石竹玉，朱 俊

(武漢大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢430072)

0 引言

隨著高校實(shí)驗(yàn)學(xué)生數(shù)目的增加和遠(yuǎn)程教育的發(fā)展，如何利用計(jì)算機(jī)代替人工準(zhǔn)確迅速地測(cè)評(píng)學(xué)生的知識(shí)水平和實(shí)驗(yàn)操作技能日益成為研究熱點(diǎn)［1］。早期自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)主要針對(duì)已有標(biāo)準(zhǔn)答案的客觀(guān)題型進(jìn)行評(píng)分，例如，文獻(xiàn)［2］給出的操作題評(píng)分系統(tǒng)，就是通過(guò)自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)取出數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)答案表中每題操作對(duì)象各項(xiàng)屬性的值與學(xué)生操作文檔中相應(yīng)對(duì)象屬性的值進(jìn)行比較從而完成評(píng)分過(guò)程。隨著研究的深入，也出現(xiàn)了主觀(guān)操作題的評(píng)分系統(tǒng)，文獻(xiàn)［3］中給出的基于程序理解的編程題自動(dòng)評(píng)分方法，將學(xué)生編寫(xiě)的程序標(biāo)準(zhǔn)化之后，再根據(jù)其系統(tǒng)依賴(lài)圖，完成與標(biāo)準(zhǔn)答案的匹配，從而產(chǎn)生其評(píng)分。

然而，當(dāng)我們需要對(duì)學(xué)生操作儀器進(jìn)行測(cè)評(píng)時(shí)，現(xiàn)有的評(píng)分系統(tǒng)不能滿(mǎn)足我們的需求，這是由于常規(guī)儀器，如示波器等缺乏對(duì)操作過(guò)程的記錄。因而我們需要引入虛擬儀器，這樣才可以把學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作全過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)流記錄下來(lái)，作為評(píng)分的基礎(chǔ)。教師在人工評(píng)閱過(guò)程中，會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通過(guò)觀(guān)察學(xué)生操作的部分動(dòng)作，給出實(shí)驗(yàn)操作評(píng)分。而基于虛擬示波器實(shí)驗(yàn)教學(xué)的測(cè)評(píng)，則運(yùn)用LabVIEW 軟件，結(jié)合人工評(píng)判的思維過(guò)程未進(jìn)行。本文設(shè)計(jì)一種虛擬示波器實(shí)驗(yàn)教學(xué)的自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)，以期尋找一種能自動(dòng)表述與測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)中的示波器操作過(guò)程，使實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的計(jì)算機(jī)評(píng)分可以部分地取代人工評(píng)閱過(guò)程。

1 自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的模型構(gòu)建

為了建立較為合理的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，我們以布盧姆教育目標(biāo)分類(lèi)學(xué)為理論基礎(chǔ)，將示波器實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)細(xì)分，并結(jié)合人工評(píng)價(jià)的思維過(guò)程，探討在示波器教學(xué)過(guò)程中所涉及的知識(shí)點(diǎn)與相應(yīng)的學(xué)生認(rèn)知水平的關(guān)系，從每一個(gè)亞過(guò)程的評(píng)分細(xì)則，來(lái)逐一完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)分，形成我們的評(píng)分模型。

1.1 布盧姆教育目標(biāo)分類(lèi)學(xué)

布盧姆教育目標(biāo)分類(lèi)理論以知識(shí)維度為縱軸、認(rèn)知過(guò)程維度為橫軸，構(gòu)成了一個(gè)二維24 格的分類(lèi)表［4］。其中，知識(shí)維度分為事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)和反省認(rèn)知性知識(shí)。認(rèn)知過(guò)程維度分為記憶、理解、運(yùn)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造。將布盧姆理論應(yīng)用于示波器實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們需要把學(xué)生所要掌握的知識(shí)水平程度定義為教學(xué)目標(biāo)，通過(guò)細(xì)分知識(shí)點(diǎn)及與此知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的認(rèn)知程度，制定出測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)。也就是說(shuō)，我們可以將知識(shí)點(diǎn)分為四類(lèi)，并對(duì)每一類(lèi)中所涉及的難度進(jìn)行六個(gè)層次的量化。如果只做到了記憶、理解與運(yùn)用，則被認(rèn)為是低層次思維方式;如果能做到分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造才能被稱(chēng)為達(dá)到了高層次的思維方式。

