新質生成力背景下程序設計能力評價體系及可視化研究

摘要：針對目前評價方案單一的問題，本文提出了新質生產力背景下程序設計能力評價體系，同時文章運用雷達圖、熱力圖和層疊面積圖等可視化工具，從個人能力、多人對比和個人進度三個維度進行展示程序設計能力，為了驗證評價系統的有效性本文開發了基于MVC的程序設計能力評價系統實現了評價過程的自動化和智能化，并通過2022學年和2023學年的實踐說明了評價體系的應用情況。

關鍵詞：程序設計能力評價;新質生產力；評價體系；可視化；MVC；能力評估系統

中圖分類號：TP311" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）08-0054-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

發展新質生產力是推動高質量發展的重要內在要求和著力點。對新質生產力進行測度和分析，不僅有利于了解其發展狀況，還能為提高各地區新質生產力水平和推動經濟高質量發展提供借鑒思路[1]。

教育作為新質生產力的重要支撐，需要不斷改革和創新，特別是高等教育的擴優提質，才能培養出適應和引領新質生產力發展的人才。

當前，我國教育在培養創新人才和助力科技創新方面等仍面臨諸多挑戰和困境。解決高等教育、職業教育人才培養與產業發展“供需錯位”矛盾，需要通過教育改革，提升教育水平和人才培養質量，特別是將能力評估體系與企業用人需求相結合，以更好地服務于新質生產力的發展”。

程序設計能力是推動新質生產力發展的重要基礎，對促進產業結構調整，提升創新能力，推動社會進步具有重要作用。

程序設計類課程通過培養學生的計算思維、邏輯思維、問題分析和解決能力，以及適應新技術的能力，為新質生產力的發展提供了堅實的基礎，這些技能不僅對于信息技術行業至關重要，也對于推動其他行業的創新和生產力提升具有重要意義。

程序設計技能包括知識獲取能力、創新能力、團隊協作能力等，現有的以考試成績為主的能力評估方式片面性強、直觀度低，缺少全面展示學生程序設計能力狀況和發展路徑的機制，難以讓老師因材施教[2]。因此，研究如何對學生的程序設計能力和發展狀況進行合理評價，并以可視化的方式展現是非常有意義的。

在大數據、可視化等先進技術的推動下，教育評價體系正經歷著從依賴經驗向數據驅動的轉變，同時，評估過程也變得更加直觀和清晰。這些技術的進步為教學評價、能力評估和學習分析提供了新的機制，使得對教學過程和結果的跟蹤、關注和評價變得更加科學和精確。

利用大數據和可視化技術，可以更有效地提升對學生程序設計能力評估的準確性和展示效果，為這類課程的教學改革提供了直接、客觀和精確的依據。

本文中根據新質生產力要求構建了一個程序設計能力評價的指標體系，并采用育人雷達圖、增值發展折線圖和尾部群體異常等進行了可視化。

1 新質生產力背景下程序設計能力評價體系

在新質生產力背景下，企業對大學生的程序設計能力要求與學校教育遵從的國家和社會要求有所不同。學校教育更側重基礎理論的教授和基本技能的培養，而企業則更加注重實際應用能力、創新能力和快速適應變化的能力，主要包括如圖1所示六大能力。

1） 實際應用能力：企業通常要求應聘者具備將理論知識轉化為解決實際問題的能力。這包括熟練使用編程語言進行軟件開發、理解并應用數據結構和算法，以及在項目中實現特定的功能。

2） 創新能力：在新質生產力的推動下，企業非常重視員工的創新思維和能力。這不僅包括開發新的程序設計方法，也包括優化現有流程和產品，以提高效率和用戶體驗。

3） 快速適應變化的能力：技術迭代迅速，企業需要員工能夠快速學習新技術、新工具，并將其應用于工作中。這要求在程序設計學習過程中不僅要掌握當前流行的技術，還要具備持續學習和自我更新的能力。

4） 團隊協作和溝通能力：企業中的程序設計工作需要團隊緊密合作，因此溝通和協作能力也至關重要。

5） 項目管理和領導能力：對于更高層次的職位，如項目經理或技術領導，企業會要求具備項目管理和領導團隊的能力。這涉及項目規劃、時間管理、資源協調以及團隊激勵等方面的能力。

6） 新技術的敏感度和學習能力：新質生產力背景下，新技術層出不窮，企業需要員工能夠快速掌握和應用這些新技術，以保持企業的競爭力。

對學生這些能力的評估有基于專家的方法（如專家調查法、集體判定法） 、層次分析法、權重賦值法和德爾菲法。同時對于中學生的程序設計能力，CCF建立了通過競賽成績和積分來評定學生的程序設計能力等級的方法。

