新工科技术增强背景下课程评价方式变革研究——基于增强型问题视角

金青，李菼

(常州工学院经济与管理学院，江苏常州213032)

0 引言

新工科的“新”，是要着眼于互联网物联网革命、人工智能等信息通信技术(ICT)发展、制造业升级等时代特征，培养造就一批具有创新创业能力、跨界整合能力、高素质的各类交叉复合型卓越工程科技人才。长期以来，国内工程教育一直存在着工科教学理科化、实践教育与实验教学界线模糊、工程教育与行业企业实际脱节、工科学生存在综合素质缺陷等问题[1]，体现在课程评价上主要存在着几个问题：一是评价功能定位偏差，只有甄别功能，缺乏促学功能，大多数课程评价是期末考试“一锤定音”，对平时学习过程起不到督促、促进作用；二是评价问题沿用理科的抽象化书面题目，缺乏复杂技术问题、现实问题的考核，体现不出工程、实践、技术应用的特征；三是评价形式不科学，以终结性评价为主，缺乏过程性评价，造成学生平时不努力，不注重知识的应用，不求深、不求精，考试搞突击，死记硬背,一知半解；四是评价目标单一，只评价学生的认知能力，缺乏对行动力、沟通能力、意志力、合作力等综合素质的评价。为了改变传统工程教育课程评价中存在的这些弊端，本文从多元化课程评价目标、技术增强型问题、形成性评价与终结性评价相结合的方式、形成性评价的技术支持手段等方面，提出了基于“技术增强型”问题的新工科课程评价方式。

1 文献综述

1.1 美国国家教育技术规划(NETP2017)中关于教育教学评价的核心观点

NETP2017[2]提出了教育系统利用科技的力量来测量和使用评估数据以提高学习能力的目标,指出教师、家长、学生和领导者需要了解学生的整体表现，以帮助他们成功地为读大学和工作做好准备。技术支持的评估有助于减少纸质评估管理所需的时间、资源避免学习中断；使用技术进行评估，可以提供比传统评估更加完整和细致的学生需求、兴趣和能力图，使教育者能够有针对性地指导个性化学习。教育工作者和教育机构应注意测量最有价值的东西，而不是容易测量的东西。技术的进步将扩大形成性、嵌入式评估的使用，这种评估不会中断学习进程，对改进学习更有用；良好、健全的教育不仅仅是让学生在选择题上选择正确的答案，或者是在学生日常生活之外回答一个拓展的问题，最理想的全面评估体系应当是平衡使用多种评估方法，以确保学生、家庭、教育工作者和政策制定者能够拥有及时和适当的信息，以支持学习者进行个性化学习，帮助他做出良好的决策。

1.2 形成性评价在我国的实施现状

一些学者认为形成性评价目前在我国实施还存在很大的困难。陈秋仙[3]认为我国的评价文化属于典型的“应试导向的评价文化”，形成性评价对于我国教育文化情境而言，适可性即便有也是很弱的，短时期内不可能获得显著成效，需要有专门的研究团队对之进行系统深入的考察，提炼出适合自己国情和评价文化的理论和原则。丁念亮[4]认为形成性评价思想与中国的教育语境在文化上存在天然的冲突和矛盾，中国语境中的尊师传统延续着等级性，而形成性评价倡导“以学生为主体”的思想；中国的考试文化注重结果，而形成性评价关注过程，二者成为形成性评价在中国发展的主要障碍。

形成性评价目前在我国高等教育中的实施情况尚处于比较初级的阶段，发展也不均衡。与美国、英国、澳大利亚等国家在学校教育和社会教育中大规模开展技术增强版形成性评价相比[5]，国内学校还处于尝试、推广阶段。从中国知网上相关文献的发表情况来看，在学科分布上，呈现出形成性评价研究在英语学科一枝独秀的现象，医学领域的应用也逐渐增多，工程领域的应用还比较少。即使在英语领域，Chen等[6]认为在中国对形成性评价有本土化的解释，相比于西方语境增强了测量功能，相对于正统的形成性评价而言，中国的形成性评价是一种“基于情境的方法”，没有强调学生参与评估。赵德成[7]则认为国内对形成性评价存在一定的误解，有些教师认为只要将学生平时的作业成绩记录下来，按较高比例折合计入最终分数就算是重视形成性评价了。