1.2 事實(shí)性知識(shí)

知識(shí)維度中的事實(shí)性知識(shí)就是學(xué)生通曉一門(mén)學(xué)科或解決其中的問(wèn)題所必須知道的基本要素。在示波器實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生首先需要了解幅度、頻率、周期、觸發(fā)和同步等最基本術(shù)語(yǔ)，做到記憶、理解與運(yùn)用等低層次思維方式;比較深入的學(xué)習(xí)還需要知道相位、觸發(fā)源、觸發(fā)選擇與觸發(fā)極性等術(shù)語(yǔ)，做到對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)用到這些術(shù)語(yǔ);要達(dá)到高層次的思維方式還需進(jìn)一步知道亮度、聚焦、波形線(xiàn)寬、輸入方式選擇等相關(guān)術(shù)語(yǔ)，做到能準(zhǔn)確描述測(cè)量過(guò)程，必要時(shí)可創(chuàng)造特定的術(shù)語(yǔ)來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.3 概念性知識(shí)

知識(shí)維度中的概念性知識(shí)就是在較大結(jié)構(gòu)中表述其基本成分之間的關(guān)系。我們以正弦信號(hào)周期為例，最基本的要求是知道周期是正弦信號(hào)幅度的重復(fù)時(shí)間，周期與頻率互為倒數(shù)。比較深入的學(xué)習(xí)應(yīng)該知道不同起始點(diǎn)(及終點(diǎn))對(duì)周期測(cè)量的影響，可以用不確定度來(lái)分析與評(píng)價(jià)所測(cè)量周期的過(guò)程;更深入的學(xué)習(xí)應(yīng)該做到從模型的高度去理解周期，對(duì)任何實(shí)際信號(hào)而言，周期是一個(gè)理想化的結(jié)果，它不僅有測(cè)量?jī)x器本身所致的誤差、信號(hào)中噪聲所致的誤差，還有模型誤差。

1.4 程序性知識(shí)

知識(shí)維度中的程序性知識(shí)就是研究方法和運(yùn)用技能、算法、技術(shù)和方法的標(biāo)準(zhǔn)。我們還以測(cè)量正弦信號(hào)的周期為例，在示波器實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生應(yīng)首先做到操作規(guī)范，即讀數(shù)時(shí)應(yīng)做到波形穩(wěn)定，掃描微調(diào)置于校準(zhǔn)狀態(tài)等;高層次的學(xué)習(xí)要知道如何測(cè)量才能使其結(jié)果誤差最小，比如正弦波的幅值要適中，取正弦波中部作為其測(cè)量周期的起始點(diǎn)與終點(diǎn)，被測(cè)周期應(yīng)盡量處于示波器的中部等;同時(shí)還應(yīng)知道輸入的信號(hào)大小會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響等;除此之外還知道用李薩如圖形等一些其它方法間接測(cè)量周期。

1.5 反省認(rèn)知性知識(shí)

知識(shí)維度中的反省認(rèn)知性知識(shí)就是一般認(rèn)知和有關(guān)自己的認(rèn)知意識(shí)。反省認(rèn)知性知識(shí)能夠增強(qiáng)學(xué)生的能力，是學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。具體表現(xiàn)為學(xué)生的操作過(guò)程有目的性，有關(guān)鍵性動(dòng)作。

我們?nèi)砸哉莆帐褂檬静ㄆ鳒y(cè)量正弦信號(hào)的周期為例，對(duì)學(xué)生的基本要求是學(xué)生需要能理解實(shí)驗(yàn)步驟，能處理一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題，得到正確的測(cè)量結(jié)果;進(jìn)一步的學(xué)習(xí)需要理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，充分利用?shí)驗(yàn)條件來(lái)提高實(shí)驗(yàn)精度，知道如何科學(xué)并完整地表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，特別是在增加特定的步驟來(lái)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度時(shí)，若遇到困難，則能將該困難迅速定位，知道在何處可以得到幫助，并提出解決問(wèn)題的方法。

1.6 人工評(píng)分思維

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)旨在取代實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的人工評(píng)價(jià)，所以以布盧姆分類(lèi)學(xué)為理論依據(jù)的同時(shí)，結(jié)合人工評(píng)分的思維也是必不可少的。

