适合“计算方法”课程的考查课实验评估探索

冯国虎 李兴玮 王茂松

(国防科技大学 智能科学学院,长沙 410073)

相对于考试课的闭卷考核,考查课考核方式通常采取提交大作业、机试等,更侧重于动手操作,运用课程所学解决实际问题的能力。以“计算方法”为例,作为专业基础课,培养目标是运用计算机求解专业问题数值解能力[1-2]。由于实际问题数值解人工求解计算量大,涉及公式多,闭卷考核受时间限制,侧重于公式记忆和人工求解细致程度,难以反映学生学以致用的能力。为更好反映培养目标达成情况,国防科技大学从执行2017培养方案后,将“计算方法”课程的考核方式由考试改为考查,根据工程实际问题设置实验题目,通过编程解决问题、效果分析的方式考核学生分析问题,选择合适数值算法,根据实际情况改进算法的能力[3-4]。

1 实验评估面临的问题

相对闭卷考试,课内实验的考核方式更受学生欢迎。学生花费更多时间、精力在课程内容的学习和运用上。然而,采取课内实验后,出现了新问题。受时间限制,通常一次课(2学时)内需要完成课内实验,学生花费大量时间用于程序编写,算法实现,对实验效果的评估分析停留在表面,流于形式。尽管要求学生课后进一步完善实验效果评估,做好算法对比和改进,但真正做到的人数非常有限,实验报告中关于效果评估、算法改进的内容不多。经过调研,发现既有客观原因,也有主观原因。客观上同一学期(大二)学习课程数量多、压力大,课后空余时间少。主观上随大流,应付了事。学生认为在规定时间内,完成实验的主体要求,提交实验报告就行,实验报告打分差距不大,都能通过,懒得花时间探索与改进。最关键原因是缺乏激励[5]。

2 应对措施

为增加激励,采取以下主要措施:①形式上,将原有课内实验,课后撰写报告,规定时间内提交的安排改为提前布置,上课前完成实验,课内汇报,汇报后一天内提交报告。②成绩组成上,成绩评定原本为实验报告打分,改进后为实验报告打分和互评打分两部分加权求和。

为促进相互学习,集体协作,采取分组汇报,每组提交一份实验报告。为明确分工,每次实验内容切割成两个部分。3人一组,组员1完成部分1,组员2完成部分2,组长负责实验效果评估以及算法改进,制作汇报课件,汇报以及答疑。分组形式采取自由组合,为防止组内成员偷懒,每次实验推荐1人作为组长,下次实验组长轮换,促使各组员都认真参与。一组汇报结束后,其他组进行提问质疑,由汇报者(或组内成员)答疑,教师作为组织者,负责引导和点评。通过汇报-质疑-答疑,实现“自学习”和“互学习”,提升了学生对实验内容的重视程度。根据各组汇报、答疑情况,由学生完成打分。

为避免互评打分时的人情分和主观随意,打分规则由具体分数改为排序形式,即每组对其他组汇报情况进行排序。如表1所示,第1组对其他组的排序为[0,1,2,3,4,7,6,5],即认为第2组最好(排序1),第3组次之(排序2),第6组最差(排序7);第2组对其他组的排序为[1,0,2,3,5,7,4,6],即认为第1组最好(排序1),第3组次之(排序2),第6组最差(排序7);依次类推。教师统计各组互评排序,累加得到各组互评排序数值,各组互评累加值从低往高排序,得到各组互评的最终排序,然后按排序赋值打分,采用百分制便于后续加权。

表1 2021年秋计算方法课程分组汇报互评排序与得分

以2021年秋季计算方法课程为例,该教学班学生25人,分成8组,每组3人(有一组4人)。互评最终排序第1打分100分,第2打分90分,依次类推,第7打分40分。有两组并列第6,打分50分。具体互评情况如表1所示。

实验报告每组提交一份,原则上由负责实验效果评估、算法改进的学生撰写,实验报告成绩作为组内成员的共同成绩,依此督促组内协作、做好实验效果评估以及报告撰写工作。为避免实验报告打分的主观性,出题教师按实验步骤制定详细打分标准,课程组其他教师或助教对照打分标准,给各组实验报告打分。实验报告采取百分制。对得分90分以上和60分以下的实验报告,出题教师进行复核,避免打分出错。

实验最终成绩由互评得分和实验报告得分加权组成,根据课程实际情况确定具体权重。以2021秋计算方法教学班为例,互评占20%,实验报告占80%。

对于分组排序,可以编写程序,输入各组互评排序,输出互评得分。实验汇报后收集各组打分表,现场运行程序,宣布互评前3名的小组,方便课后组内相互学习。

3 实际效果

课内实验采取分组汇报和互评+实验报告加权打分后,取得了明显效果,主要体现在:①提高了效率,从最初布置到课内汇报到最终提交,总体时间比之前大幅缩短。之前课内实验后1周内提交,采取分组汇报后,汇报后一天内提交。②提高了实验报告质量,由于互评排序激励,学生分组研讨,集体协作,加强了对实验效果评估和算法改进的重视程度,报告质量有明显提高。由之前少部分做得好,大部分一般,变成少部分优异,大部分做得好。为应对汇报时其他组的质疑,学生不得不花更多时间、精力完善实验,加强了实验研讨与效果评估分析的深度,在汇报时展示了优异的表现:在完成标准答案基础上,提出了比标准答案更优的解,开拓了实验出题思路,为教学相长提供了素材。

通过质疑和答疑环节,增强了学生自我学习,相互学习,整体学习效果有明显提升。对比2021年春季和秋季计算方法两个教学班,春季教学班未采用分组,秋季教学班采用分组,相同实验题目,采用分组后,平均成绩提高由74.6分提高至83.5分。如表2和表3对比所示,优良率明显提升(由48.9%提升至64%),不及格率大幅降低(由21.3%降低至0%)。

图1 教学效果对比

表2 2021年秋计算方法课程实验成绩分布(采用分组)

表3 2021年春计算方法实验成绩分布(非采用分组)

4 结语

实验采取自由分组,课前实验,课内汇报,互评排序和实验报告打分加权的模式取得了明显效果:①提高了实验效率,缩短了提交实验报告时间;②提升了学习效果,通过汇报、答疑、互评,激励学生自主学习,集体协作。

不足之处如下:①组内成员共享成绩的合理性有待商榷。课程只有两次实验,3人一组,每次实验轮换汇报,仍然有1人未汇报,存在偷懒的漏洞。如何考核组内每名学生是否都积极参与,有待调研和探索,下一步探索分模块给分,组长取两者最高分的措施。②分组汇报适合于小班教学,学生人数30人之内比较合适。受主观判断和记忆因素限制,当分组超过10组后,互评排序难以反映实际情况。对于大班教学(学生人数超过30人),应探索更有效的方式。拟采取措施是,每次实验力争汇报一半组,下一次实验剩余组汇报,争取两次实验让所有组都汇报一次。如人数约60人,分成20组,2次实验,则每次实验汇报10组。