正反馈评分模式在课程过程考核中的创新运用

刘 愈， 应 俊， 张承畅

(重庆邮电大学 光电工程学院， 重庆 400065)

0 引 言

2013年以来习近平总书记在多次重要会议上强调“创新驱动实质上是人才驱动”，指出了创新性人才在创新驱动发展战略中的重要地位，因此为满足建设创新性社会的需要，培养出创新性人才成为了普通高等院校在新时代下的重要任务。由于传统的“重知识轻素质”的教学管理制度和“重考试轻过程”的教学考核手段已经严重地阻碍了对创新人才的培养，因此随着社会发展而不断改变教学思维和方法手段也成为当下高校教学行为中的新常态[1-4]。

近年来，我校在重视理论教学的同时，也越来越重视实验实践教学。基于实践教学是人才培养的重要环节，是融合理论知识和工程应用技能的重要过程的思想，学校加大了对全校实验室基础设施和教学设备的投入，改善了实验条件、创建良好的实验环境；并从教学框架上构建了各专业的知识结构、能力结构、实验教学体系，为培养新人才垫定了基础。尽管实验实践教学环境得到了改善，但是教学手段和考核方式仍然有一定的问题。以为电子工程类专业本科生开设的基础实验课程电子系统设计课程为例，该课程以选课学生独立完成设计题目为基本考核要求，之前“重课程结果”的考核使得学生只需在最终实验结果验收时完成实验设计即可合格，这种考核方式除了因为考核目标明确容易产生抄袭现象之外，学生还养成了在课上不注重实验过程的完成、对实验现象观察不细致、得到的测量数据不真实、一味寻求最终验收合格等不良学习习惯，并且教师难以根据最终考核结果得出准确的区分成绩，挫伤了优秀学生的积极性[5]。

为了提高学生平时学习的积极性，需要改变“重考试轻过程”的考核方式。因此在现行的考核方式中改变了原来“一考定成绩”的方法，变成既重视结果评价又加重对实验过程的评价[6-8]。基于对学生基础知识、实验动手能力、创新能力和团队合作精神的培养，制定了贯穿于实验过程考核的主要指标，对实验过程进行评价。在现行电子系统设计课程的考核评价标准中，将整个实验课程分为了4个过程环节分别考核，每个环节同样分为6个等级进行评分，总体评价根据各个过程环节的等级进行加权平均。由于现行考核方法把过程考核在总得分的比重提高到了五成以上，这使得学生在平时实验课程中更加积极认真，避免了一些平时学习中的不良习惯，实际教学质量结果显示选课学生总体成绩相较以往得到了普遍提高，同时对于优生和差生的区分评价也有了更细致的标准。

尽管这种将实验课程分为各个递进步骤进行分步过程化考核的方式已经被证明能有效提高教学质量，但是在近几年的教学实践过程中发现一些问题仍然难以避免，比如：课后抄袭、以完成实验设计目标为目的而缺乏创新能动性、缺少主动学习积极性等。为了进一步提高学生的积极性，尤其是为了培养锻炼学生的主动学习习惯，使其在主动学习中伴生出创新能力，借鉴了质量管理体系中的PDCA(Plan-Do-Check-Action)循环方法[9]，创新性地将管理原理和电子电路中运算放大器的正反馈原理结合[10]，提出了一种基于过程考核的正反馈评分方法，并运用到了电子系统设计课程中，实践证明这种新考核方法能更为有效地提高教学质量和培养学生创新能力。

1 基于过程考核的正反馈评价方法

1.1 教学管理中的PDCA循环方法

对于以前依期末考试决定学生课程成绩的传统考核方式，由于期末考试在评价体系中所占比重过大，使得在期末考试后发现的教学问题没有机会进行修正，成绩不理想的学生只能选择重修，这除了对学生造成负担之外，对授课老师也是严峻的问题：有时不得不调整考试难度，甚至修正最终考试成绩来满足较低重修率的要求。这归根结底是由于教学和考核过于粗糙化，使得一门课程的自我检查周期被拉长到了整个课程的行课周期，因此教学过程中缺少检查机会从而失去了提升教学效率的依据。

