基于PLS-SEM的大學生程序設計課程滿意度實證分析

高 濤，劉 瑤，孫朝云

(長安大學 信息工程學院，陜西 西安 710054)

在C語言/C++課程的教學上，大多數大學仍然采用傳統的理論教學方式或課堂教學和線上編程實驗相結合的方式。在新一輪教學改革中，C大學C語言/C++課程的教學包含教師課堂教學和各專業根據培養計劃開展的實踐教學，包含隨堂練習、上機實驗、課程設計等一個或多個環節，教學地點多為機房，最終的考核需在線上平臺進行編程考核。對于大部分學生來講，重點學習環節包括課堂學習和自主編程訓練學習這兩部分。從學生的視角出發，學生課程學習滿意度不僅僅受課堂教學的影響，自主學習質量和預先期望等都將影響學生的學習心態和知識掌握，從而影響學生對課堂教學的感知質量和感知價值，影響學生課程學習滿意度[1]。隨著計算機技術的迅猛發展，滿意度評價主要采用統計模型對問卷調研數據進行建模分析，或是運用相關技術從網絡上獲取數據，采用機器學習算法實現大量數據的計算和分析[2]。本文的主要研究目的是從學生的視角出發，分析影響學生課程學習滿意度的多個因素。相較于基于協方差的結構方程模型(CB-SEM)，PLS-SEM適用條件更寬泛，提供給研究者更強的理論預測能力，利于處理復雜模型[3]。為了研究影響因素間的相互作用，本文采用PLS-SEM來進行學生課程學習滿意度評價的影響因素分析。

1 理論背景及研究模型

一些學者對C語言/C++課程提出了一些教學改革思路，李建華[4]等將問題導向學習引入C語言/C++教學改革中，劉光蓉[5]提出將理論知識融于實踐教學中，但很少有研究大量實證調研學生對當前C語言/C++課程教學各個環節的滿意度并分析其潛在關系。顧客滿意理論的研究最早可追溯到1965年Cardozo對顧客滿意的實驗研究，最具有代表性的研究成果是Fornell等人在1994年提出的ACSI(America Customer Satisfaction Index)測評模型[6]，模型認為感知質量、感知價值、預期質量都對顧客滿意度有影響，且結構變量間存在相互影響的關系，本文將在經典ACSI模型的基礎上建立C語言/C++學生課程學習滿意度評價模型。在教育領域的研究中，研究者們給出了學生滿意度的定義。大學教學滿意度是指大學生將所接受的教學服務和收獲與其期望相比較而產生的高興或失望、積極或消極的心理感覺[7]；大學生學習滿意度是直觀反映其對學習體驗自我評價的指標集群，通過其入學之后的體驗和感知與入學前的期望相對比而形成的[8]?；诖?，本文認為學生課程學習滿意度是指學生在課程學習中對教學服務和收獲與預先期望相比較所產生的滿足感、愉悅感、失望感等心理感受的測度或者衡量。學生期望是學生基于先驗信息在課前對該門課程教學質量和實踐環節的整體預期。課程學習感知質量是指學生對課程學習各環節水平的感知。C語言/C++作為編程語言，是一門實踐性很強的課程，更強調學生的學習主動性。因此，本文將自主學習質量和對自主學習質量有影響的學習環境質量作為模型的結構變量，與課堂教學質量一同歸屬于課程學習感知質量范疇。課程學習感知價值是指學生對課程學習收獲和付出的時間精力的綜合感知，C語言/C++課程在要求掌握理論知識的同時，也強調能靈活運用所學到的編程語言工具和編程思維，課程學習的效果最終也體現在學生的編程能力上[9]。因此，本文將能力提升作為課程學習感知價值的體現。綜上，基于ACSI模型，本文構建了一個學生課程學習滿意度評價模型，其包含學生期望、課程學習感知質量、課程學習感知價值、學生滿意度四個部分。本文建立的偏最小二乘法結構方程模型(PLS-SEM)[10]如圖1所示，模型中提出了10條假設：H1：學生期望對課堂教學質量有正向影響；H2：學生期望對學習環境質量有正向影響；H3：學生期望對自主學習質量有正向影響；H4：學生期望對學生滿意度有正向影響；H5：學習環境質量對課堂教學質量有正向影響；H6：學習環境質量對自主學習質量有正向影響；H7：學習環境質量對學生滿意度有正向影響；H8：課堂教學質量對能力提升有正向影響；H9：自主學習質量對能力提升有正向影響；H10：能力提升對學生滿意度有正向影響。

