一門計算機課程的形成性評價應用策略

　　摘要：形成性評價是一種注重學生學習過程的教學評價方法，它能引導學生調整自己的學習策略，促進教師不斷改進教學。文章在分析形成性評價特點的基礎上，結合算法分析與設計課程的教學目標及特點，采用程序在線評測系統和程序雷同檢測系統，設計并搭建了課程形成性評價的實施方案和環境。實踐表明，該方案能切實提高學生的算法設計及應用綜合能力，同時能有效激發學生的學習熱情。
　　關鍵詞：形成性評價；程序在線評測；教學評價
　　
　　算法分析與設計課程是計算機相關專業的一門核心課程，主要培養學生分析問題并利用計算機高效解決問題的能力。通過本門課程的學習，學生要掌握常見的算法設計策略并能夠運用其解決相關的實際問題。要達到這一目標，學生只有在實踐掌中握了算法設計策略的特點后，才能很好的在實際問題中應用。
　　以往的算法分析與設計課程往往只在課程結束時進行一次考核，即期末考試。這種終結性評價存在很多弊端。對于學生來說，這種評價方式只能檢測出學生對理論知識的掌握程度，忽略了學生實踐能力的評價，容易導致學生對學習過程和課程實踐環節不重視，忙于應付期末考試。雖然通過學習記住了大量的算法理論，但沒有“理解”和“消化”，在實際問題中不能靈活運用，遇到實際問題時無從下手，分析問題和解決問題的能力難以得到有效的訓練。由于只在期末進行一次考核，學生在平時的學習過程中很難準確評估自己的學習策略和學習成果，難以及時發現學習中的問題所在，學習缺少主動性。對于教師來講，這種評價方式使教師在教學過程中難以準確把握學生對算法設計策略掌握程度及教學中存在的問題，也無法根據學生的學習狀態及時有效地調整教學策略。基于以上情況，算法分析與設計課程的課堂教學中極易出現“滿堂灌”的現象，“教師講，學生聽，講完就了事”的局面屢見不鮮。使得本門課程的教學目標難以達到，還可能導致學生對計算機相關課程的學習失去興趣。
　　可見，教學評價是教師教學和學生學習的向導，整個教學活動都圍繞它展開。科學的教學評價不僅能為教學提供有益的反饋，幫助老師了解教學效果，改進教學方法，提高教學質量；還可以幫助學生了解自身的學習情況，改進學習方法，提高學習效率，有效地推動教學目標的實現。形成性評價止是這樣一種教學評價方法，本文將探討形成性評價的特點以及在算法分析與設計課程中的應用及實踐策略，來解決課程教學中遇到的問題。
　　
　　1　形成性評價
　　
　　形成性評價(Formative Assessment)是1967年美國芝加哥大學教授斯克里文(scriven)在《評價方法論》一文中首次提到，20世紀80年代以后才逐漸進入中國。形成性評價是指教師在教學過程中利川多種機會和手段評估學生的學習狀況，以獲得有益的教學信息指導教學，促進教學健康發展，最終促進學生學習進步。與終結性評價不同，形成性評價關注學生的學習過程，給予學生獲得多次評價的機會，有助于改善學生的焦慮情緒，增強其學習的自信心，激發他們學習的積極性并保持學習的持久性。形成性評價既是教師獲取教學反饋信息、改進教學管理、保證教學質量的重要依據，又是學生調整學習策略、改進學習方法、提高學習效率的有效手段。
　　在形成性評價中，教師和學生都成為評價的主體，評價方式包括教師評價、學生自評、同學互評、甚至計算機評價等，形成了較為合理的評價主題及評價角度。與教師唯一的終結性評價相比，多維的評價主體使學生變被動的學習者為主動的參與者，有助于提高學生學習的自主性；教師通過多種評價形式獲取學生的學習情況，查找教學和學習中存在的問題，及時采取調整和補救措施。形成性評價不再以學生期末測試成績為依據來評價學生，更強調多元化的學習過程評價。學生的學習興趣、學習態度、課堂提問及回答問題的踴躍程度、參與討論與解決問題的基本能力、完成課后任務的能力、上機學習情況都成為考評的重點。可以看出，形成性評價貫穿于整個教學過程，不僅能使學生在整個學習過程中獲取知識及技能，加強學習策略培養，并能及時為學生學刊及教師教學提供反饋信息，使他們不斷調整教與學的步伐，共同努力達到教學目標。這種注重學習過程、靈活的綜合性評價模式完全符合現階段注重能力及應用的人才培養目標。