将一门课程教学和考核过程化之后，行课期间可以及时发现问题，并只需要花费相对较少时间就能对教学中存在的问题进行修正，从而有效提高教学质量。尽管现在各高校已经普遍认识到了过程化管理教学和考核的优势，但是尚没有同其他先进管理手段有效结合起来充分利用过程化教学的优势。自本校电子系统设计课程实施了过程化教学及注重过程考核以来，学生实验完成度得到了普遍提高，整体教学质量得到了有效提升，但当下显著的问题是学生仍然只注重完成过程考核任务，除了少数优秀学生能就实验过程中的目标提出自己的看法方案并主动提高实验难度外，大多数学生缺乏改进实验内容、创新实验方法的动力。因此单纯着重过程教学和考核在一定程度上提高了学生的专业能力，但是距离培养创新人才的目标尚有不小差距。

教育的过程不只是教授知识的过程，也是管理教学质量的过程。教授专业知识依靠任课老师的个人能力，有的老师教学技能突出，其所带班级的教学质量自然相对较好。但是高校本科生的培养，尤其在面向未来社会发展建设培养创新性人才时，无论教师的知识水平有多高，对于学生来说都是存在隐形的能力“天花板”。学校要培养新人才就需要鼓励学生发挥自己的能动性和想象力，将所有的课程考核标准尽可能的提高，这就需要打开天花板，将授课过程从以教学为主转为教学管理并重的方向。

进入过程化教学阶段后，要完成一学期电子系统设计课程需要经过几个步骤。① 需要对课程编写授课计划、教学大纲、考试大纲等，在这些教学文档中设计过程考核指标，一般将整个实验考核分解为前期设计、中期仿真、后期制作、验收总结4个环节，如图1所示。② 行课中按照设计的4个环节依次进行，过程化考核对每个过程设定的比重分别为25%、25%、35%、15%，根据学生在每个环节的完成质量按照6个等级(从高到低：ABCDEF)进行评价打分，然后根据每个环节的得分和权重计算出最终课程得分。最后，完成本学期课程后，任课老师需要对本期课程进行总结分析，为下期课程总结经验、汇总不足、提出改进。

图1 电子系统设计课程的行课过程及相应成绩比重

现行的这种教学管理方法符合了高校教学改革深化与推进的要求，从整个教学周期的工作内容分析，日常教学管理工作的4个主要部分同工程质量管理体系中的PDCA循环有极大的相似之处。PDCA循环也称戴明环，整个循环主要包括4个阶段：计划(Plan)、实施(Do)、检查(Check)和处理(Action)，如图2所示。教学管理过程和PDCA循环可做以下类比：学期行课前的文档编写是计划(Plan)阶段，过程教学与考核是实施(Do)阶段，学期结束后的课程总结与分析是检查(Check)阶段，而下一学期的教学质量提高对应处理(Action)阶段。因此可以尝试在高校教学管理中引入有效的PDCA循环质量管理模式。

图2 PCDA循环示意图

实践证明，PDCA的质量管理体系对于日常教学质量的提高有较大的帮助的[11-13]，但是PDCA循环作为全面质量管理体系运转的基本方法，是需要搜集大量数据资料，并综合运用各种管理技术和方法，最终才能得到螺旋式的质量上升，简单地应用PDCA管理模式将明显地增加教师工作量。如果继续将PDCA方法运用于课程中的各个考核过程时，教师的工作量将急剧上升，这导致课堂教学过程变成重管理轻技能的不合理现象。另外即使生搬硬套管理体系下的PDCA模式到过程教学中，也无法提高学生作为参与者加入学习培养体系中的积极性，难以得到教学质量的有效提高。因此，将质量管理体系中的PDCA方法运用到课程质量管理是有效的，但是粗犷运用于课程的过程教学中则是事倍功半的，如果要继续发掘过程化教学考核对教学质量的提升，则需要借鉴其他的工程原理来进行更深地优化。