综上可见，形成性评价虽然是教育评价的主流，但在我国高等工科教育中的发展却未成气候。除了文化背景的原因，教育技术是形成性评价得以持续、深入开展的关键“使能”因素，国外用于形成性评价的教育技术已得到了很大发展，国内由于成本等原因只有少数学校引进了其中一种技术(课堂应答系统)，且尚处于尝试应用阶段。结合可获得的ICT技术开展形成性评价的研究，是普通工科院校需要努力的方向。

2 “增强型”课程评价目标和适用的问题

2.1 “增强型”课程评价目标

为了培养造就一批具有创新创业能力、跨界整合能力、高素质的各类交叉复合型卓越工程科技人才[8]，从能力素质模型(见图1)的角度分析，新工科教育的任务不仅应包含专业认知能力和非认知能力等“能力素质”教育，更应包含“行动力”的训练。传递至课程层面，课程教育教学的任务则应包含能力素质教育和行动力训练两部分。由此，结合霍恩斯坦的目标分类理论[9]，可将新工科课程评价的目标确立为4个领域，即认知、技能、情感表现和行动力。相对于传统以知识和技能为主的评价目标，该扩展后的新目标称为“增强型”课程评价目标。

图1 新工科教育的能力素质模型

2.2 “增强型”课程评价目标所适用的问题

传统试卷考试中常用的问题，如选择题、是非题、填空题、应用题和计算题等，只适合于观测和评价认知、部分技能2个目标领域的水平，并不能满足“认知、技能、情感表现和行动力”4个目标领域的评价要求。只有在复杂问题情境下，学生的角色能力、非认知能力和行动力才能比较全面地表现出来，才能被观测到。

如图2所示，在复杂问题情境下，学生会采取一系列“行动”，例如调查、分析、洞察问题关键等，把原先处于离散状态的知识和技能围绕一个共同目标“解决问题”组织、融合起来，有效地加以应用和创新，同时在行动中展露出沟通表达、连接、社交、领导、合作、意志品质和控制冲动等情感表现力，最终克服困难,解决问题。显而易见，在解决复杂问题的4个要素中，“行动力”是问题解决的“引擎”，“情感表现”是引擎的“润滑油”，两者都非常重要，但是传统课程评价对它们却未置可否，只有在复杂问题的解决过程中才能比较全面地观察到。因此，要想满足新工科课程评价目标的要求，必须增加复杂问题的使用。在技术飞速发展的今天，复杂问题的解决越来越多地依赖于技术，故而将这类复杂问题称之为“技术增强型”问题，以区别于传统简单问题。

图2 解决复杂问题的能力要素

3 “技术增强型”问题的类型和特点

所谓“技术增强型”问题，是指需要使用一系列复杂的技术和技能，或者综合多种来源信息进行深度分析，花费较长的时间才能解决的“技术增强”问题，区别于传统试卷上常用的选择题、判断题、填空题和简单计算题等题目类型。众所周知，“新工科”涉及大量新技术，这些新技术的应用通常无法用简单的传统问题在短时间内做出评价，例如建模、仿真、大数据分析等技术。此外，工程实际问题与传统试卷上的理论问题不同，往往比较复杂，关联因素很多，彼此间相互影响，需要有系统观、绩效观等复杂思维能力。因而，从与产业接轨的角度考虑，新工科课程评价也应该采用“技术增强型”问题来衡量学生的复杂能力。

“技术增强型”问题类型包括技能题、制图题、仿真题、数学建模题、性能/绩效题等，如表1所示。其中，“技能题”包含课程相关的软件、硬件技术的应用，它与制图题、仿真题、数学建模题等都是在技术支持下开展的“技术增强题”；“性能/绩效题”要求学生针对某项性能或者绩效，综合多方面信息，使用一系列复杂的技术和技能，在数据分析的基础上提出优化方案，并且力证其有效性。“性能/绩效题”是综合应用题，更加贴近职业工作状况，目的是为了衡量学生解决现实问题的能力。

