摘要：本文討論的是國家精品課程“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”系列教學(xué)改革，并且提出了一種全面的、科學(xué)的教學(xué)評價方法，對教學(xué)的全過程進行動態(tài)地、多因素綜合評價，可有效促進教學(xué)水平不斷提高。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；實踐環(huán)節(jié)；教學(xué)評價；多因素分析

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

1引言

國家精品課程“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的建設(shè)過程中，進行了一系列的教學(xué)改革。其中最重要而且難度最大的一項改革是加強了課程的實踐性環(huán)節(jié)，同時加強了師生互動式教學(xué)。這項改革也帶來了如何準確評價教學(xué)過程和教學(xué)效果以及每個學(xué)生的學(xué)習(xí)成效的問題。傳統(tǒng)的做法是通過課程考試進行教學(xué)評價。通過考題的設(shè)計來考察學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的基本概念、基本算法和基本技術(shù)的掌握情況，尤其考核學(xué)生在期終總結(jié)復(fù)習(xí)階段對整個知識系統(tǒng)的全面掌握和靈活運用的情況。每個學(xué)生的考試成績用于評價其學(xué)習(xí)效果。全體學(xué)生的考試成績用于評價教學(xué)效果。這種教學(xué)評價方法有其科學(xué)性，而且已在我們的教學(xué)中使用多年，廣大教師和教務(wù)管理人員普遍接受。然而對于我們所做的教學(xué)改革，這種教學(xué)評價方法顯得有些落伍，它不能完整準確地評價整個動態(tài)的教學(xué)過程，綜合評價教學(xué)的各個方面。因此，科學(xué)地評價教學(xué)過程和教學(xué)效果成為“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)改革面臨的一個新課題。它涉及課程教學(xué)改革的諸多方面，包括教師教育觀念和教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，學(xué)生學(xué)習(xí)方法的轉(zhuǎn)變，也涉及學(xué)校教學(xué)管理模式的轉(zhuǎn)變?？茖W(xué)的教學(xué)評價方法應(yīng)包括認識領(lǐng)域的評價和情感領(lǐng)域和操作領(lǐng)域的評價。認識領(lǐng)域的評價主要依據(jù)教學(xué)大綱和教材，課程考試的考題以及考題的有效性和可靠性，也就是傳統(tǒng)的課程終結(jié)性考試。而情感領(lǐng)域和操作領(lǐng)域的評價往往是難以把握也最容易被忽視的方面。評價的范圍包括學(xué)生的自學(xué)能力，基本技能，學(xué)習(xí)態(tài)度和毅力，獨立思維，創(chuàng)新思維，學(xué)習(xí)自主性，合作態(tài)度和競爭意識等方面。這些方面正是素質(zhì)教育的基本內(nèi)容?！八惴ㄅc數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程所作的教學(xué)互動和實踐性教學(xué)改革恰恰能反映出這些方面的教學(xué)效果。而僅用傳統(tǒng)的認識領(lǐng)域的評價是無法對這些嶄新的重要方面進行科學(xué)評價的。因此必須突破傳統(tǒng)的教學(xué)評價方法，提出一種新的綜合性教學(xué)評價方法，對“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)過程和教學(xué)實踐進行完整準確地動態(tài)評價。

2綜合性教學(xué)評價方法探索

2.1課程教學(xué)評價指標選擇

為了探索一種新的綜合性教學(xué)評價方法，首先要考慮的是合理設(shè)置評價觀測點和評價指標。一方面要注重認識領(lǐng)域的終結(jié)性評價對學(xué)科知識歸納、總結(jié)、綜合和升華的重要功能，另一方面不能忽視形成性和連續(xù)性的教學(xué)評價過程。因此，對課程評價觀測點，評價內(nèi)容和評價形式作了如下綜合性改革。

一是評價形式多樣化。每個學(xué)期安排一次期中考試和一次期末考試。每次考試采用閉卷理論考試和開卷上機實踐考試相結(jié)合的教學(xué)評價形式。改變了以往單一的閉卷理論考試形式，增加了課程實踐技能的考核，以全面地考核學(xué)生理論、抽象和設(shè)計的能力。除了期中考試和期末考試的評價形式外，每個教學(xué)單元都安排一次課后實踐作業(yè)。學(xué)生通過系統(tǒng)進行在線作業(yè)提交，參加優(yōu)秀作業(yè)評選。這種評價方式能動態(tài)地體現(xiàn)教學(xué)循序漸進的過程，有效避免了期中考試和期末考試難以覆蓋全部教學(xué)內(nèi)容和評價觀測點太少的問題，使教學(xué)評價更加趨于科學(xué)和公正。

二是評價內(nèi)容多元化。從學(xué)生的出勤情況(聽課次數(shù))和獨立完成作業(yè)的情況(是否抄襲或雷同)，以及學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，在優(yōu)秀作業(yè)課堂交流時提出問題，回答問題，積極參與教學(xué)互動的狀態(tài)等方面進行評價。為了公正客觀地評價學(xué)生獨立完成作業(yè)的情況，課程組開發(fā)了課程的實踐性作業(yè)自動測評系統(tǒng)，對學(xué)生提交的作業(yè)進行自動測評，并對同題作業(yè)的解答進行雷同度檢測打分。每個學(xué)生每道題的作業(yè)解答雷同度作為教學(xué)評價的一個觀測點。

三是評價主體多元化。傳統(tǒng)的教學(xué)評價中，學(xué)生總是被評價的對象，處于被動的地位。在“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)過程中，評價的主體不僅包括教師，還包括學(xué)生自我評價和學(xué)生相互間的評價，積極地調(diào)動學(xué)生的參與積極性和主動性。學(xué)生由單純的評價客體轉(zhuǎn)換成為評價的主體。評價主體和客體的結(jié)合使評價過程成為教師和學(xué)生之間平等的相互交流的過程，有利于提供多角度，多層面的評價信息。