1.2 正反馈原理

反馈系统是一种在机械控制和电子信号处理领域应用较多的自动化系统，工作方式为通过反馈控制系统检测输出量的值来动态调整总输入量或者中间系统，使系统运行时的输出量可不受输入量的影响并保持某一需求，也称为自动调节系统，其基本原理图如图3所示。

图3 反馈系统控制输出原理图

反馈系统采集输出信号值(Yn)经过反馈函数f(Yn)处理后作用于输入信号(xn)，图3中输入和反馈信号之间被设定为与关系，因此当反馈信号值(xf)为正负两种状态时，对总输入量(Xn)的控制也就有两种相应的机制，即对应于xf正负值的正反馈和负反馈，正负反馈最后分别引起Yn值的增大和减小。尽管反馈控制技术最初产生于无线电工程及自动化领域，但现在其自动调节原理已广泛应用于生物、经济、管理、社会和其他生产技术领域。现在一般认为反馈就是被控制的过程对控制机构的反作用，这种反作用影响这个系统的实际过程或结果。这种结果又可以简单理解为负反馈起到抑制作用，而正反馈则起到促进作用。因此社会经济的发展过程即可以认为是一种人才和制度相互支持的正反馈促进结果[16-17]。

具体到一门课程的教学考核中，如果要应用反馈系统的促进作用，首先要面临的问题就是要将课程过程化。从图3的反馈原理可知，对于线性系统没有反馈作用时，即反馈信号值xf=0，此时有：

Yn=F(Xn)=F(xn+0)=F(xn)

(1)

即输出只受到输入的影响。

(2)

而由于xf=f(Yn)>0，基于图3所示循环关系及线性系统，式(2)变成：

F(xn+f(F(xn)))=

F(xn)+F2(f(xn))

(3)

1.3 利用PDCA思想将正反馈原理引入过程考核

通过对比PDCA循环和反馈原理可以发现一个相同点，那就是这两者都需要循环(或者遍历)一个相同的过程，并且在该过程中存在修正改进的环节。这个相同点为我们打开了一个思路：如果基于PDCA循环的教学质量管理有效提高最终教学质量，那么反馈原理应用于教学管理中时也应对教学质量有促进提高。基于这一思路，便尝试将反馈原理应用到实验实践课的教学考核管理中。

在工程控制和电子信号领域，反馈控制机制的主要目的是为了控制输出信号的稳定，因此在控制时采用了正、负反馈同时调节的机制。将反馈机制应用于教学中的目的是为了提高教学质量，可以只选择正反馈激励模式。通过建立适当的正反馈系统，系统模型如式(2)所示，从理论上可以证明其能促进教学质量逐步提升，但正反馈在信号处理中有个特点是经过多次反馈放大之后容易出现输出失真。这个不断放大导致失真的特点使得正反馈原理应用于连续不断的周期性教学管理后会带来相应的问题：即使将初始正反馈放大量设定较小，但也只能在开始的几个学期容易达成设定目标，一旦教学周期超过某个数量后，原本的教学质量目标将被放大至难以完成，此时这种正反馈激励就失去了意义。所以正反馈机制在教学环境中最适宜应用在有限的几个步骤之内，既能起到促进提高的作用又不至于引起无法完成，这是不同于PDCA循环管理方法的特点。另外反馈机制为了保证输出信号的稳定，需要将反馈量准确量化。这种容易量化的特点可以通过预定具体反馈量的大小来精确控制输出值。这也意味着想要得到一个可数字化的目标时，可以只对过程进行数字化的量化调节而不需要设定无限提高的输出指标。

理解上面正反馈的两个特点之后，再回顾图1所示的过程化教学介绍可以发现：因为课程过程化之后的考核评价方式正好具有有限过程以及成绩可以精确量化的两个特点，这恰好是正反馈机制最适合运用的地方，既可以避免将PDCA方法应用于课程过程管理带来的大量统计分析工作，又能精确控制过程成绩。因此正反馈机制可以毫无排斥地融入到过程化考核中，将图1所示原理和图3所示过程糅合之后便形成了课程过程化教学中的正反馈考核方法，如图4所示。

