趙鴻昌

摘 要：作者在《軟件測試技術》課程的PBL教學方法改革實踐過程中，設計了一種新穎的曲線式調查問卷，旨在獲得學生對該課程全過程的教學效果評價。通過所設計的調查問卷數(shù)字化程序以及圖形展示與數(shù)據(jù)分析腳本，構建了一個信息化的教學效果評價方法。通過應用該評價方法分析本課程的教學效果，得到了進一步深化教學改革的有效措施。另外，該方法還可方便地應用到其他課程，是一種值得推廣的信息化教改方法。

關鍵詞：調查問卷；教學效果；信息化；教學改革；高等職業(yè)教育

中圖分類號： G712 文獻標志碼： B 文章編號：1673-8454（2014）04-0042-04

當前，教育信息化已列入《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》，成為一項國家戰(zhàn)略，信息化教學已成為教學改革的主要目標。[1]教育信息化的理念不僅僅指學校的計算機與網(wǎng)絡等硬件設施的完善，也絕非單純以應用辦公自動化軟件應對學校事務性的日常工作為目標，更重要的是必須使用信息技術手段開發(fā)有針對性的應用軟件以提高教學與科研質量，并以教學過程人力投入產(chǎn)出比的最優(yōu)化為目標進行教改，以加速學生的能力培養(yǎng)過程。因此，在當前知識爆炸的背景下，教學的關鍵之重在于加速學生能力的培養(yǎng)，而培養(yǎng)過程首先依靠信息技術分析課程的教學效果，以更好地掌握學生能力培養(yǎng)與能力遷移過程的客觀規(guī)律，最終遵循此客觀規(guī)律開發(fā)更合適的課程。

信息技術在教學活動中的應用大體分三類：事務層應用，即使用辦公自動化軟件加速日常教學活動、收集反映教學效果的基礎數(shù)據(jù)；分析層應用，其表現(xiàn)為事務層數(shù)據(jù)的歸納與分析，最終提取為信息；決策層應用，表現(xiàn)為智能專家系統(tǒng)通過分析上述信息，并基于專家系統(tǒng)的知識經(jīng)驗來輔助決策者確定進一步教改的具體措施。具體措施包括督導對教師的指導、教師對教學方法與教學內(nèi)容的調整以及學生對自己的興趣和課程的深入了解，這些具體措施能有效地提高教學質量。目前，國內(nèi)大多數(shù)高校僅實現(xiàn)了事務層的信息化，與應用信息技術提高教學質量的目標相距較遠。[2]

筆者于2012年底從某計算機工程研究所轉入高校，開展軟件相關課程的信息化建設。以2012-2013學年春季學期的《軟件測試技術》課程為例，結合課程的特點開發(fā)了一個教學效果評價軟件，能夠自動完成事務層和分析層的大部分工作，將反映教學效果的數(shù)據(jù)加工為信息。該軟件獲得了很好的實際效果，有助于決策者的知識歸納與總結。

一、課程簡介

《軟件測試技術》是一門實踐性非常強的課程，然而目前教學大綱卻依然將其歸為理論性課程，實訓操作僅占總課時的20%。該課程傳統(tǒng)授課方式的教學效果很差，學生普遍難以掌握相關的核心技能，原因在于以下幾個方面：該課程概念很多而缺乏實訓，學生難以生動地理解概念只能一味地應付考試；學生的編程能力普遍較弱，因而畏難心理抑制了學習的主動性；國內(nèi)軟件測試技術發(fā)展才剛剛起步，因而缺乏測試經(jīng)驗豐富的教師，也缺乏適合學生接受能力的教材。

本課程以筆者八年的全職軟件開發(fā)與測試經(jīng)驗為基礎，充分考慮該課程的學習規(guī)律，采用PBL教學模式開發(fā)實訓題目：將PBL的三要素即問題、學習、指導與教學過程充分融合，保證了問題的多解性與真實性、面向問題的學生自主學習以及教師有啟發(fā)性的指導。PBL課程的成功實施能有效提高學生的學習能力與解決實際問題的能力，國內(nèi)外均有大量的應用報道。[3]

本課程共50學時，分11次課講授，實訓操作約占85%，課程以基于Linux腳本工具構建自動化測試工具及其在軟件各階段測試工作中的應用為主線，以生動的問題和巧妙的解決方法極大地激發(fā)了學生對軟件測試的興趣，學生通過實訓加深了對問題的理解，加強了能力的鍛煉。