在示波器的使用實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)是分為兩部分的，一部分是來(lái)自學(xué)生所寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確;另一部分是學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作分，教師對(duì)學(xué)生操作評(píng)價(jià)主要基于以下五點(diǎn):①規(guī)范性;②熟練程度;③動(dòng)作相關(guān)性;④目的性;⑤合理性，即旋鈕調(diào)動(dòng)有先后順序、有效且合理。

1.7 評(píng)價(jià)模型中的模塊劃分

作為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程時(shí)，我們應(yīng)當(dāng):①看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(事實(shí)性知識(shí))是否合理;②看學(xué)生的評(píng)述(概念性知識(shí))是否合理;③看實(shí)驗(yàn)過(guò)程(程序性知識(shí))是否合理;④看學(xué)生所寫(xiě)的總結(jié)(反省認(rèn)知性知識(shí))是否合理，并結(jié)合教師的主觀(guān)感受，綜合起來(lái)給學(xué)生一個(gè)比較客觀(guān)的實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)。

基于以上所述實(shí)驗(yàn)檢查過(guò)程，該自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)評(píng)分過(guò)程具體分為以下四個(gè)模塊:①事實(shí)性知識(shí)和概念性知識(shí)評(píng)分(基本分?jǐn)?shù));②程序性知識(shí)評(píng)分(操作不規(guī)范扣分);③反省認(rèn)知性知識(shí)的評(píng)分(創(chuàng)新操作的加分);④加權(quán)求和統(tǒng)計(jì)處理模塊。

該系統(tǒng)是從分類(lèi)學(xué)的角度出發(fā)，對(duì)虛擬示波器自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分，不同的模塊代表不同知識(shí)的評(píng)述。這樣的模塊化處理，一方面降低了編程的復(fù)雜度，便于程序的測(cè)評(píng)，另一方面也容易將此程序推廣到其它實(shí)驗(yàn)之中。

2 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)

本文評(píng)分系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思想是關(guān)鍵數(shù)據(jù)匹配［5］。利用計(jì)算機(jī)記錄下學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量結(jié)果的同時(shí)，也記錄下學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作全過(guò)程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流。這樣，測(cè)量過(guò)程中的操作就可以用過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流來(lái)表征。根據(jù)人工評(píng)分經(jīng)驗(yàn)中所要注意的規(guī)范動(dòng)作，以及具有研究特質(zhì)的共性動(dòng)作作為參照模型，我們將學(xué)生操作的數(shù)據(jù)流與表征關(guān)鍵動(dòng)作數(shù)據(jù)流進(jìn)行匹配［6］，我們按照匹配程度的不同給出評(píng)分，前三個(gè)模塊伴隨實(shí)驗(yàn)過(guò)程同步進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后通過(guò)模塊四加權(quán)求和給出最后的總成績(jī)。其流程可見(jiàn)圖1。

圖1 評(píng)分系統(tǒng)流程圖

2.1 事實(shí)和概念性知識(shí)評(píng)分

對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)，部分由評(píng)分系統(tǒng)的模塊一來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們將學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)與由系統(tǒng)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，按匹配程度差距大小來(lái)進(jìn)行評(píng)分［7］。

在程序設(shè)計(jì)中，由于多次涉及到數(shù)據(jù)讀取的同步性問(wèn)題，就需要準(zhǔn)確得到學(xué)生讀取數(shù)據(jù)時(shí)其示波器的狀態(tài)。程序的具體實(shí)現(xiàn)是利用一個(gè)移位寄存器和一個(gè)比較函數(shù)比較前后的數(shù)據(jù)所實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)(即學(xué)生輸入數(shù)據(jù)的時(shí)刻)可以得到一個(gè)結(jié)果信號(hào)，利用此信號(hào)作為繼電器的控制信號(hào)，從而能得到此時(shí)的示波器相關(guān)數(shù)據(jù)。