对比图2和图4中正反馈考核方法将电子系统设计课程考核总成绩分为过程考核和反馈考核两部分，分别占80%和20%。新考核方法中的过程考核同图2所示的考核方法一致，这表示学生只要正常完成实验课设置的各项考核任务同样能得到合格成绩。而反馈考核部分则是一种全新设置的考核方式，其特点主要有3处：① 根据4个过程考核环节对应设置了4个正反馈考核评分环节，其每个正反馈环节的放大比重对应于相应过程考核环节在总成绩中的比重。② 正反馈评分的标准也参照相应过程的评分细分标准，不同点在于评分等级可以不一致(这里设定为3个：0%、50%和100%)。学生要在反馈考核中得分，则需要在下个过程环节开始之前对当前环节的过程结果进行有效修改。比如某学生在前期设计环节只得到了C等(70分)，但是在中期仿真之前没有对前期设计结果进行优化修改，或者进行了修改之后重新评定时仍然为C等，那么该生最后只能得到C等过程考核成绩；但如果修改后再次评分为B等(80分)，那么他将得到B等的过程考核成绩和额外50%的正反馈考核分；如果修改后的得分等级提高了2级及以上，例如C等提高到A等，最后的成绩将是重新评定的A等成绩和和额外100%的正反馈考核分；如果学生一开始就是A或B等，则只要再次做出提高性的修改，都能得到A等过程成绩和额外100%正反馈考核成绩；如果学生在不同环节中得到了各不相等的反馈评分等级，最后的总反馈评分根据各次考核的比例求和平均得到。③ 由于在工程实践中对于复杂的工程项目设计，要保证其设计质量就必须在项目开始之初尽可能的完善基础设计，只有结实的基础才能保证后续工程的顺利实施，因此反馈机制被设置为幂指数形式，相较于乘数和加法形式，幂指数设定代笔学生做得越早在后期的得分才会更多，这更能体现做好初始工作的重要性。根据设定的这个幂指数放大的特点和图4中所示的各级指数值，最后由20%的总反馈成绩逆推得到了4.3%的初始分。

图4 融合正反馈机制后的电子系统设计课程考核方法

根据前面的设置，只考虑每个环节过程反馈评分为0和100%时，根据不同的得分情况可以得出表1所示的相应总反馈考核分。表1中的“0”表示学生在该考核环节学生没有进行有质量的二次提高修改，而“1”则表示有提高修改。因此0000代表没有进行修改，最后的反馈考核得分为0分；而1111代表在4个过程反馈考核环节都有明显二次提高，相应的总得分为20(20≈4.3^(1.2×1.2×1.3×1.1))；如果只有部分过程完成了提高性修改，如0101代表只在中期仿真和验收总结过程进行了二次修改，最后的反馈考核得分为6.9(6.9=4.3^(1×1.2×1×1.1))，对应于第2和第4个环节有大于1的正反馈得分。

表1 过程考核评价结果等级及相应的反馈考核得分

在表1中只考虑了0和100%两种反馈考核等级，当有学生在反馈考核中出现50%的考核等级时，只需要在反馈总得分的基础上乘以50%和100%两个等级的算术平均值就得到该生的反馈得分，比如1101的应得分是10.1，当有学生只有一个环节得到了100%，其他两个环节得到50%时，最后的实际得分为6.7(6.7≈10.1×((1+0.5+0.5)/3))。

