计算机基础课程实验教学过程化管理策略研究

徐英慧，刘梅彦，周淑一

（北京信息科技大学 计算机学院，北京 100192）

0 引言

实验教学是高校整个教学体系的重要组成部分，是应用型人才培养的重要环节。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020 年）》中明确强调要强化实践教学环节，着力提高学生的学习能力、实践能力和创新能力。2017 年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，开拓了工程教育改革新路径[1]。相对于传统工科人才，未来新兴产业和现代化经济建设需要的是具备更强的实践能力、创新能力和国际竞争力的高素质复合型新工科人才，而实践能力、创新能力和竞争力的培养则是实验教学的重要目标。

1 实验教学过程化管理的必要性

鉴于当今社会对信息化人才的需求，高校对学生信息化素质培养提出了更高要求。教育部高等学校大学计算机课程教育指导委员会针对计算机类公共基础课程，于2015 年底制定了“宽专融”的课程体系，进一步强调要重点培养学生计算思维能力，提升学生信息素养，具备利用计算机知识解决本专业问题的能力，促进计算机与专业课程的融合。计算机类公共基础课程包括大学计算机、程序设计基础、数据库技术及应用、多媒体技术及应用、计算机网络技术及应用、电子商务等，该类课程具有实践性强、覆盖面广、实用性高等特点[2]。该类课程通常包括理论讲授和实验上机两个教学环节。实验教学是培养学生实践能力和创新精神以及检验学生是否具有综合运用理论知识能力的重要教学环节。但目前实验教学中还存在着一些普遍问题，如重理论轻实践、内容统一缺乏个性化、模式单一互动少、考核看重结果流于形式等问题，大大削弱了实验教学所应担负的能力培养和素质提升任务。

实验教学重在过程，通过实验操作提高实践技能，通过不断修正错误提高学习能力，通过正面遇到的各种问题提高抗挫能力，通过团队合作培养协作精神。因此对于实验过程的评价比实验结果的评价更加重要，更能真实反映实验教学效果，有利于正向激发学生的实验参与热情。然而在实验教学实施过程中，预习报告、实验结果、实验报告等硬指标便于检查，而过程化管理中的质量要素却很难管控，因此造成了在实验效果评价中“重结果、轻过程”的现状。2018 年8 月，教育部印发《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》，通知中对高校提出了“淘汰‘水课’、打造‘金课’”的口号，要求全面整顿本科教育教学秩序，切实加强学习过程考核，加大过程考核成绩在课程总成绩中的比重。对“金”课如何“金”考，提出了“多方位评价、多主体评价、多模块评价”的指导意见。对于实验教学的评价环节，如何以实验教学目标为导向，设置有效的评价策略，获取有效的评价要素，打造高质量的实验教学过程，已经成为当前非常有必要也非常有意义的研究课题。

2 实验教学的现状及问题分析

实验教学在高校人才培养方面的重要作用不言而喻，但现实中的实验教学环节仍然存在许多不足之处亟待改进。主要问题体现在以下几个方面：①学生对实验课的重视程度不够高，纪律松散，而教师辅导任务重，难以兼顾所有学生的实验状态；②实验内容统一、缺乏个性化，导致学生“吃不饱”和“吃不了”现象并存，个性化教学需求突出；③师生互动不足，实验结果反馈不够及时和高效；④实验成绩的评定重结果轻过程，传统实验教学的成绩评定一般通过学生的考勤、预习报告、实验结果、实验报告等方面给出，这些指标只能反映学生是否完成，难以衡量完成的质量。

实验教学是高等教育提高人才培养质量的基本保证和重要途径，重在培养学生的专业实践技能、科学实验素养、主动探索和实践创新能力。虽然，大家都知道实验过程比实验结果更能反映学生的真实实践能力，但实验过程的评价往往比实验结果的评价难以量化和掌控，因此重结果轻过程的现象非常常见，这就使得实验教学常常出现走过场、效率低的现象，严重影响了实验教学质量的提高[3]。以学生为中心的过程化实验教学评价体系亟待完善和加强。

3 改进实验教学过程化管理的具体措施

实验教学是提高学生分析和解决问题能力、加强自主学习意识和创新精神、培养学生具备严谨求实的科学素养的重要育人环节。要达到实验教学的育人目标，必须对实验教学开展有效的过程化管理，实施积极的过程化评价，调动学生的主动性和参与热情，真正体现实验课中过程重于结果的特点。

3.1 构建利于自主学习的“线上+线下”开放实验环境

构建自主开放的实验环境，即充分利用实验室、互联网、移动通讯设备等，构建“线上+线下”相结合的实验环境，学生可以不受时空限制，营造开放自主的学习氛围[4]。

“线下”环境包括课上和课下两个方面。课上，明确“座位固定、手机入包”的实验课堂纪律。这项纪律基本杜绝了迟到早退现象，提高了学生学习的自觉性和专注度，同时有利于教师掌握每位学生的实验状态，记录真实的实验表现。课下，为学生提供免费开放的实验室机房，不仅拓展了课内学时，也为学生提供了更多的实践机会。

“线上”指搭建网络一体化实验平台，构建移动学习环境。在网络实验平台上，集成了布置实验任务、提供要点视频讲解和各类实验资源、提交实验结果和实验报告、实验结果在线反馈、在线讨论等功能。在网络平台上，除了布置和提交课内实验任务以外，还为学生提供大量的扩展学习资源，如教学PPT、电子书、知识点视频、在线测试、在线刷题榜等。学生可以突破时空限制，有效激发了学生自主学习的积极性，让学生想学、爱学、有的学。

