課程）等新型的教學模式出現，使得教學整體觀和過程性考核在培養學生工程能力方面的作用越來越明顯，也為課程的評價方式提出了新要求。

1面向計算機工程教育認證的人才培養特點

工程教育認證是國際通行的工程教育質量保證制度，對我國工程性人才與國際市場接軌具有重要的參考依據。面向工程教育認證和新工科教育趨勢，計算機科學與技術專業的人才培養需遵循OBE[1]（Outcome-BasedEducation）理念，即目標導向教育，組織制訂、實施以目標為導向的人才培養體系，從而在教學管理、教育教學方式方法等方面持續改革[2]。具體體現在課程目標從“講授知識”轉變為“培養能力”[3]、授課方式從“講授灌輸”到“多方式結合的知識引導”、知識體系從“課程構建”到“學科構建”等方面。這就要求教師從傳統講臺走下來，將教學融入到學生學習的各個環節，以能力培養為導向，將單純的講授知識轉變為“以學生為中心”的知識、方法、技術相結合的工程實踐能力的提升性培養。此外，隨著國家對“金課”建設的大力推進，增加學生思考與討論環節、重視設計創新和思維表現，已成為“以學生為中心”的授課方式的集中體現。

2計算機專業課程考核（評價）方式要與教學改革相適應

我校計算機科學與技術專業是國家級特色專業，并于2017年11月接受了全國工程教育專業認證。我校計算機專業憑借信息類專業優勢，在線上課程建設、線上線下教學資源融合、教學方式方法改革等方面，做了大量的嘗試與研究。通過推進在線開放課程、微課的開發與應用，加強現代信息技術和教育教學的深度融合，在“計算機組成原理”、“計算機網絡”、“數據庫原理”多門課程中實踐，充分利用視頻資源，通過“課前預習-課堂學習-課下復習”三個階段扎實掌握各教學重點、難點，結合“課堂練習-階段測驗-工程訓練-期末測評”等環節，初步形成了面向工程認證人才培養的、基于CDIO[4]（Conceive-Design-Implement-Operate）理念的線上線下混合式教學模式。2020年年初我國爆發了疫情，此次疫情對高校教學方式的沖擊巨大，極快地推進了線上教學的發展。新的教學模式采用線上線下混合教學，強調創新思維和能力的培養[5]，所以，課程評價方法中須考慮如下問題：⑴如何體現對能力培養效果的評價；⑵對知識的掌握如何“抓”、怎么“放”；⑶如何避免在線考試的試卷雷同情況。這三個問題尖銳且急待解決，對推動工科類人才培養有非常積極的意義，研究意義較高。