二、教學效果的量化

獲取并量化教學效果是將信息技術應用于提高教學質量的首要工作，常用的選項式或發(fā)散式調查問卷分別以客觀和主觀題目的形式呈現(xiàn)，[4]，[5]這些問卷的數(shù)據(jù)量相對較少，因此，若要獲得大量數(shù)據(jù)則需設計很大容量的調查問卷，勢必加重問卷設計、問卷完成與數(shù)據(jù)收集的工作量，亟需應用信息手段改進。

筆者結合自己的經(jīng)驗提出了一種新穎的曲線式調查問卷，以11條曲線表征教學效果，每條曲線的橫坐標代表課程的進度，縱坐標代表一種指標。

這11個指標分組為一個三層模型：第一層是興趣指標，含對問題、對學習以及對實際操作的興趣；第二層是PBL實施過程相關的能力指標，包括提出問題、獨立學習、解決問題、表達以及團隊合作的能力；第三層是性格指標，包括創(chuàng)造力、邏輯推理能力和耐久力。這種分層模型反映了學習過程的客觀規(guī)律，即興趣導致能力的逐漸增強，進而又逐漸強化為職業(yè)成功必需的性格品質。表1是為該課程編寫的11個實訓題目，獲得了較好的教學效果。

這種曲線式調查問卷的優(yōu)點比較明顯：

首先，數(shù)據(jù)是動態(tài)的且容量較大，反映了課程全過程的教學效果，便于動態(tài)分析與回歸分析；

其次，曲線圖形的直觀性使得問卷完成過程很有樂趣，學生不易產(chǎn)生厭倦感。筆者的實踐經(jīng)驗是大多數(shù)學生耗費約45分鐘完成11條曲線的繪制，因為他們會認真反復地琢磨自己在課程全過程的收獲與表現(xiàn)；

此外，11條曲線分區(qū)域顯示在一個位圖文件中，利用寬屏顯示器能夠很方便地綜合對比，而傳統(tǒng)的調查問卷缺乏整體觀，學生們也容易草率應付；

最后，這些曲線存儲成Windows位圖文件，便于問卷原始數(shù)據(jù)的數(shù)字化。

三、教學效果的信息化評價

信息化方法包括調查問卷數(shù)字化程序以及圖形繪制與數(shù)據(jù)分析腳本，尤其值得指出的是，上述程序和腳本在最后一次課作為集成測試的實訓題目，程序與若干腳本一鍵運行的真實演練有效地調動了學生的學習興趣。

1.調查問卷數(shù)字化程序的設計與實現(xiàn)

首先要設計一個數(shù)字化程序，將曲線式調查問卷中的數(shù)據(jù)提取出來，程序的功能包括解析Windows位圖文件的文件頭，確定圖片的尺寸，然后找到合適的像素位置進行逐列掃描，取出非白色像素的坐標位置，并將每個像素的坐標信息與學生姓名和曲線名打包成一條記錄導入Mysql數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)導入的關鍵技術是基于Mysql的命令行接口寫的Linux腳本：mysql -e “LOAD DATA local INFILE 'z.txt' INTO TABLE poll LINES terminated by '＼n' ”。endprint

2.數(shù)據(jù)繪圖展示腳本

為便于同類學生的特征提取，將22名學生分成三組，第一組到第三組依次代表優(yōu)、良、中（n=8， 7， 7人），分組的實現(xiàn)是通過在數(shù)據(jù)庫中建立一張姓名/組別的數(shù)據(jù)表。因為Mysql數(shù)據(jù)庫本身欠缺繪圖功能，所以我們選用Gnuplot軟件繪圖。該軟件也提供命令行接口，方便用Linux腳本進行自動化集成。

3.數(shù)據(jù)分析腳本

R軟件是數(shù)理統(tǒng)計專業(yè)的開源軟件，也提供命令行接口，因此方便用Linux腳本集成，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的自動抽取以及進行多元線性回歸分析。數(shù)據(jù)分析的目的是找到每組學生的能力指標對興趣指標以及性格指標對能力指標的依賴關系，這些依賴關系能夠反映各組學生學習過程的特性，因此提供了數(shù)據(jù)背后隱藏的深層次信息。

4.教學效果的評價

最終，教師通過分析這11條曲線，并分析教學效果指標之間的依賴關系信息，再結合自身對教學過程的理解與相關知識的總結，以此為基礎改進教學方法從而獲得更好的教學效果。

四、結果示例

1.學習過程曲線

此處僅展示四個有代表性的教學效果指標的曲線，如圖1所示。圖1中的曲線是通過Gnuplot提供的“莖葉圖”命令畫出的每組學生相應曲線的均值與方差數(shù)據(jù)，橫、縱坐標的數(shù)值是分別代表課程進度和指標高低的規(guī)一化的無量綱的量值。