例如，在學(xué)生輸入“信號(hào)幅度”數(shù)據(jù)時(shí)，此模塊使信號(hào)輸入至“幅值頻率測(cè)量函數(shù)”，即系統(tǒng)獲得在輸入時(shí)刻的實(shí)際電壓幅值，將學(xué)生輸入與系統(tǒng)生成的這兩值相減形成差值，此差值的絕對(duì)值大小即表征了實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，并以此作為不同等級(jí)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。然后利用條件結(jié)構(gòu)嵌套完成了60 分以下，60 至70 分，70 至80 分，80 至90 分，90 至100分五個(gè)分?jǐn)?shù)段的評(píng)分。

2.2 程序性知識(shí)評(píng)分

模塊二對(duì)該部分學(xué)習(xí)成果的評(píng)判是根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量時(shí)的操作是否規(guī)范來(lái)評(píng)分的。在該模塊中，首先設(shè)置了一些規(guī)范模型，并將這種規(guī)范模型的操作量化為數(shù)據(jù)，再將學(xué)生的實(shí)際操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流和規(guī)范模型進(jìn)行比較，如果有差距則進(jìn)行扣分，過(guò)程中不規(guī)范動(dòng)作越多扣分越多。根據(jù)人工評(píng)分的經(jīng)驗(yàn)，具體給出以下幾種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作的模型:

(1)在學(xué)生輸入數(shù)據(jù)的時(shí)刻記錄下來(lái)每個(gè)操作旋鈕的狀態(tài)是否符合讀數(shù)時(shí)要求的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，若有一個(gè)不規(guī)范的操作就記錄一個(gè)1。例如，在讀取波形周期時(shí)掃描微調(diào)應(yīng)該處于校準(zhǔn)狀態(tài)，該過(guò)程由圖2所示的程序框圖來(lái)完成此功能。

圖2 按鍵狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)分程序

(2)要求讀周期等時(shí)波形必須是穩(wěn)定的，即每一幀相同的X 序列值對(duì)應(yīng)的Y 軸幅值應(yīng)該相同。如果將每一幀的各個(gè)相同的X 值對(duì)應(yīng)的Y 值都進(jìn)行比較，其運(yùn)算量會(huì)很大，且存在量化誤差，所以本程序采取提取數(shù)組控件提取數(shù)據(jù)的一列，即只取一個(gè)X 值，例如記錄X =1 時(shí)各幀對(duì)應(yīng)的一系列Y 值，利用一個(gè)移位寄存器和一個(gè)比較函數(shù)逐一比較這一系列Y 值是否相等。具體過(guò)程由圖3所示的程序框圖來(lái)完成判斷波形穩(wěn)定功能?？紤]到人眼觀(guān)察時(shí)的視覺(jué)誤差等主觀(guān)因素，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，并參考相關(guān)文獻(xiàn)［7］，我們認(rèn)為設(shè)置容忍度為波形的1%較為合理。如果在容忍度之外就記錄一個(gè)1。

圖3 判斷波形穩(wěn)定的評(píng)分程序

(3)在使用示波器讀取波形周期的時(shí)候，正弦波的幅值應(yīng)該適中，取正弦波中部作為其測(cè)量周期的起始點(diǎn)與終點(diǎn)，也就是說(shuō)被測(cè)周期應(yīng)盡量處于示波器的中部，應(yīng)該使波形中心線(xiàn)與網(wǎng)格的零線(xiàn)重合讀取交點(diǎn)之間的距離，而不是讀取兩個(gè)波峰(或波谷)上的點(diǎn)之間的距離。該模型的具體量化是采用“數(shù)組提取控件”提取最大值和最小值，對(duì)比最大值與最小值的絕對(duì)值，在容忍度內(nèi)相同則說(shuō)明滿(mǎn)足條件。如果在容忍度之外就說(shuō)明存在一個(gè)不規(guī)范操作，就記錄一個(gè)1。該過(guò)程由圖4所示程序框圖來(lái)實(shí)現(xiàn)其讀數(shù)位置的判定。

圖4 讀數(shù)時(shí)波形位置選取的評(píng)分程序

2.3 反省認(rèn)知性知識(shí)評(píng)分

在目前，大多數(shù)自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)是通過(guò)搜索關(guān)鍵詞(靜態(tài)數(shù)據(jù))進(jìn)行匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)評(píng)分的，本文模塊三的設(shè)計(jì)以此為基礎(chǔ)進(jìn)行發(fā)展，采取搜索關(guān)鍵動(dòng)作(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù))匹配法:先根據(jù)人工評(píng)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)給出具有高層次學(xué)習(xí)效果的共性操作，并將這些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)動(dòng)作量化為數(shù)據(jù)，再將學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流與設(shè)定的關(guān)鍵動(dòng)作量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，按照匹配程度來(lái)進(jìn)行評(píng)分。這個(gè)模塊的加入使該評(píng)分系統(tǒng)更加客觀(guān)和完備，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的評(píng)分需求。具體有以下四種。