表1 新工科“技术增强型”问题的类型

相对于传统问题，“技术增强型”问题的特点在于，知识的深度、涉及因素和冲突的范畴、分析的深度、问题的熟悉度、适用的准则数量、利益相关者参与及冲突的程度、包含的子问题数量[10]等都更加深、宽、多，更贴近现实，需要运用到复杂的技术手段、综合多种方法才能解决，通常需要花费更长的时间、更大的工作量，因而不适合列入限时限刻的“考试”范围。

“技术增强型”问题可以使学生展现出更复杂的思维能力，并且展现出传统问题难以评估的行动力和情感表现能力。问题解决过程不仅考验了学生的知识、技术技能的综合应用能力，而且考验了学生克服困难的行动力以及坚持不懈的内在驱动力、社会意识、交流沟通等情感表现能力。

4 基于“技术增强型”问题的课程评价方式

随着评价目标和评价问题类型的转变，再加上层出不穷的ICT带来了教育教学手段的巨大改变，新工科课程评价的形式、途径、时机和技术手段也应做出相应的变革。

4.1 评价形式和评价模型

“技术增强型”问题通常需要较长时间和过程去解决，若仍沿用基于最终结果的“一次性”终结评价，忽视过程中的表现，不给予适时的督查和促进，最终得到的可能仅仅是一个糟糕的解决方案，不能达到促进学生能力提高的目的。因此，“技术增强型”问题适宜采用嵌入学习过程、能提供及时反馈的“形成性评价”，而非终结性评价。

再考虑到“技术增强型”问题是一种深度学习，不可能全面覆盖课程的基本面，对课程知识框架掌握状况的评价还是需要用一些具有覆盖面的问题来评价。因此，从评价的深度与宽度两方面综合考虑，新工科课程评价的形式应该采用形成性评价和终结性评价两者相结合的形式，评价模型如图3所示。

形成性评价和终结性评价的权重分配，应根据形成性评价开展的丰富程度而定，一般将形成性评价的权重控制在40%～60%比较适宜。

图3 基于“技术增强型”问题的课程评价模型

4.2 评价途径

“技术增强型”问题宜采用研究性学习、课堂讨论、实验等学习活动来开展研究，故而基于“增强型”问题的评价途径亦通过观察和测量这些学习活动过程中学生的表现以及学习成果的发表、讨论情况来做出判断，如图3所示。

研究性学习活动是以课外时间为主，学生为主体、教师为辅助，从学科领域或现实生活中选择并确定研究问题，以类似于科学研究的方式来开展理论实践、应用和探索，从而完成学生自身知识体系的建构，锻炼综合、分析、判断等高层次思维技能，以及团队协作、自主管理、交流表达的非认知能力[11]。藉由研究性学习活动来开展形成性评价，可以比较全面地观测到活动过程中学生对知识和技能的应用创新能力、行动力以及情感表现力等各种评价指标的状况，还可以及时予以指正，促进能力和学习效果的提高，因此，它既是重要的能力训练环节，也是重要的评价途径。研究性学习活动的类型主要有体验类学习活动、文献综述类学习活动、模拟实验类学习活动、调查分析类学习活动、实践项目类学习活动、作品类学习活动、探索试验类学习活动等。

课堂讨论是“增强型”问题研究成果的发表和讨论环节，因而可作为“增强型”问题的评价环节，用于师生共同评价“增强型”问题的研究成果水平和陈述、交流表达能力。课堂讨论作为衔接课外深度学习过程与课堂教学的“节点”，起着增强型问题学习成果的“分享与讨论”作用，学生发表成果的同时接受质询并答辩，可以充分地展现其专业认知深度、思辨能力、表达能力和耐受力等综合素质。不仅如此，课堂讨论还可以很好地激发学生的热情、兴趣，促进学生深入探究学习，因此，课堂讨论在“增强型”问题评价中必不可少。它可以结合研究性学习活动来开展，也可以单纯地以问题讨论的形式来开展。

实验是连接理论与应用、设计与验证的桥梁，是“增强型”问题研究的重要方法之一，因而也是课程评价的重要途径之一。它可以作为研究性学习活动的一个分类，由学生自主设计实验，锻炼学生的动手能力和应用能力，同时又形成过程性评价。