3基于“整體觀教學、開放式考題、階梯式考核”的課程評價模式

通過研究課程評價過程中的三個亟待解決的問題，可以發現三個問題不是孤立存在的，它們之間的相互依存關系突出。對于一線教學工作者來說，我們不能像在線開放課程網站或在線考試網站的開發者那樣單純地考慮避免試卷雷同的問題，而更需要在考核的過程中重視對能力培養效果的評價。這樣一來，對學生的考核就不能僅停留在例如“防止考生手機切屏”等通過身份認證、全程監控、行為分析來規避考生作弊的方式，這種解決問題的方法不僅費時費力，而且從心理健康發展角度對建立師生間的信任聯系無益，甚至會阻礙教學的持續性開展。因此，我們提出了基于“整體觀教學、開放式考題、階梯式考核”的課程評價模式，從教學知識點架構、考題內容與結構、考核層次與過程三個方面優化教學過程、拓寬課程評價范圍。本文以我校計算機專業的“數據庫原理”課程為例介紹該課程評價模式。⑴整體觀教學“數據庫原理”這門課知識面比較寬泛，涉及了關系代數、謂詞演算、關系數據理論等與數學理論基礎相關的內容，還涉及了數據庫安全性、完整性、數據庫設計等工程設計方面的原理知識，還包括SQL語句、數據庫編程、查詢優化、數據庫恢復技術、并發控制等工程應用方面的技術。而且知識點很瑣碎，從整體上比較難把握重點難點，學生不容易將整個課程內容串聯、構建知識體系。為此，在建設在線開放課程之初，教學團隊重新梳理了課程體系結構中的各個部分，打通各部分關節，以“數據庫設計”為突破口，圍繞“工程設計原理”，打造具有“知識傳遞”模式的新的知識框架結構。圖1展示了這種重視知識貫通與融合的知識框架結構。此外，結合在線課程視頻，“數據庫原理”課程的講授被分為了三個授課層次：分析數據表象→討論現實意義→理解數據內部聯系及數據依賴原理，三個層次依次遞進，可達到從工程技術到工程設計原理再到數學基礎三個方面知識的融會貫通。圖2為三個授課層級的遞進關系。最為理想的狀態是通過實驗分析數據表象，進而討論數據表象展現的現實意義，最后要落腳到對“數據內部聯系及數據依賴原理”的理解上。為此，團隊將在線課程中的SQLServer無聲演示視頻嵌入ppt課件作為一種改進的短視頻演示教學方式，結合課堂面授與視頻演示的優點，通過視頻演示及數據表象分析使學生認識到表象背后的現實意義并深入理解數據依賴原理，從而極大融合各個教學層次、更快達到教學目標。⑵開放式考題一般意義的開放性考題大多集中在“對課程的整體認識”、“對某個應用環境的問題解決方案設計”等，題目設置較大，所占分值較多。但對于面向工程認證人才培養的需求，這種考題設置顯然對知識與能力的覆蓋范圍不能達到評價培養效果的目的。因此，開放性考題的設置思路需要放寬，單獨的大問題要開放，小問題也可以開放，或者分析題中的一部分也可以開放。比如，“數據庫原理”課程中的以下幾種開放性考題形式。根據需求完成數據庫設計根據需求完成數據庫設計：要求畫出ER模型完成概念結構設計（能力評價），將概念結構轉換為邏輯結構（知識點評價），根據應用環境提出查詢條件和查詢頻率需求，并據此設計索引（開放性考題，能力及知識點綜合評價）。數據庫完整性破壞分析數據庫完整性破壞分析：給出一個數據庫操縱錯誤提示，分析該操縱破壞了哪種數據庫完整性規則（知識點評價），根據應用環境提出合理的違約處理方案（開放性考題，能力及知識點綜合評價），并根據該方案定義數據完整性（開放性考題，知識點評價）。按要求寫清設計需求按要求寫清設計需求，并用SQL語句實現語句實現：給出一個設計框架，如分組視圖、自然連接查詢等，要求使用到having子句、聚集函數、結果排序等（開放性考題，能力及知識點綜合評價）。以上是“數據庫原理”課程常用的三種開放性考題形式，考查學生在具體應用環境下靈活掌握知識點的能力，可以看出，題目設置不一定是大題，與其他知識點之間有緊密聯系，小題目之間的延續性也比較強，能夠反應出應試者對知識點的工程應用能力，同時也很大限度地避免了雷同試卷的產生，不僅適用于線下考核，也可用于特殊時期在線考試。⑶階梯式考核單純的試卷，無法評價課程對學生的能力培養效果，基于在線開放課程和混合式課堂的便利條件，教師完全有條件對學生進行過程性考核。例如“數據庫原理”課程將該過程性考核具體為：線下課堂的在線考勤、在線測驗、在線提問、當堂討論、翻轉課堂，課外在線測驗、討論及互評、調研報告，線下實驗鞏固，期末考試。該階梯式考核方式貫穿整個教學過程，評價形式多種多樣，評價內容從注重知識點掌握的評價漸漸過度到對能力培養效果的評價，從基礎到能力提升再到基于具體應用環境的靈活運用，評價內容和評價方式也呈階梯式發展。

4評價方式改革效果

2020年下半年，在我校計算機專業的“數據庫原理”課程實施了基于“整體觀教學、開放式考題、階梯式考核”的課程評價模式。從總評成績來看，正態性分布明顯且高分占比不低，說明整體觀教學和階梯式考核效果明顯，但試卷成績存在一定的兩極分化的問題，最高分96分與最低分2分的差距在之前的考試中從未出現過，除了部分學生還未適應開放性考題的考核方式的原因之外，題目的靈活度使得靠死背知識點的學生難以及格，這在一定程度上也反映出開放性考題對培養學生工程能力的效果正在顯現。所以，接下來需要在保持評價模式基本框架不變的情況下，優化、細化各個評價層次的評價方式方法，并幫助學生適應評價方式的轉變，以期從各個方面使學生的工程能力得到充分培養。

參考文獻:

[1]顧佩華,胡文龍,林鵬等.基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式:汕頭大學的實踐與探索[J].高等工程教育研究,2014.1:27-37

[2]陸鑫.OBE工程教育模式下課程教學設計研究[J].計算機教育,2017.10:135-139

[3]林鵬,嚴茂紅,胡文龍.基于學習結果的工科探究式教學的評估策略與方法[J].高等工程教育研究,2016.3:175-180

[4]顧佩華,包能勝,康全禮,陸小華,熊光晶,林鵬,陳嚴.CDIO在中國(上)[J].高等工程教育研究,2012.3:24-40

[5]張元,熊風光,況立群.“新工科”計算機專業學位研究生培養質量評價體系改革[J].計算機時代,2020.11:113-116

作者:楊春蕾 鄭瑞娟 劉勇 鄭林濤 張明川 劉中華 單位:河南科技大學信息工程學院