2 新考核方式实施效果

考核方式进行改变之后，带来的最大影响是相应的学习和工作量变大了。首先对学生而言，由于过程考核分由100%减少为80%，20%的反馈考核得分成为了评价学生学习质量的重要依据。因此学生要想得到更高的课程成绩，就要对每个环节的过程结果进行二次修改提高。二次修改除了增加了学生的基本作业量外，又因为提高性修改的难度大于初次完成过程，将促使学生对所学知识进行短期重复记忆及深度挖掘，这一过程能明显提升学生的最终学习质量。对于优秀学生，二次修改并不设定具体标准，这种不设定目标“天花板”的考核方式对其创新能力也有明显地培养作用。另一方面对于任课老师而言，这种考核方法需要进行二次考核评价，将增加教学工作量，主要体现在对实验结果及相应报告等资料的再次评分。尽管老师的工作量有所增加，但由于主要的工作任务是管理学生课下学习，因此整体的教学效率相对二次教学得到了提升。另外，反馈考核的引入也促进了教学理念的转变，打破了传统的以教师布置任务为固定指标的考核模式，在反馈环节中充分发挥学生的能力，真正实现了以学生为主体来激励自主学习和鼓励创新。教师将部分作为教学活动的组织者和管理者，承担起管理教学并逐步提高教学质量的任务，不再全包全办，只需适当扮演好引导者的角色，让学生在实验项目案例中围绕具体工程实例样本，将学习活动与工程实践任务结合在一起，任意发挥拓展应用，真正做到在基础课程中培养学生掌握扎实专业技能并养成创新能力。

为了检验新考核方法的实用性，通过有效监督和检查，对两个原本期末成绩相近(统计差距小于3%)普通教学班在两个学期进行新老课程考核方法对比后，实施反馈考核的班级(A班)的各项考核指标对比未实施反馈考核的班级(B班)的指标出现了以下3点结果：① A班的平均期末成绩大于B班，2个学期平均提高近8%；② A班的初次过程考核结果普遍优于B班近一个等级；③ A班的总体实验质量及后期发展均优于B班。对于第一点，B班的学生通过一次过程考核得到80分，此时同样质量的A班学生初次考核只能得到64分(80×80%)，但由于反馈考核给了A班学生第二次得分的机会，A班学生普遍能将前一阶段工作重新修改提高一个等级以上，因此重新评分后的A班学生可以得到82分(90×80%+10=82)以上。从这里可以看出，反馈考核尽管是降低了实际的考核难度，但是对质量的要求提高了，因此学生的最终质量将得到提高，符合实际的得分提高。对于第二点，通过对比两个班与二次考核无关的初次过程考核成绩后发现A班成绩大于B班，这主要源自于两个原因：① 反馈机制带来的两次前期设计过程加强了A班学生的基础环节训练，使得后续阶段的学习变得相对容易，因此成绩得到了提高；② 初次过程考核B等以上更容易得到满分反馈分，所以学生都希望在初次考核便得到更好的成绩。对于第A班后续学习优于B班的结果是基于前面两个结果的延续表现，这是由于反馈考核除了使A班学生总体实验质量有相应提高外，更为重要的是这种知识优势或者是良好的自主学习习惯是可以延续的，通过对后续学期其他实验课程的成绩统计分析后发现A班学生较B班学生仍然有近5%的成绩提高，这说明了反馈考核机制使学生打好基础和养成良好学习习惯对后续学习或者工作都是有积极作用的。

3 结 语

社会向前发展需要进入正反馈模式，这种推动需要越来越多的高素质、创新型、复合型人才。在承担人才培养重要任务的普通高校里，除了教师队伍自身素质的不断提高之外，管理方法和教学手段也应该随社会发展不断地改革进步。为了响应这种进步的要求，在本校电子电工类学生的课程中创新性地引入了正反馈过程考核模式，将国家发展的大方向趋势和要求融入到了平淡无奇的基础实验课程教学工作中，从而改变了传统以任务目标为主的教学考核模式，为学生提供了更高且不限定上限的目标，着力培养电类学生的实际应用能力、动手实践能力及创新能力，加强了教学中的过程化管理，将课内外培养模式有效结合，推动本专业人才培养模式创新。

经过教学实施实践尝试证明了正反馈考核新方式能有效地提高学生最终学习质量，能在基础实验培训环节为学生打下良好基础，为学生在今后的课程学习、自主学习及课外科技创新创业实践竞赛活动中培养出良好的自我促进提高习惯，是一种行而有效的实验教学考核方式。将电子电路中的正反馈放大科学原理应用于课程考核，是一种将所学和所教紧密结合地有效手段，不但为其他的教学管理改革方式提供了思路，同时科学原理之间地结合也使得管理类的相关先进理论能够被融入到普通的教学体系中，为今后整体教学质量的提高提供支持，拓宽了教学改革发展的思路。