　　形成性評價是現階段教學評價的熱點，目前已在大學英語的教學中廣泛應用，且取得了很好的效果。在香港，一種利用網絡和計算機技術開發的幫助化學教師實施形成性評價的系統(Test Construction Support System)已在廣泛的使用。在計算機專業的相關課程中使用形成性評價的還較少見，其主要難點是教師需要投入較多的精力來設計教學中的評價活動，還需要計算機來評價學生設計的算法。本文將形成性評價應用于算法分析與設計課程的課程教學中，利用擴展后的POJ程序在線評測系統評估并記錄學生的學習效果，來探討形成性評價在算法分析與設計課程中的應用策略及效果。
　　
　　2　算法分析與設計課程的形成性評價實施方案
　　
　　形成性評價的實施應貫穿于整個教學過程，通過教師評價、學生互評、學生自評等多維的評價方式來反饋教學信息。在算法分析與設計課程的教學過程中，需要通過評價來獲得學生對每個算法設計策略的掌握和應用程度，這需要大量的與算法設計策略相關的應用問題，同時需要用大規模的測試數據在計算機上檢測學生設計算法的運行時間，才能準確評估學生的學習效果。同時方便在課程結束時對學生做出綜合評價，還需要為每個學生建立學習檔案，記錄評價活動中各種評估結果。
　　為了能有效實施形成性評價，在筆者的教學實踐中，為每個學生建立了學習檔案，采用北京大學的POJ(程序在線評測系統)并擴展了用戶管理功能、斯坦福大學開發的Moss系統(程序雷同檢測系統，http://theory.stanford.edu／～aiken／moss／)在校園網上搭建了課程的形成性評價環境。擴展了用戶管理功能的POJ用來評價學生設計算法的運行時間并記錄和統用評價結果；Moss系統用來檢測學生提交程序的雷同率，避免學生抄襲代碼。課程教學過程中的評價活動主要有算法設計策略應用能力評價(70％)、算法設計及分析能力評價(20％)、學習態度評價(10％)三部分，學生課程成績分別由三個方面來綜合評定。
　　算法設計策略應用能力是課程的主要評價活動，主要評價學生對每個算法設計策略的掌握和應用程度，貫穿于整個教學過程。評價活動先后分四次在程序在線評測系統上進行，每次提供由易到難的算法應用問題3～6個供選擇，要求用相應的算法設計策略在規定的時間內寫程序解決，并利用測試數據檢測程序的運行時間。每次評測在相應的算法設計策略學習完成后進行，用一到兩周的時間讓學生獨立解決；完成后利用Moss系統來檢測程序雷同情況，雷同率超過75％視為抄襲，最后將評測結果記錄到學生學習檔案中。每次評測完成后將評測結果及雷同檢測情況反饋給學生，用相應課時分析評測中出現的問題及解決方案，根據評測結果調整后期的教學方案。同時邀請評測優秀學生講解問題解決方案，要求同學間互評應用問題解決方案的優劣。
　　算法設計及分析能力主要評價學生的綜合應用能力，在課程結束后以報告的形式開展。評測時提供10～15個綜合性應用問題，讓學生選擇其中1題用課程中所學的知識來解決，并要求撰寫研究報告。報告內容主要包括問題分析、算法設計、效率分析、算法實現、程序測試及討論組成，根據報告內容的質量來評價學生的綜合應用能力。
　　學習態度主要評價學生的學習興趣、課堂參與度、出勤等，貫穿整個教學過程，主要以“任務驅動”教學法進行教學，通過課堂問答、問題講解和學生互評的參與度及出勤等來綜合評價。