3.2 设置内容分层、模式多样的实验任务。

从实验内容的角度，提供基本实验和拓展实验。基本实验是必做内容；拓展实验为选做内容，供学有余力的同学完成。从而解决了学生“吃不饱”和“吃不了”共存的问题。

从实验模式的角度，实施以独立实验为主，辅以分组实验、互评实验、实验竞赛等多种形式并存，以培养学生的计算思维能力作为核心任务[5-6]。独立实验，即每个人的实验任务都需要自己独立完成。独立实验最能有效体现每个学生自身的实验水平，因此大部分实验任务以独立实验为主。分组实验，有利于培养学生团队合作、互助互学的能力。互评实验，有利于提高学生参与活动的积极性，通过制定合理的评分细则以及为不同评价主体设置不同的权重，以保证评价更合理、更客观、更科学。实验竞赛，是培养学生实验兴趣、激发学生实验热情非常有效的方式。本课程组组织的程序设计竞赛已经到第十届了，学生参与热情非常高，有些学生每年都来参加，已经在学生群体中产生了积极影响。

3.3 依托网络实验平台，开展混合式实验教学

借助网络实验平台，开展“线上+现下”相结合的混合式实验教学能够有效提高实验效率[7]，尤其在以下方面收效明显：①学生操作水平差异较大的实验内容，如大学计算机课程中常用软件的使用。这类实验内容就比较适合录制视频，让学生自主选择观看，这样不仅提高了实验效率，也有助于开展个性化学习和因材施教；②学生问题比较集中的实验内容，如“程序设计基础”课程中编程环境的使用、程序的调试、循环嵌套等。这类实验内容也适合录制成视频，这样避免了教师在实验课上的反复讲解，让教师有更多精力关注学生的个性化问题；③在线评价客观而高效。对于客观题及程序设计题目，平台集成了在线判题功能，学生提交实验作业后能够立即得到反馈，有利于学生及时发现问题和解决问题。另外通过网络平台进行在线检测，可以快速准确地获取学生的预习情况。

3.4 实施过程化评价，激发学生自主性

过去实验成绩一般以考勤、预习报告、实验结果、实验报告等作为主要评价依据，这些评价依据只看重结果，很难反应学生实际参与实验的态度、水平和能力。学生实验成绩基本集中在80～100 分，只有个别缺勤多的考生成绩明显偏低。这种重结果轻过程的评价方式使部分学生出现态度不端正、浑水摸鱼的现象，从而在很大程度上影响了实验课程在育人方面的重要作用。

公平、公正、积极的评价方法是最有效的激励措施。以过程化考核代替结果式考核，探索切实能够促进学生参与度、提高自主学习动力的过程化质量要素，是过程化评价的总目标。通过对网络平台中学生大量数据日志的分析发现，学生在平台上的活跃度与学生期末成绩的相关性较吻合，如图1 所示。活跃度的计算方法是，首先通过日志文件获取每位学生的访问记录，并统计每位学生的访问次数；然后对个别访问量过高或过低的数据进行平滑处理，再折合为百分制分数，即得到活跃度值。

图1 平台访问活跃度与期末成绩的吻合情况

在改进的实验成绩评价策略中，除了将活跃度作为评价的重要指标外，同时注重学生的实验表现，降低实验报告和实验结果所占的考核比例。改进之前和改进之后，实验成绩的构成比例分别见表1 和表2 。改进后的实验结果主要指实验数据的完整性及实验报告的完成情况；实验表现除课上表现外，还包括与老师、同学的互动情况。

表1 改进前实验成绩构成比例

表2 改进后实验成绩构成比例

按照表1 和表2 中的实验成绩构成比例进行统计分析，传统实验成绩、改进后的实验成绩与期末成绩的吻合度如图2 所示。显然，改进后的评价策略能够更加准确地反映学生的实验效果，有效激发了学生平台活动的参与度，促进了学生自主学习的积极性。

4 过程化管理的满意度调查

为了了解过程化管理改革在学生心目中的满意度，课程结束后向学生做了匿名问卷调查。问卷题目是：“通过实验教学，你认为哪些实验管理策略比较有效，你最大的收获是什么？”随后，收集整理了学生的问卷答案，并对关键词的出现频率进行了排序，排除不能反映信息量的一些高频词，如“通过”“可以”等，然后针对出现频率最高的前20 个关键词制作了词云图，如图3所示。

图2 改进后实验成绩、传统实验成绩与期末成绩的吻合度

图3 学生实验效果反馈词云图

通过进一步查看和分析学生对高频词内容的描述，发现学生对改进后过程化管理方案的反馈总体是积极的，满意度较高。比较集中的反馈内容有：①通过实验课，帮助学生养成了利用网络学习、按时提交作业的主动学习习惯；②网上作业系统的反馈功能让学生能够及时发现问题、学习更加严谨；③有些基础比较弱的学生认为，网上视频对他们帮助很大，提高了学习效率；④有学生反映最喜欢互评环节，在发现别人问题的同时也发现了自己的问题；⑤实验课固定座位很有效，感觉有老师无形的监督；⑥有学生反映喜欢网上刷题，认为排行榜功能很好。

5 结语

实验教学质量是高校办学水平和教育质量的重要体现。实践表明，基于过程化的实验教学管理改革能够改进实验效率，帮助学生培养积极、自主的学习习惯，促进学生积极思考、主动探索，提升学生的创新能力。教学改革是一项长期、不可中断的工作，今后将进一步探索各种实验教学模式，丰富实验教学资源，完善实验教学体系建设，切实使实验教学改革成果服务于学生，不断提升实验教学效果。