計算機程序設計課程自動化教學評價平臺研究

摘要：針對傳統計算機程序設計課程評價方法的不足，提出利用程序自動化批改技術，搭建計算機程序設計課程自動化教學評價平臺，探索建立科學全面的學生編程能力評價指標體系，以強化學生項目實踐過程的管理和實際編程能力的培養。

關鍵詞：計算機程序設計；教學評價平臺；程序自動化批改

文章編號：1672-5913（2013）18-0091-04

中圖分類號：G642

0 引言

計算機程序設計課程是高等院校計算機專業的必修課程，主要講授C、C++、Java等程序設計語言。作為實踐性要求很高的一類課程，計算機程序設計課程教學評價的核心內容是對學生實際編程能力的評價。各類紙質考試成績并不能全面反映教學效果，而且要想從中獲得有用的信息用于相關教學評價工作，必然會花費大量的時間和精力。隨著教學改革的不斷深入，目前逐漸興起利用計算機網絡平臺開展大量的考試工作，給課程教學評價工作帶來新的思路和方法。但是由于缺乏對學生實際編程能力的自動化評價方法，已有的網絡考試平臺在對學生編寫的計算機程序進行評價時，仍是基于人工方式，并未從真正意義上減少評價工作所花費的時間和精力，這使得運用已有的網絡考試平臺進行計算機程序設計課程教學評價時，具有一定的局限性。如何實現對學生編程能力的自動化評價方法，搭建基于網絡考試的計算機程序設計課程自動化教學評價平臺，強化對學生實際編程能力的考察，是我們改革探索的焦點和核心。

1 指導思想

1.1 強化全過程考核

傳統的計算機程序設計課程實踐教學環節，對學生的學習過程管理不夠充分，往往只考核最終的實驗報告和程序代碼，對程序的實現過程缺乏評價管理。這種終結式評價存在很多弊端。對于學生來說，這種評價方式容易導致學生只重視最終程序的實現，而忽視對編程過程的經驗積累，學生難以及時發現編程過程中的問題所在，學習缺少主動性。同時，終結式評價也容易引起抄襲現象。對于教師來說，這種評價方式使教師在教學過程中難以準確把握學生對計算機程序設計的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。

1967年美國芝加哥大學教授Michael Scriven提出形成性評價（Formative Assessment），強調教師在教學過程中利用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。與終結式評價不同，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，增強其學習自信心，激發其學習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。

借鑒形成性評價方法，在計算機程序設計課程教學評價中，強化全過程考核。從課程教學準備階段，到課程教學執行階段，管理學生作業、項目實踐過程等關鍵教學活動，實現教師與學生跨時間地點的交流，記錄教師在教學和交流活動中的情況，為教學評價提供參考依據。將學生的成績評定滲透到各個教學環節和教學活動中，對學生各個學習環節的完成程度和情況進行評價，以客觀評價學生對知識的掌握和應用情況，促使學生真正重視平常的學習，使教學與評價融為一體，做到在評價中學習，在學習中評價。

1.2 評價指標多元化

傳統的計算機程序設計課程教學評價以教師對學生的期末試卷和實驗程序評價為主，多是對學生理論知識掌握程度和程序實現功能完整性方面的考核，評價指標單一，主觀性大，不足以全面評價學生的學習主動性、學習效果和實際編程能力。客觀全面的綜合評價可以激發學生的學習積極性，增強學生編程動手實踐的主動性，從而保證教學質量的提高。同時，自動化的評價手段將教師從繁瑣的評價事務中解脫出來，從而將更多的精力投入充實教學內容和設計任務中，更好地引導學生學習。

2 教學評價平臺設計

計算機程序設計課程自動化教學評價平臺的總體目標是構建基于B/S架構的計算機程序設計實踐平臺，開展學生編程能力綜合評價體系的研究和探討。

2.1 系統功能模塊

計算機程序設計課程自動化教學評價平臺功能設計見表1。教學評價平臺的主要功能模塊包括：基礎數據管理、課程資源展示與學習、實踐準備、實踐執行、綜合評價、實踐情況統計查詢和師生互動。