　　上述的三個評價活動構成了算法分析與設計課程的形成性評價方案，該方案在教學過程中可以為老師提供準確的學習效果、學習態度及教學效果等信息，方便老師及時調整和改進教學方案；同時，通過每次的應用能力評測，學生可以了解到自己的不足，明確今后的方向；通過優秀學生講解及學生間互評，給予了學生展示知識和能力的機會，增強學生的學習興趣和信心，可以有效開發學習潛力，提高學習動力，促進學生自主學習能力。
　　
　　3　形成性評價方案實施效果
　　
　　筆者在2009年的計算機科學與技術、軟件工程兩個專業的三年級學生中分別實施了上述形成性評價方案。算法設計策略應用能力的4次評價分別為簡單經典算法應用、分治法應用(包括減治法和變治法)、時空權衡及動態規劃、貪心策略及分支限界法，共計23題，其中14題必做。算法設計及分析綜合能力評價共12題，選擇其中1題完成并撰寫研究報告。方案實施后，有效的激發了學生的學習興趣，課堂參與度、程序設計能力有了明顯提高。為了進一步了解方案的實施效果，對兩個專業的134名學生進行了課后問卷調查，主要對方案實施的滿意度、應用能力評測的難度、學習壓力、是否有助于學習等方面進行了調查。
　　調查結果表明，54.48％的同學非常滿意評價方案，40.30％的同學比較滿意評價方案，滿意度為94.78％，同時91.20％的同學表明評價方案有助于學習和能力的提高。在問及方案的實施提高了那幾方面的能力時，排在前四位的分別是分析問題的能力、加深了對算法設計策略的理解、程序設計能力和學習興趣。從調查結果可以看出，學生的滿意度很高，加深了學生對算法設計策略的理解，切實提高了分析問題和程序設計能力，表明對此評價方案的認同度較高。另外，在學習壓力方面，61.80％的同學覺得應用能力評測的題目有一定難度，60.30％的同學覺得學習有一定壓力。由此可見，與傳統的終結性評價相比，此評價方案給學生的學習帶來了一定的壓力，應用能力的評測也有一定難度，但正是這樣的壓力和難度，激發了學生的學習興趣和信心，提高了學生的自主學習能力。
　　通過應用能力測評、學生講解與互評、代碼雷同檢測等評價活動，為學生提供了一個展示能力的平臺，使他們成為了教學活動的主體。應用能力評測每次的完成率達到94.25％，代碼雷同率超過75％的人數降低到8.05％以下，課堂教學中學生的參與度明顯提高，主動要求講解自己的解決方案，敢于提問且質疑教材的解決方法，能積極開展課堂討論，活躍了課堂氣氛。同時，他們在課后積極參加學校及社會組織的各種程序設計競賽，并在程序在線評測系統上完成其他題目，不斷提高自己的程序設計能力；2009年內，教學班上學生參加校級以上程序設計競賽33人次，獲獎12人次，在線程序評測系統一年內平均每天提交的代碼近160次。在這種靈活的評價活動中，學生學會了自己制定學習計劃并調節學習節奏，能不斷通過計算機評價、自評和互評等手段隨時檢查學習效果，達到計算機算法設計及綜合應用能力顯著提高的目的。
　　
　　4　結語
　　
　　形成性評價是一種靈活、可行的評價模式，它貫穿于整個教學過程，在算法分析與設計課程中，通過計算機評價、自我評價和互評等多種途徑提高自主性，激發學習動力，有效提高學生的責任意識。同時也促進教師不斷改進教學手段和方案，達到提高學生計算機算法綜合應用能力的目的。值得一提的是，形成性評價需要教師轉變傳統的教學和評價觀念，結合課程培養目標及特點，積極營造以學生為中心的教學和評價環境；同時，要求教師在評價形式和內容上進行精心設計，讓學生能有效介入評估的過程，使他們學會自我監控、自我反思，真正成為學習的主體。
　　
　　
　　
　　(編輯：白