(1)技巧性—在測(cè)量讀數(shù)之前，相關(guān)旋鈕的調(diào)節(jié)應(yīng)具有先粗調(diào)后細(xì)調(diào)的動(dòng)作，有一個(gè)這樣的動(dòng)作就加1 分。我們知道，如果我們不斷地調(diào)節(jié)一個(gè)旋鈕，這個(gè)動(dòng)作量化為數(shù)據(jù)流后就是一個(gè)振蕩波形。顯然，先粗調(diào)后細(xì)調(diào)的動(dòng)作所對(duì)應(yīng)振蕩波形的峰峰值越來(lái)越小。我們通過(guò)一個(gè)移位寄存器和一個(gè)比較函數(shù)來(lái)判斷其調(diào)節(jié)過(guò)程是使旋鈕值增大還是使旋鈕值減小，+1 表示調(diào)大過(guò)程，－1 則為調(diào)小過(guò)程，再將這±1 通過(guò)另一個(gè)移位寄存器和比較函數(shù)，此時(shí)就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)波形的峰值，進(jìn)而就得到了峰峰值。若該峰峰值變小，則說(shuō)明有先粗調(diào)后細(xì)調(diào)的動(dòng)作。具體過(guò)程的程序框圖如圖5所示。在圖5中，我們引入了時(shí)間延遲，其目的在于提高判斷的準(zhǔn)確性。

該波形若為一純衰減波形，即該旋鈕一次調(diào)節(jié)到位，我們也將其加1 分。具體過(guò)程類(lèi)似上述判斷。

圖5 技巧性評(píng)分的程序框圖

(2)相關(guān)性—有意識(shí)的將幾個(gè)相關(guān)聯(lián)的物理量旋鈕協(xié)同調(diào)動(dòng)，規(guī)律而反復(fù)的操作以便發(fā)現(xiàn)相關(guān)物理量之間的關(guān)系。例如在研究觸發(fā)電平與信號(hào)幅度之間的關(guān)系時(shí)，需要將Y 軸衰減與觸發(fā)電平交替調(diào)節(jié)。通過(guò)提取所有旋鈕動(dòng)與不動(dòng)來(lái)形成一個(gè)操作相關(guān)數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流的特點(diǎn)為旋鈕標(biāo)號(hào)呈交替出現(xiàn)。通過(guò)兩個(gè)移位寄存器的二次移位，則能判斷出是否存在兩個(gè)旋鈕之間的協(xié)同調(diào)節(jié)，具體判定過(guò)程的相關(guān)性的評(píng)分程序框圖如圖6所示。如果結(jié)果輸出為邏輯1 即證明有一個(gè)這樣的反復(fù)調(diào)節(jié)動(dòng)作。

圖6 相關(guān)性的評(píng)分程序

(3)目的性—在研究波形穩(wěn)定與觸發(fā)電平之間的關(guān)系中，如果有不斷地調(diào)節(jié)觸發(fā)電平，就能觀(guān)察到波形穩(wěn)定與不穩(wěn)定之間變化。有連續(xù)幾個(gè)這樣的動(dòng)作與相應(yīng)的結(jié)果，則認(rèn)為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作是具有目的性的。具體實(shí)現(xiàn)是利用移位寄存器和比較函數(shù)同時(shí)監(jiān)測(cè)觸發(fā)電平旋鈕與波形穩(wěn)定的數(shù)據(jù)情況，將兩者通過(guò)“與邏輯”的兩個(gè)輸入端，若輸出1 則說(shuō)明通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)旋鈕以后波形由不穩(wěn)定變穩(wěn)定(或反之)。圖7表明了波形穩(wěn)定與觸發(fā)電平調(diào)節(jié)過(guò)程中的時(shí)序邏輯關(guān)系，定義對(duì)于波形邏輯1 表示穩(wěn)定，觸發(fā)電平有調(diào)動(dòng)時(shí)為邏輯1。當(dāng)與邏輯輸出連續(xù)三個(gè)1 時(shí)說(shuō)明有連續(xù)三次反復(fù)這樣的動(dòng)作組合，我們則認(rèn)為這樣的操作具有目的性，這時(shí)使用寫(xiě)入函數(shù)記錄一個(gè)1。具體的目的性動(dòng)作評(píng)分程序框圖如圖8所示。