圖1 學生課程學習滿意度評價模型

2 數據收集

在C大學隨機發放問卷465份，線上收集85份問卷，共回收問卷421份，問卷回收率為90.5%.獲得的隨機樣本的描述性統計如表1所示，其中65.60%被調研者為男生，較符合C大學男女生比例，隨機調研的學生歸屬4個年級的比例差距不大，符合隨機抽取的特征。受調查者80%以上為理工科專業。

參考澳大利亞的大學課程體驗調查(CEQ)[11]、英國的全國大學生調查(NSS)學生課程學習體驗測評問卷[12]和ACSI模型，確定了量表初始測量項，采用李克特5級量表進行量表選項設計，“5”為很符合，“4”為較符合，“3”為一般，“2”為不符合，“1”為很不符合。首先進行小范圍前測，共收集到67份問卷，使用SPSS進行驗證性因子分析，依據分析結果增刪修改問卷題項，所有題項采用正向表述，最終形成了20個測量項的量表，如表2所示。使用SPSS進行異常值分析，剔除了37個離群值樣本，最終樣本數為384.

表1 隨機調研樣本基本屬性的描述性統計

3 結構方程模型分析結果

3.1 測量模型分析

在結構方程模型理論中，潛變量為難以直接觀測的變量，通常用測量變量來描述[13]。為了確認量表的可信度和分析量表能在多大程度上反映潛變量，需要對量表進行信效度分析。在評估量表信度時，通常采用Cronbach's alpha系數和組合效度CR值，Cronbach’s alpha系數有低估內部一致性的傾向，CR值有高估內部一致性的傾向，將這兩個指標結合起來進行量表信度評估，當Cronbach’s alpha系數和CR值在0.7～0.9時，量表的信度令人滿意[14]。從表2得出各潛變量的測量量表信度大致可接受。如自主學習質量的Cronbach’s alpha系數雖然為0.672，但其CR值為0.819，其信度也可被接受。

表2 量表變量描述性統計及信度檢驗結果

本文主要考察收斂效度和區別效度來評估量表效度，表3中所有潛變量的AVE均大于0.5，且其包含的測量項因子載荷均大于0.7，且都在0.001的水平上顯著，說明所有潛變量收斂效度良好[14]。表4中對角線上的值為該列對應潛變量的AVE值的算術平方根，每一列在表格對角線上的值均大于該列剩下的其他值(其他值為當前列對應的潛變量和其他潛變量的皮爾遜相關系數)，說明潛變量的區別效度良好。

表3 潛變量收斂效度檢驗結果

表4 潛變量區別效度

3.2 結構模型分析

學生期望為外生潛變量，課堂教學質量、能力提升、自主學習質量、學習環境質量、學生滿意度為內生潛變量。對模型進行共線性檢驗，模型中所有內生潛變量的VIF值均小于5，說明內部模型的內生潛變量間不存在共線性問題[15]。模型的路徑系數和其顯著性反映潛變量之間的相關性，由于學生期望->學生滿意度路徑的p值為0.583，說明該路徑不成立，即假設H4不成立，最終模型刪除該條路徑，其余路徑p值均小于0.01，說明其余假設均在1%的水平下顯著成立，圖2為顯著成立的各路徑的路徑系數圖。

圖2 模型路徑系數圖

回歸判定系數R2表示模型中外生變量對內生潛變量的解釋效果，當R2介于0.33～0.67，解釋效果中等，當R2大于0.67，表示解釋效果良好[16]。學生滿意度和課堂教學質量的R2分別為0.659、0.642，被解釋效果較好，說明了數據和模型擬合效果較好，模型預測準確性較高。所有內生潛變量的Q2值均大于0，說明結構模型對內生潛變量具有預測相關性[3]。

3.3 中介效應

表5中的路徑為具有中介效應的路徑，中介效應[17]指一個潛變量通過中間潛變量去影響另一個潛變量，表中列出總效應的t統計量和p值，表5中潛變量間的總效應都是顯著的。由表5可知學習期望和學習環境質量主要通過間接效應(中介效應)來影響學生滿意度。

