基于PTA平台的数据采集与分析的混合式教学效果评价与研究

孙 笑 微

(沈阳师范大学 软件学院, 沈阳 110034)

2018年6月教育部高校司吴岩司长提出了建设“金课”的设想,提出要建设“线上”“线下”“线上线下”混合式、虚拟仿真、社会实践5种类型的“金课”,并将“金课”的内涵归结为“两性一度”,即高阶性、创新性和挑战度。在此背景下,“淘汰水课,打造金课”,推进“课堂革命”成为我国高等教育改革的焦点[1-4]。C语言程序设计是计算机科学与技术专业中的专业基础必修课,为顺应时代的发展,需要对C语言程序设计的实践教学方法进行改革[5-8]。 PTA[9-11]程序设计类实验辅助教学平台是由浙江大学主导,杭州百腾教育科技有限公司管理运营,全国高校教师共同建设的程序设计类课程的辅助教学平台。本文运用PTA平台对C语言程序设计课程进行混合式教学模式改革,实现资源共享,对PTA平台数据进行采集和分析,同时进行混合式教学效果评价。

1 PTA平台数据采集

本文针对沈阳师范大学软件学院网络工程专业2019级1班45名学生进行PTA学习实践,从PTA平台获取数据的同时进行数据分析[12-13]。

1.1 提交列表数据

学生在PTA平台完成代码程序题的时候,由于平台采用C和C++编译器,对学生编译错误的信息会有提示,可以让学生反复提交,学生提交的时间、状态(正确或错误)、答题分数、题目、编译器、耗时等会显示在后台提交的列表中,如图1所示。

图1 学生提交数据列表Fig.1 Students submit data list

1.2 题目集排名数据

在PTA平台中,教师可以设置题目集的结束时间,题目集结束后不能重新修改设置,学生也不能继续答题,题目集关闭后教师可以在平台上查看学生提交作业的排名,这个排名是依据学生答题的分数自动批改并自动根据成绩排名的结果,如图2所示,可以看见排名、学生姓名、总分数、单项题分数和每道代码编程题的分数,以及学生提交题目集的时间。

图2 学生题目集排名列表Fig.2 Student question set ranking list

1.3 成绩数据

PTA还提供了数据导出功能----导出“成绩单”,可以把每个题目集的成绩单导出为Excel文件,文件中包含了每道题(包括判断选择题等)的详细分值和正确与否,图3为Excel表中部分数据。

图3 学生成绩单Fig.3 Students score List

1.4 学生得分代码数据

PTA提供的数据导出功能----导出“得分代码”,可以把每个学生的每个编程题的代码导出为一个压缩文件,文件中包含了详细代码信息,包括代码的大小和.c文件,图4为压缩文件中的代码文件列表。双击文件,即可打开源代码,如图5所示。

图4 学生得分代码列表Fig.4 Students score code list

图5 源文件Fig.5 Source file

1.5 学生习题集答卷数据

PTA可以导出“答卷”,将每个学生的题目集以试卷的方式导出为html文件,文件中包含了学生的答题开始时间、结束时间、答题时长、学号、姓名、试卷总分和学生所得分,同时还包括详细的习题信息以及学生答题情况,还有每道题的分值和学生所得分,答卷卷头部分如图6所示。

图6 学生答卷Fig.6 Students answer sheet

2 混合式教学效果评价

基于PTA平台所采集的数据,可以全面、客观、规范地进行混合式教学效果评价。

2.1 提交列表数据评价

针对学生提交列表提交的数据可以分析出学生对每一道题编译的难易程度、编辑时间和具体掌握情况,对于某些较复杂或者学生理解不好的题目可以在课堂上集中讲解,对于容易出错的地方也可以让学生在课堂上做集中讨论。课后,要求学生写好实验报告和学习小结。为了达到教学相长的效果,也可以在每章节结束后进行教学反思和总结,以便为下一次教学提供指导和依据。

2.2 题目集排名数据评价

PTA中的数据可看见学生的每一个题目集在班级中的排名,通过排名学生可以及时调整自己的学习态度和学习计划。而教师更可掌握全班学生的学习状态,对于习题集不及格、排名靠后或者提交作业较晚的同学,应该给予适当的激励机制,督促学生主动学习,对于有学习困难的同学给予指导和帮助。

2.3 查重率数据评价

以前学生在编辑代码的时候,无论是手写作业还是电子作业,教师很难判断学生之间是否有抄袭的情况,即使能够判断也需要耗费大量的人力,PTA平台提供的自动查重功能很好地解决了代码抄袭的问题,学生代码查重率可以有效分析学生之间是否有重复性代码以及重复率,可以比较真实有效地杜绝抄袭现象,也可以使教师更好地掌握学生的学习状态,对于有抄袭现象的同学要予以批评教育,使学生端正学习态度,培养学生正确的世界观和价值观。

2.4 正答率和试卷分析

利用PTA平台提供的数据导出功能----“正答率”,可以分析出每道题学生的答题正确率,对于正答率较低的题目,教师可以在课堂上做集中讲解,对于大家普遍有问题的题目,教师也可以分析出此题是否适合当前教学对象,进而对题目集做适当调整,题目集正答率分析如图7所示。

图7 正答率Fig.7 Accuracy rate

PTA平台还提供了数据导出功能----“试卷分析”,可以对学生的题目集进行详细的数据分析,如题目集最高分、最低分和中位线等,优秀、良好、中等、及格和不及格的人数和比例,完成题目集的时间和人数比例等,还可以汇总题目集中的知识点分布和难易程度,如图8所示。试卷分析还可以给出不同知识点的得分率分布柱状图和不同分数段人数分布的柱状图,如图9和图10所示。通过试卷分析,教师可以掌握题目集的详细情况,进而为今后的教学改革做出指导和帮助。

图8 试卷分析Fig.8 Examination paper analysis

2.5 教学效果评价

对沈阳师范大学软件学院网络工程专业2019级学生的C语言程序设计混合式教学进行尝试,经过与2018级学生进行对比,得到学生C语言程序设计课程的平均成绩(其中包括平时成绩30%、期中成绩20%、期末成绩50%)、不及格率、优秀率和学生参加ACM国际大学生程序设计竞赛人数的对比,如表1所示。

从表1中数据可以得出,实践教学改革有益于学生提高理论知识水平,适合学生水平的实验资源有助于学生达到PTA教学水平要求,提高课程通过率和优秀率,学生实践能力的提高也大大提高了学生程序设计竞赛的成绩。鉴于PTA系统在C语言教学中的良好效果,软件学院若干课程如JAVA、数据结构等也都陆续采用PTA作为教学、实验和考试平台。

图10 人数分布Fig.10 Population distribution

表1 “C语言程序设计”实践教学改革教学效果对比Table 1 A comparison of the teaching effect of the practical teaching reform of “C language programming”

基于PTA 平台实现C语言程序设计课程的混合式教学的开展,对于有效丰富教学资源,提高学生的自主学习主观能动性、学生的编程能力和计算机操作能力都具有至关重要的作用。加强了师生互动,提高了教师教学的效率和学生学习的效率,将学生自主创新的热情激发出来,让学生从被动接受灌输转变为积极主动学习,学会积极思考,将所学知识融会贯通,以此来不断提高学生的编程能力和动手实践能力,确保促进学生的全面发展,为高校教学改革提供了新的思路。