可見，如果單從最終的性格指標即創(chuàng)造力和邏輯推理能力曲線來看，第三組最差，第二組相對是最好的。然而這一組的曲線在課程的中后期存在明顯的小幅度波動，這一現(xiàn)象的解釋是第二組學生對教師的指導有很強的依賴性，亦即該組學生在培養(yǎng)創(chuàng)造力和邏輯推理能力的過程中十分依賴教師的幫助，學習興趣曲線也印證了這一點：該組學生在課程的后期興趣明顯下降，尤其在課程之末甚至都略低于第三組，這說明第二組學生的學習過程缺乏主動性和自我約束力。綜合來看，第一組的綜合學習效果是相對最理想的，因為學習興趣曲線和解決問題的能力曲線在課程的全過程均有可觀的增幅，尤其是在課程的中期，解決問題的能力陡然躍升，該組學生普遍反映當學過的腳本工具和正則表達式在課程中期真正開始用于解決軟件測試問題時，他們的自信心有了很大的提升，自主學習與解決問題的能力得到了充分的鍛煉。

綜上所述，筆者通過分析這些曲線，并結合自身的教學實踐提出了以下幾個具體的教改措施：

（1）對于第一組學生，在課程的中后期增加他們的課后實訓任務量，讓他們的自我學習能力得以進一步發(fā)揮；

（2）對于第二組學生，一方面要在課堂實訓過程中加緊對他們的督促，防止他們自我松懈而無法鞏固已達到的教學效果。另一方面，要設計更能激發(fā)學生興趣的實訓題目，調動他們的積極性；

（3）對于第三組學生，再進一步放低實訓題目的難度，調動他們的積極性。

2.數(shù)據(jù)分析結果

為進一步挖掘學習效果曲線背后的信息，在R軟件中進行性格指標對能力指標的依賴關系的多元線性回歸分析，結果見表2：其中各系數(shù)顯著性sig值均小于0.001。正系數(shù)表示某性格指標對某能力指標的依賴關系是正向影響的，即隨著該能力指標的增加，該性格指標亦增加。負系數(shù)則相反，依賴程度的高低由系數(shù)的絕對值確定。系數(shù)0表示依賴關系不顯著，即不相關。

由表2的第二列和第三列可見，學習能力是唯一一項對三項性格指標均產(chǎn)生正向影響的能力指標，而解決問題的能力竟然對三項性格指標均沒有正向影響，這直觀地反映了學生們對考試的隱憂，即使對于學習效果最好的第一組學生也不例外。盡管筆者在課程伊始便指出考試題目大多數(shù)來自平時的實訓題目，學生們內(nèi)心對考試的焦慮仍無法徹底打消，這也反映了學生自信心的嚴重缺失。諸如此類的信息是從曲線上很難得出的，這也是數(shù)理統(tǒng)計應用于數(shù)據(jù)分析的價值所在。深層次的信息挖掘能夠幫助決策者找到問題深層次的根源：例如只有考試制度的改革才能從根本上促使學生更看重能力的鍛煉與提升。

五、下一步工作

考慮使用隨堂的輕量級曲線式調查問卷，更快地得到學習效果的反饋，以建立以教師的指導為輸入的控制模型，應用最優(yōu)控制理論與方法獲得最佳的教學效果。

考慮將教學效果評價軟件與電子教案生成軟件、演示文稿生成軟件、實訓題目生成軟件集成在一個軟件包里，抽取更多數(shù)據(jù)，更加自動化、系統(tǒng)化地分析教學數(shù)據(jù)，進而提升教育信息化水平。

此外，數(shù)據(jù)分析過程還要深入結合知識，組織相關的研究成果以挖掘出更多的信息。

本文提出的曲線式調查問卷及教學評價方法對其他課程也一樣適用，只要相關課程的專業(yè)教師設置其關心的問卷指標，調查問卷數(shù)字化程序、繪圖與數(shù)據(jù)分析腳本大部分均可重用。

參考文獻：

[1]徐莉.應將教育信息化上升為國家戰(zhàn)略[J].中國教育信息化， 2013（7）： 6-10.

[2]羅念龍，佟秋利，馬亮.聚焦“提高質量”，提升高校信息系統(tǒng)應用層次[J].中國教育信息化， 2013（7）： 11-15.

[3]Mat， S.， Yassin， R. M.， Ishak， N.， Mohammad， N.， & Pandaragan， S. L. Model of problem-based learning using systems approach[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences， 2012： 541-545.

[4]Richardson，J.T.E. Instruments for obtaining student feedback： a review of the literature[J].Assessment & Evaluation in Higher Education， 30（4）： 387-415.

[5]馮燕芳.高職院校實踐教學評價指標體系研究[J].職業(yè)技術教育， 2012（8）： 34-36.

（編輯：李曉萍）endprint