圖7 波形穩(wěn)定與觸發(fā)電平調(diào)節(jié)的時(shí)序邏輯

圖8 目的性動(dòng)作的評(píng)分程序

(4)熟練程度—實(shí)驗(yàn)操作是一個(gè)熟能生巧的學(xué)習(xí)過(guò)程，動(dòng)手能力較強(qiáng)操作熟練的學(xué)生通?？梢泽w現(xiàn)出操作較快的共性。例如較快獲得穩(wěn)定的波形。圖9為對(duì)學(xué)生操作熟練程度的評(píng)分程序。圖示程序的具體實(shí)現(xiàn)是利用時(shí)間計(jì)數(shù)器讀取所用時(shí)間，控制計(jì)時(shí)停止的功能是利用一個(gè)while 循環(huán)結(jié)構(gòu)，和波形穩(wěn)定時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們根據(jù)人工教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)定一個(gè)時(shí)間，如果學(xué)生所用時(shí)間比這個(gè)短，我們就加1 分。

圖9 熟練程度的評(píng)分程序

2.4 總分統(tǒng)計(jì)

模塊四中的總分處理程序框圖，如圖10 所示。首先讀取前三個(gè)模塊所生成的文件，將模塊三里面的所有加分采用“數(shù)組求和控件”將和求出來(lái)，模塊二也采用此方法求出，因?yàn)槭强鄯?，還要加一個(gè)取反函數(shù)將其取為負(fù)數(shù)，最后利用一個(gè)加法函數(shù)控件，將前三個(gè)模塊的分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)求和，得到最后的總分并通過(guò)寫(xiě)入函數(shù)記錄下來(lái)，其中默認(rèn)各項(xiàng)得分的權(quán)重為1，這樣評(píng)分過(guò)程就完成了。

圖10 模塊四中的總分處理程序

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)基于我們實(shí)驗(yàn)室的虛擬示波器實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以期解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较聞?dòng)態(tài)操作評(píng)分不可計(jì)算機(jī)化的困難。

我們?cè)谧鲭娮泳€(xiàn)路實(shí)驗(yàn)的學(xué)生中按照實(shí)驗(yàn)操作水平能力分梯度的選取了15 名，按照實(shí)驗(yàn)講義進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果表明最好成績(jī)得分為110 點(diǎn)，最差成績(jī)?yōu)?0 點(diǎn)，平均成績(jī)?yōu)?4 點(diǎn)，區(qū)分度比較明顯，能反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。該測(cè)試結(jié)果的評(píng)分積點(diǎn)略高于我們的預(yù)期值，這是由于部分學(xué)生刻意增加得分積點(diǎn)。另外，測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)大大增加了教師評(píng)分的客觀(guān)依據(jù)性。

該系統(tǒng)是以布盧姆分類(lèi)為基礎(chǔ)，并引入了大量的人工評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這使得在系統(tǒng)中需要完善大量的系統(tǒng)參數(shù)，如各操作過(guò)程中權(quán)重參數(shù)的選擇(目前在程序中都選為1)，這些還有待于進(jìn)一步完善。另外，如何處理在操作過(guò)程中產(chǎn)生的大量的數(shù)據(jù)流還有待研究。

在布盧姆的分類(lèi)理論中還對(duì)情感領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了討論，在人工評(píng)價(jià)過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生的動(dòng)機(jī)、態(tài)度、習(xí)慣和興趣等也非常在意，但在我們的評(píng)價(jià)體系中卻幾乎沒(méi)有反映。本文設(shè)計(jì)的評(píng)分系統(tǒng)畢竟是一個(gè)理想化模型，仍存在一些不足，例如在判斷學(xué)生操作熟練程度時(shí)做得快不一定就一定是掌握得最好的，因此該評(píng)價(jià)方法仍需進(jìn)一步改進(jìn)。

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