基于以上考慮，提出“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)評價的16個指標如表1所示。

2.2課程教學(xué)評價指標的權(quán)重確定

在用上述16個指標綜合評價“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)效果時，還應(yīng)當考慮各指標對評價結(jié)果的影響大小，即各個指標在課程教學(xué)評價中的權(quán)重問題。統(tǒng)計計算法是確定指標權(quán)重的常用方法之一[1]。由于16個指標之間存在一定的相關(guān)性，因此可以通過對學(xué)生的16個指標進行主成分分析，得到主成分在每一個指標上的因子負荷，將第一主成分的各指標的因子負荷作為各指標的權(quán)重。

2.3課程成績的綜合得分計算

通過上述的主成分分析法得到16個指標在綜合評價時的權(quán)重，由此可以構(gòu)造一個綜合成績指標。

將每一個學(xué)生的16個指標值代入這個綜合指標計算出該學(xué)生綜合成績。 個同學(xué)的綜合成績記為： ， ，…， 。為了便于對學(xué)生成績評定，將綜合成績轉(zhuǎn)為百分制的成績，步驟如下：

(1) 將 ， ，…， 從低到高排序，記排序后的 個綜合成績?yōu)椋?， ，…， 。

由任課教師根據(jù)全班學(xué)生學(xué)習(xí)的具體情況，事先確定以下指標的值：學(xué)生的不及格率 ，最后成績的最低分數(shù) (為了避免0分及負分)，最后成績的最高分數(shù) (為了避免100分及以上)。

(2) 采用線性函數(shù)轉(zhuǎn)換綜合成績?yōu)榘俜种瞥煽儭?/p>

3新教學(xué)評價方法的綜合性評價效果

用以上方法對福州大學(xué)2005級計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科生的“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)進行了綜合評價。全年級共有327人，每位學(xué)生均有如表1的16個指標的評分，用自編軟件對表3的相關(guān)系數(shù)矩陣計算出其特征根與特征向量，得到第一主成分的因子負荷。16個指標的因子負荷的合計為3.81，以各指標的因子負荷除以3.81作為該指標的權(quán)重，結(jié)果見表2。

從表4列出的成績評價指標的權(quán)重可以看出期中實踐考試，期末理論考試和期末實踐考試的權(quán)重分別為0.079，0.087和0.071，與其他指標相比具有較大權(quán)重，反映出這3次考試在整個成績評價中占有較大比重，這與課程設(shè)置這3次考試的綜合性測試的目標相吻合。按表4的權(quán)重計算出327名學(xué)生的綜合成績 ， ，…， 。綜合成績的頻數(shù)分布表見表3。

對表3的成績分布進行正態(tài)性檢驗，得到：峰度系數(shù)=-1.243(標準誤=0.135， )，偏度系數(shù)=6.768(標準誤= 0.269， )，即在 的檢驗水準上，綜合成績不服從正態(tài)分布。我們對綜合成績小于60分的學(xué)生檢查其16個指標的值，發(fā)現(xiàn)綜合成績小于40分的5個學(xué)生均是平常幾乎不來聽課且平常作業(yè)成績都是0分，他們的低分使綜合成績不呈正態(tài)分布。在去掉這5個學(xué)生之后，則峰度系數(shù)=-0.077(標準誤=0.271， )，偏度系數(shù)=0.172(標準誤= 0.136， )，在 的檢驗水準上，綜合成績服從正態(tài)分布。

對用本文方法評定的綜合成績在60分以下(不及格)的33個學(xué)生和90分以上(優(yōu)秀)的13個學(xué)生計算出16個指標的平均得分見表4。

從表4的結(jié)果可見，評定為不及格的學(xué)生的10次實踐作業(yè)及期中、期末考試的得分占滿分的比值大多都不到0.05，這反映出這些學(xué)生的實際水平的確較差；評為優(yōu)秀的學(xué)生的10次實踐作業(yè)及期中，期末考試的得分占滿分的比值大多接近0.5，這反映出這些學(xué)生的實際水平是比較好的。因此，本文的方法確定出課程的綜合成績是符合實際情況的。

4總結(jié)

課程組用C++語言將新的綜合教學(xué)評價方法編制成一個綜合教學(xué)評價軟件。該軟件界面友好，使用簡單。使用者只要正確輸入全體學(xué)生的16個指標值，就可以計算出每位學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)成績。為了使軟件具有更強的適用性和靈活性，增加了一些可根據(jù)實際情況靈活選擇的參數(shù)，如課程綜合成績的最低分數(shù) 及最高分數(shù) 可以根據(jù)課程的具體情況進行設(shè)置，課程綜合成績的不及格率P也可以按照教學(xué)要求預(yù)先設(shè)置。軟件中3類教學(xué)評價指標個數(shù)可以依據(jù)實際教學(xué)情況進行增刪。課程組還將該軟件的計算結(jié)果與國際著名軟件SAS(Statistical Analysis System)的計算結(jié)果進行比較，計算結(jié)果完全一致，從一個側(cè)面證明了軟件算法的正確性。

本文介紹的教學(xué)改革成果是福州大學(xué)“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程組在承擔(dān)國家精品課程“算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”的建設(shè)過程中進行的一系列的教學(xué)改革成果之一，是課程組全體教師辛勤勞動的結(jié)果。借此機會向課程組全體教師在教學(xué)改革中付出的努力表示衷心感謝。

參考文獻：

[1] 中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002研究組. 中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程[M]. 北京:清華大學(xué)出版社，2002.

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