功能設計滿足如下要求：

（1）將計算機程序設計課程的習題、課件、相關技術資料等資源網絡化，面向學生開放，方便學生在線學習。

（2）平臺以自動化評價為主、人工評價為輔的方式評價學生所完成的程序，使學生能夠自主進行編程練習。

（3）平臺隨時記錄學生的學習過程（在線學習時間、編寫程序耗時、錯誤程序提交次數、程序錯誤原因、互動情況等），同時根據學生學習狀況，為學生提供后續學習建議等。

2.2 系統流程

計算機程序設計課程自動化教學評價平臺基于B/S架構，通過瀏覽器向學生提供自主學習、資源瀏覽、程序自動評價等功能，向教師提供資源管理以及學生上機實踐的全程掌控服務。系統總體流程如圖1所示。

程序自動批改是系統的核心功能。本文借鑒軟件黑盒測試方法，通過編譯、運行、運行結果比對等步驟實現程序的自動批改，程序自動批改流程如圖2所示。其中，對于不同的程序語言選用不同的編譯程序進行編譯操作，例如，Java語言選用iavac.exe，C/C++語言可選用VC的cl.exe。當程序不能成功編譯，或者程序不能運行，或者程序的運行結果與測試用例的預期結果不符時，均判斷為錯誤程序，并輸出相應的錯誤原因。

2.3 教學評價指標

為了盡可能全面客觀地評價學生的編程能力和學習效果，筆者從學習態度、編程正確率、編程思想運用程度等方面制訂了相應指標，具體內容見表2。其中學習態度方面包括出勤率、網絡資源自主學習情況、師生互動情況、編程實踐完成情況等指標，反映學生的學習積極性；編程正確率方面包括編寫程序耗時、錯誤程序提交次數、常見錯誤原因等指標，反映學生能否在較短時間里編寫出符合要求的程序，相關指標主要由程序自動批改功能完成；編程思想運用程度則主要反映程序的質量，程序是否具有模塊化、可擴展、可移植等優點，主要由人工評價的方式進行，包括學生自我評價、學生互評、教師評價等，通過人工閱讀代碼的方式分析總結出程序代碼的優點。對于上述3方面的指標，表2給出了相應的權重，以計算學生的最終成績。當然，指標權重的確立可依據自身教學特點和教學大綱的具體要求，在執行時通過系統進行動態調整。

2.4 系統實現

計算機程序設計課程自動化教學評價平臺采用Java EE技術開發，開發工具使用Eclipse 3.4，應用服務器使用Tomcat 7.0，數據庫服務器使用SQL Server 2005。

3 實施效果

計算機程序設計課程自動化教學評價平臺在重慶大學計算機學院的面向對象程序設計與C++課程中進行試運行。學生可以通過網絡利用本系統進行自主學習和編程實踐練習。系統自動批改學生程序，全程記錄學生學習和編程的實踐情況。如果在學習中遇到疑難問題，可以利用網上留言、主題討論、Q&A等方式進行師生在線交流。通過教學評價平臺的使用，讓學生的編程練習不再局限于實驗課時間，學生在課外時間也能自由地進行編程練習并及時獲得教學評價平臺對程序的批改結果。同時，通過將教學評價平臺統計出的學生學習時長、提問次數、實踐項目完成個數等數據作為課程成績的組成部分，促使學生重視編程實踐練習，學生平均在線編程練習時間得到了提高。目前，本系統使用情況正常，獲得學生好評。

4 結語

計算機程序設計是計算機本科專業的重要教學內容之一。為了更好地強化學生的實際編程能力，我們在計算機程序設計課程中需要不斷改進教學方式，完善評價方法。教學實踐表明，借助程序自動批改技術和網絡考試平臺，為進一步完善計算機程序設計課程教學評價提供了一種有效的解決思路，能夠充分調動學生自主學習的積極性，強化培養學生實際編程能力。在后續研究中，還需通過更多學生的使用驗證，對評價內容、評價方式、評價主體進行擴展，進一步科學化完善評價指標體系，并隨著技術發展，繼續開展平臺建設，使其功能日趨完善。

參考文獻：

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（見習編輯：劉麗麗）