4.3 评价流程、形成性档案

基于“增强型”问题的形成性评价嵌入在学习过程中，依据逐步形成的资料——“形成性档案”进行评价。评价的指标不仅包括形成性档案的质量，还包括行动力和情感表现。

4.3.1 研究性学习活动的评价

1)评价流程如图4所示。研究性学习活动的形成性评价嵌入在活动进程中，“◇”符号代表着评价的节点，评价后及时提供反馈意见，对于情况恶劣者可以中止，直接判定不合格。

图4 研究性学习活动的评价流程和形成性档案

2)形成性档案资料包括：重要词条、参考文献、文献综述、活动方案、收集的数据、方法论简介、数据分析、得出结论等，这些资料以Wiki等形式呈现在移动学习平台(BbS)上。Wiki具有良好的协作性，学生可以在上面协作写作、相互修改，共同完成过程性资料和结题报告的撰写。用Wiki不仅可以引导学生研究的技术路线，而且可以看到研究的进展、看到每位学生的贡献，方便督促，尽量减少学生“打酱油”的情况发生。

3)形成性评价由学生和教师共同参与完成，但以学生为主。在图4的评价节点时间，大家通过移动学习平台查看形成性档案的完成情况、提供反馈意见，在“课堂讨论”开始之前进行组内互评，“课堂讨论”之后进行组间互评，小组成员成绩由组间互评成绩和组内互评成绩折算而得。

为了确保评价整体水平的合理性，不至于偏高或偏低，由教师给出小组成绩分布的方案，以控制整体分布基本符合正态分布。每组组长互评给出所有小组排序，再按照成绩分布方案折算出小组成绩，最后以所有小组评分的平均值作为最终的小组得分。

4.3.2 课堂讨论的评价

课堂讨论是“增强型”问题评价的重要环节。通过观测学生对增强型问题的观点和陈述、答辩表现情况来做出评价。

1)课堂讨论的评价流程，如图5所示。课堂讨论前，预先将学习成果发表在学习平台的讨论板，供同学查看并且回答质询；由课代表或助手采用QQ投票系统或BbS问卷调查系统发起第1轮投票进行互评，学生参加投票，公布投票结果。课堂讨论中，先进行成果发表(PPT发言)，再接受质询(Q & A)，随后当场发起第2轮投票进行互评，结束前教师进行点评和总结。互评分2次开展，是为了避免因陈述、答辩等表现造成对成果水平的误判。

2)课堂讨论的形成性档案，如图5所示。主要包括增强型问题的学习成果、对质询的回复、课堂陈述和Q & A表现。课堂讨论评价的目标不仅包括增强问题研究成果的质量，还包括陈述、答辩等情感表现能力。

3)评价的实施以学生互评为主，教师控制总体状况并参与投票。根据2轮投票的结果，计算成绩得分。

图5 增强型问题课堂讨论的评价流程和形成性档案

4.3.3 实验的评价

常规实验的评价由实验方案、操作表现和实验报告3部分综合评定而得。鼓励学生在课程计划之外自主设计实验，作为研究性学习活动的一个类别，按照研究性学习活动进行评价。

4.4 评价的技术支持手段

基于“增强型”问题的课程评价采用了大量的形成性评价，与“一次性”的终结性不同，形成性评价需要借助于技术手段才能长久、有效地实施下去。

按照建构主义理论，形成性评价被形象地比喻为学习者的“脚手架”，起着监测学习状态、分析诊断问题、提出指导建议从而促进学习的作用。更高阶的“脚手架”，还要能够结合学习者更广泛的数据比如兴趣、习惯、喜好等进行深入分析。也就是说，开展形成性评价必须进行过程数据收集、传递、保存、分析和反馈等一系列操作。考虑到目前国内高校本科教育仍然是规模教育，教学常态下形成性评价的工作量非常大，要想高效率地及时评价，必须使用ICT手段来支持评价数据的收集、传递、保存、分析和反馈等操作，否则会因工作量过大而无法长久地开展下去。

