新工科背景下大学计算机线上教学效果分析

吕洪柱，刘相娟，傅保伟，张光妲，李敬有，王艳春

新工科背景下大学计算机线上教学效果分析

吕洪柱1，刘相娟1，傅保伟1，张光妲1，李敬有1，王艳春2

（齐齐哈尔大学 1. 计算机与控制工程学院，2. 通信与电子工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

以促进新工科建设为目标，对近2年的大学计算机课程教学实际积累的数据进行分析，从考核方案、在线时长数据处理与分析、成绩分析角度，对在线教学模式的教学效果进行了分析，验证了加入在线时长作为考核方案的有效性和可行性，考核效果表现良好，为教师的教学考核提供参考．

新工科；大学计算机；在线时长；教学效果

教育部推进新工科的研究和建设，新工科对人才培养体系提出了新的要求，传统的教学模式难以满足培养卓越工程师的需求[1]．高校教师积极探求“新工科”建设下的教学模式的研究，如杨雷[2]等研究新工科建设背景下基于PBL的数据结构课程教学模式，陈丽娟[3]等提出新工科背景下将数学模型融入计算方法课程中，李晓明[4]等对新工科背景下地理信息系统进行教学改革研究，对探索适合普通院校本科学生特点的教学模式有着积极的促进作用．

“互联网+”、大数据、智能化等新兴技术为“新工科”建设提供了坚实的技术基础，加速了各学科的交叉融合．大学计算机作为大一新生的基础课程，教学改革在许多高校逐步推进，如以学生为中心的课程评价体系设计与实践[5]，落实“学生中心、成果导向、持续改进”的OBE（Outcome based educaticn）教育理念[6]，课堂教学效果评价存在一些问题[7]，构建计算思维主导的大学计算机课程认知体系[8]等研究，促进了教师对课堂教学效果的探讨，提高了学生学习能力和教师教学水平，促进了教学效果评价的改进．

本文将多元立体式教学模式（Multi-dimensional Teaching Model，MTM）[9]作了一定调整，采用线上教学，阐述了线上教学的教学流程和考核方式，通过近2年大学计算机课程教学实践中积累的数据，对线上教学模式的教学效果进行了分析．

1 线上教学过程

多元立体式教学模式是以传统教学为基础，辅以“MOOC+SPOC+翻转课堂”等新型教学方法的混合教学模式．教师引导为主，学生自主学习，充分利用“线上”优质教学资源，有针对性地指导学生，提高学生的学习能力．

1.1 线上教学流程

线上教学包括教师的准备、讲课、指导、考核等教学过程，学生的预习、听课、签到、复习、考核、师生互动等学习过程．大学计算机课程线上教学的教学过程学期流程框图见图1．从图1能够看出，教师在线教学能力是一种多维度的综合能力，其中在线教学策略设计能力、计算机基本操作能力和在线教学平台工具使用能力是最重要的[10]；学生自主学习能力是在线学习的关键所在，教学过程中教师积极引领，有针对性地指导学生，根据学生学习实际情况灵活控制讲授的内容和进度，符合工程教育认证倡导并实施的“学生中心、成果导向、持续改进”的 OBE理念．

图1 线上教学的教学过程学期流程框图

1.2 教学考核方式

学生的考核是教学过程中的重要环节，考核的内容和考核方式要根据实际情况作适当调整以使考核更精准．大学计算机课程线上考核方案见表1．与多元立体式教学模式考核方案相比，增加了线上用时（10%）（原只作为平时的参考），考核作为自学的评测和诚信表现，期末考试（30%）减少了10%，平时表现考核内容包括签到、讨论、提问环节，平时测试主要是章节测验．

2 线上教学效果实践分析

线上教学效果优劣评价受多种因素的影响，本文从在线时长、期中成绩、期末成绩、总成绩几个方面进行分析．数据来源2021—2022年大学计算机课程教学过程中收集的数据，数据分为6组（见表2），每组为一个实际课堂，其中研究对象1～4组是研究目标组，研究对象5～6组为对照组．对照组采用线下教学，考核方案中没有在线时长考核，在线时长仅作为平时表现参考，期末考试占40%．教学主要有理论教学和实验操作共32学时，人数中删除了期末考试缺考学生．

2.1 在线时长数据处理与分析

表3 在线时长统计参数

表4 在线时长成绩统计参数

在线时长数据处理的合理性分析：（1）学时数为32学时，共计32×50=1 600 min，其值远低于平均值与中值（见表3），符合学习实际用时要求；（2）研究对象的最大值中最小的是5 386，最大的7 960，高于学时用时3倍以上，与实际偏差太大，因此个别学生存在大量无效用时；（3）平均值与中值进行对比，正常情况下平均值与中值相差不会太大并且互有高低，而实际上平均值都高于中值并且差距很大，进一步说明个别学生用时过大超出正常值；（4）研究对象1，2进行对比，会发现研究对象2最小值小于研究对象1，而最大值、平均值、中值、标准差则远大于研究对象1，再对比期中成绩、期末成绩、总成绩（见表5～7）．由表5～7中的数据发现，研究对象2的成绩远不如研究对象1，说明生物22-1，22-2班学生学习状况、学习成绩远好于舞蹈22-1，22-2，音教22-1班学生，与实际相符合．因为舞蹈22-1，22-2，音教22-1学生在实际学习中远不如生物22-1，22-2班学生学习认真，证明研究对象2存在大量无效用时；（5）4组研究对象都有一些学生用时过少的情况，原因很多，如不上课、设备问题、下载后再自学从而不占线上时长等情况，教师需要根据实际情况单独处理；（6）选定在线时长中值为参照点转换后的在线时长成绩（见表4）中值为80，在线时长成绩平均值都为79点多，中值与平均值相近符合学习要求；（7）数据转换范围是学时用时1600 min的0.5～2倍之间，符合学生学习实际用时情况；（8）可以选择在线时长平均值作为参照点，会使成绩下降5分左右，在本文中未给出统计参数．