表5 潛變量的間接效應和總效應

3.4 多群組分析

在調研時，還調研了諸如性別、年級等背景信息，本文進行多群組分析[18]，分別探究性別不同、年級不同、課程性質不同會對結構方程模型的路徑系數造成什么影響。分別對性別分群、課程性質分群進行多群組分析，發現各路徑系數無顯著差異。對年級進行分群，大一和大二分為低年級組，共179個樣本；大三和大四分為高年級組，共205個樣本。發現學習環境質量到課堂教學質量的路徑系數在1%的水平下有顯著差異，學生期望到課堂教學質量的路徑系數在5%的水平下有顯著差異，具有顯著差異的路徑顯示如表6所示。

表6 高年級組和低年級組路徑系數差異性

4 研究結論和啟示

4.1 學生課程滿意度調查情況

本次調研的是C語言/C++課程，各調研項的得分平均值均大于3.3，說明學生對課程學習的各個環節較為滿意。其中，學生對該課程總體滿意度較高，平均值為3.99；學生對教學方法和課堂氣氛的滿意度相對較低，平均值僅為3.36.此外，作業和考試相關測量項得分平均值為4.04，實踐教學得分平均值為4.2，學生能力提升得分平均值為3.91，表明在教學改革中，引入線上編程平臺、增加學生動手編程的機會對學生課程體驗的提升是有益的。

4.2 程序設計類基礎課程滿意度影響因素評價

在學生課程學習滿意度評價模型中，課堂教學質量、學習環境質量、自主學習質量、能力提升等結構變量均對學生滿意度有顯著的直接效應，能力提升對學生滿意度具有最強的直接效應，這也驗證了前文模型中加入能力提升這一影響因素的合理性，從學生的角度表明了能力提升是學生參與編程語言課程的重要目標，課堂教學質量到能力提升的路徑系數為0.522，自主學習質量到能力提升的路徑系數為0.259，表明對于C語言/C++課程，學生主要是靠課堂教學來提升各項能力，學生自主學習效果有限。相較于對學生自主性要求較高的線上教學，線下教學在開展實踐教學活動上具有不可取代的優勢。在教學改革中，大學應該在課堂中多開展案例教學、校企實習、任務驅動型實踐教學活動來提升學生的編程能力。

4.3 高低年級學生在一些路徑上具有顯著差異

對年級進行分群研究，低年級學生學習環境質量到課堂教學質量的路徑系數為0.779，高年級學生學習環境質量到課堂教學質量的路徑系數為0.557，表明相較于高年級組學生，在低年級組學生中，學習環境質量對課堂教學質量的影響更高；而低年級學生學生期望到課堂教學質量的路徑系數為0.155，高年級學生學生期望到課堂教學質量的路徑系數為0.337，表明在高年級組學生中，學生期望對課堂教學質量的影響更高。

4.4 教學改革探索

依據4.2中能力提升是對學生滿意度直接效應最強的影響因素、學生主要是靠課堂教學來提升各項能力這兩個發現，以學生能力提升為導向的課堂教學改革仍然是之后課程教學改革的重點，提出幾點改革思路：1)結合翻轉課堂和任務導向型教學思路進行教學改革；2)引入微信“雨課堂”小程序進行隨堂測驗，靈活調整教學進度。

5 總結與展望

本文通過實證調研，從學生滿意度的角度反映了C大學在本輪程序設計課程改革中的教學效果，通過作業、考核、實踐教學、學生能力提升等項的滿意度得分，證明引入線上編程平臺輔助作業和考核、增加學生動手編程的機會對學生課程體驗的提升是十分有益的；構建能力提升、學習環境質量這兩個新的獨立影響因素，并和其他經典的影響因素共同建立學生程序設計課程學習滿意度評價模型。研究證明在程序設計課程中，新引入的這兩個影響因素均對學生滿意度有顯著的直接效應，且直接效應相對較強；研究發現，課堂教學質量相較自主學習質量對能力提升有更強的影響，從側面反映線下課堂教學更適宜開展提升學生編程能力的各項教學活動。從學生訴求的角度反映了今后的程序設計課程改革應沿著以提高學生能力為導向的方向發展。此外，現在的課程教學正逐步由傳統教學轉為結合線上教學手段的混合式教學，在今后的相關研究中，應該著重分析線上教學手段對學生課程學習體驗和滿意度造成了什么影響。