用于形成性评价的ICT层出不穷，例如课堂应答系统[12]、数学空间(Math Space)[13]、智慧麻雀(Smart Sparrow)[14]、录屏教学技术(SCIT，Screen-Capture Instructional Technology)[15]、移动学习同伴(Leaning Analytics for Sensor-based Adaptive Learning，基于传感器的自适应学习分析)[16]等。但它们大都价格昂贵，在国内普及性不高。对于普通高校而言，采用易获得的ICT组合成一个形成性评价的技术支持系统，才是当下最为切实可行的技术路线。表2是采用BbS、QQ等即时通信工具，组合构建成的用于形成性评价的技术支持“系统”，在教学实践中明显地提高了形成性评价的数据收集、传递、处理和反馈效率。

值得注意的是，用技术手段进行评价，效率虽然提高了，但情感感染力和影响力却明显逊色于传统的交互式评价，因而在教学评价中要两者有机地结合起来。

5 教学实践

“增强型”课程评价方式在常州工学院工业工程专业的“生产与运作管理”课程中进行了实践。首先，进行课程改革，增加了“增强型”问题相关的教学环节——研究性学习活动和课堂讨论。开展了多种主题的学习活动：一是课程知识点与时下热点相结合的主题，例如身边的智能产品方案设计；二是围绕知识点的案例学习，例如手机生产的工艺路线；三是新理念的认知和应用，例如精益生产核心技术在周遭的应用实践；四是技能性学习活动，例如玩具车的流水线设计等。学习活动终结时，分别在线上移动学习平台、线下课堂开展了分享和讨论，由学生和教师共同进行成绩评价。

其次，在课程成绩计算模型中提高了形成性评价的权重，与终结性评价各占50%。为了做到这点，在形成性评价项目的多元化方面进行了变革，不仅包含平时作业，而且包含网络学习任务、在线测试、学习活动形成性档案、作品、课堂讨论等多种评价项目；建立了基于ICT支持的评价手段，提高形成性评价的可操作性；加大了学生作为评价主体的份量，产生了更大的激励和促学作用。

表2 可获得的评价手段及效能比较

注：带“*”表示技术系统支持的手段。

实践结果呈现出几个明显的现象：

1)书面考试成绩与学习活动、讨论等成绩的差异。部分书面考试成绩优秀的学生在学习活动和讨论中的表现并不活跃；学习活动中表现活跃、起主导作用的学生，书面考试成绩并没有进入优秀序列。这种状况印证了书面考试与学习活动形成性评价这两种评价的侧重不同，“增强型”课程评价综合了两者，从而更加全面地评价了学生的能力。

2)学习活动、课堂讨论和学生互评能产生很强的激励和促学作用。学生投入的时间和交互强度远远超出了教师的预期，“打酱油”学生与优秀学生的差距更加显像化，赞许或鞭策来得更加直接。这说明“行动”和“社会性存在”产生的激励作用更强，而这两者是属于“表现”，更多地体现在“增强型”问题的解决过程中，是传统评价问题力不能及的地方。

3)“增强型”课程评价仍然存在一些没有彻底解决的问题。例如，小组学习活动中的“打酱油”现象、“增强型”问题工作量的适度问题等，还需要不断加以研究。

6 结论

1)“技术增强型”问题需要深度知识、复杂技术和技能的综合应用，以及克服困难的行动力、坚持不懈的意志、社会意识和交流沟通等情感能力才能解决，借助它可以从认知、技能、情感表现和行动4个目标领域全面地考量新时期学生的综合能力和素质，满足新工科人才培养的新要求。

2)基于“技术增强型”问题的课程评价方式，从评价形式、评价模型、评价途径、评价流程、形成性档案和技术支持手段等方面，变革了传统考试为主的评价方式，能够更加全面地衡量新工科所要求的能力和综合素质。采用形成性评价和终结性评价相结合的评价形式，建立多元化的评价途径和基于移动学习方式的评价流程，建立丰富的形成性档案科目，提供可获得的ICT，提高评价的效率。

3)采取可获得的ICT组合成评价技术支持体系，是“增强型”课程评价方式成功实施的关键。在昂贵的教学评价系统不可得的情况下，采取可获得的ICT相互组合，用于支持形成性评价的数据信息收集、处理和反馈，提高“增强型”评价的可操作性和效率，才能发挥出评价的积极促学作用。