表5 期中成绩统计参数

表6 期末成绩统计参数

表7 总成绩统计参数

2.2 成绩分析

期中成绩、期末成绩、总成绩的最小值、最大值、平均值、中值、标准差参数值见表5～7，期中成绩、期末成绩、总成绩的标准差、平均值、中值分析折线图见图2～4．从表5～7和图2～4中可以看出，（1）目标组的期中成绩、期末成绩明显高于对照组，特别是研究对象1与研究对象5的期中成绩的平均值相差12分，对于生物22-1，22-1与生物21-1，21-2，21-3，两个课堂条件相差不大，不应有太明显的差别，分析主要原因是由于使用的考试系统不同．目标组使用的是课程平台无法考查学生的实际操作能力，而对照组使用的是极域系统，不仅能够考查学生知识的掌握，还能考查学生的实际动手能力，期中考试时学生的实际动手能力还比较弱，研究对象1与研究对象5的期末成绩的平均值相差6分，差距明显缩小，进一步说明了这个问题；（2）观察总成绩的最小值、最大值、平均值、中值参数会发现目标组与对照组的数据差异不大，说明两种考核方案都能达到最终的考核目的，使用在线时长作为课程考核参数是有效、可行的；（3）观察标准差分析图能够看出，期中成绩的标准差值比较大，说明学生学习差距比较明显，有部分学生在课程前期没有认真学习，期末成绩的标准差值明显减少，说明学生在课程后期能够认真学习；（4）在平均值分析图和中值分析图中期末成绩和总成绩的平均值和中值曲线接近重合，说明期末成绩对总成绩影响最大；（5）对比总成绩和在线时长统计参数，在线时长参与考核对学习好的学生有向下拉分的作用，对学习不好的学生有提分的作用，如研究对象1是拉分而对于研究对象2是提分的作用．

图2 标准差分析

图3 平均值分析

图4 中值分析

3 结语

本文以“新工科”背景下大学计算机课程在线教学效果为研究对象，与多元立体式教学模式教学效果进行了对照．通过近２年的教学实际积累的数据进行了分析，从在线时长数据处理、在线时长数据分析、期中成绩、期末成绩、总成绩角度，对在线教学模式的教学效果进行了分析，考核方案中使用在线时长进行考核，对比了多元立体式教学模式考核的教学效果，验证了加入在线时长考核的有效性和可行性，考核效果表现良好．同时，存在无效时长问题，使用中值为参照点确定数据转换范围，一定程度上消除无效时长的影响，为教师的教学考核提供了借鉴．

[1]王宇，陆秋．新工科背景下非计算机专业计算思维的培养模式探究[J]．计算机教育，2019（5）：150-153．

[2]杨雷，马安香，张晓红，等．新工科建设的背景下基于PBL的《数据结构》课程教学模式研究[J]．高教学刊，2021（8）：104-108．

[3]陈丽娟，李明珠，张蕾，等．新工科背景下计算方法课程实践：融入数学建模思想[J]．高教学刊，2020（18）：74-76．

[4]李晓明，洪武扬，王伟玺，等．新工科背景下地理信息系统教学改革探讨[J]．地理空间信息，2022（10）：158-165．

[5]崔嵬，庞晓丽．以学生为中心的课程评价体系设计与实践[J]．高教学刊，2023（2）：96-101．

[6]郭婉茜，郭亮，林楠，等．新工科背景下虚拟仿真实验教学评价研究[J]．中国现代教育装备，2022（7）：1-4．

[7]陈江，王彬．新时代地方高校教师课堂教学评价存在问题与对策研究[J]．高教学刊，2022（32）：62-69．

[8]赵霄汉，赵龙德．计算思维主导的大学计算机课程基本认知体系现状及其重构[J]．计算机教育，2022（1）：178-181．

[9]吕洪柱，张光妲，李敬有，等．新工科背景下C语言课程多元立体式教学效果分析[J]．高师理科学刊，2021，41（7）：75-78．

[10]张伟．高校教师在线教学需要发展哪些能力：基于疫情期间开设在线课程的422位高校教师调查分析[J]．中国人民大学教育学刊，2021（2）：66-79．

Analysis of online teaching effect of university computer course under the new engineering background

Lü Hong­zhu1，LIU Xiangjuan1，FU Baowei1，ZHANG Guangda1，LI Jingyou1，WANG Yanchun2

（1. School of Computer and Control Engineering，2. School of Communication and Electronic Engineering，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

In order to promote the construction goal of new engineering，according to the data accumulated in the teaching practice of university computer course in the past two year，from assessment scheme，online time data processing and analysis，and score analysis，the teaching effect of online teaching mode was analyzed．The effectiveness and feasibility of online time as an assessment scheme were verified，the assessment effect was good， provides a reference for teacher′s teaching assessment．

new engineering；university computer；online time；teaching effect

1007-9831（2023）10-0082-04

TP312∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2023.10.016

2023-04-25

黑龙江省教育科学“十四五”规划2021年度课题研究成果（GJB1421345）；黑龙江省高等教育教学改革研究项目（SJGY20220395）；齐齐哈尔大学教育科学研究项目（GJQTZX2021027，GJQTZX2021001，QDJG_2022KCSZ16，GJZRYB202030）；教育部协同育人项目（202002155036，202102019011）

吕洪柱（1971-），男，黑龙江齐齐哈尔人，副教授，硕士，从事智能控制、智能信息处理和数据挖掘研究．E-mail：lvhongzhu@126.com