本文以德爾菲法為基礎同時綜合各種評價方法優勢構建程序設計能力評價體系，具體表示為Cap={專業能力，實踐動手能力，創新能力，學習主動性能力}。

專業能力為程序設計類課程的掌握情況，具體計算方法為：專業能力=∑程序設計類課程各科學分×各科考試成績/∑各科考試成績。

實踐動手能力為上機實驗成績和各平臺程序設計類競賽成績的排名的加權，具體計算方法為：實踐動手能力=λ1×實驗成績+λ2×競賽的排名，其中λ為權重系數，競賽因為每個比賽的難度和分數不同所以采用排名折算的方法。

創新能力為參加創新創業大賽、發表軟件著作權等，其中軟著一項算5分，創新創業大賽省級團隊各成員10分、校級團隊各成員5分。

學習主動性能力是考核學生對新技術的敏感度和自我學習能力，通過技術沙龍分享等方式評價，沙龍分享1次為5分，參加沙龍1次為1分。

以上這些能力從不同角度評估的學生的程序設計能力，但是缺乏從全局動態的角度來評價學生的能力變化情況，本文采用進步系數法來衡量這種變化。

進步系數法通過計算學生在兩次評價間的進步系數來衡量學生的進步。這種方法不僅適用于個體學生的評價，也可以用于評價小組合作學習的進步。本文以一名學生為例來說明進步系數的構建：

某一名學生的學習程序設計類課程成績數據，在第一次考試中排名為20，第二次考試中排名為15。根據進步系數的計算公式，如果設上一次成績名次為M，下一次成績名次N，進步系數為P，那么P=[M-N+1（M+N）/2]，通過這種方法，教師可以更公平地評價每個學生的進步，因為這種方法考慮了每個學生的起始點和進步的相對大小，而不是僅僅看最終的考試成績。在實踐中，進步系數法的設計理念體現了對學生差異的包容性，通過關注學生的成長發展，促進了學生的個性化學習。

2 評估分析及可視化

程序設計能力評估，不能僅僅依靠表格的方式進行展現，既不直觀也很難體現出隨時序變化情況。

在評估學生的程序設計能力時，采用多個維度可以更全面地了解學生的技能水平和進步情況，如表1所示。

雷達圖是一種多維數據可視化工具，它通過從中心點向外延伸的軸來展示個體在多個變量上的表現，將圖形與數據相結合，通過數據非線性變換提取雷達圖的特征量，采用綜合評價函 數計算評價函數值，適合用于評估和比較學生在多個能力維度上的發展情況，能夠直觀地揭示學生的強項和待提升領域，如圖2所示。

從圖2中可以看出2022013210這位同學各方面都處在一般狀態，而20222013308這位同學在實踐動手能力和創新能力上很強但是在專業能力上需要進一步提升。

熱力圖是一種數據可視化技術，它通過顏色的變化來表示數據的大小或密度，通常在二維平面上展示，適合用于多人能力對比的原因在于它能夠直觀地展示大量數據的分布和比較，使得個體間的能力差異和整體的趨勢一目了然，便于快速識別和分析團隊或群體中各成員在不同能力維度上的表現和強弱項，如圖3所示。

從圖3中可以直觀的看出各學員各能力方面在組內的位置，如2022203308各方面都比較突出，在專業能力方面20222013224比較突出，20222013210在各方面都比較偏弱。

層疊面積圖是一種數據可視化工具，它通過將不同類別的數據用顏色區分并堆疊在一起的方式，展示各個類別隨時間變化的累積效果，適合用于個人按時序能力變化的原因在于它能夠清晰地追蹤和展示個人在不同技能或領域上隨時間的進展和趨勢，同時也可以直觀地比較不同時間段內各個能力的發展速度和相對重要性，有助于個人或教師進行歷史表現的回顧和未來規劃的制定，如圖4所示。

從圖4中可以看出，這位同學各能力在兩年的學習中都有不同程度的提升，特別是在實踐動手能力方面。

3 實踐與討論

2022年初程序設計類課程教師成立課題組，著手研究能力評價指標評價體系，并從2022年新生入學開始對所在軟件專業的高職學生進行指標評估并計算，同時開發了相應的應用系統。該系統通過收集程序設計類課程的各階段能力數據、處理和分析學生在各項指標上的表現數據，使得教師能夠及時了解每個學生的學習進展，并據此調整教學策略。

課題組開發了基于MVC的程序設計能力評價系統，包括權限管理，學生管理、成績導入、能力評價推理以及能力多維展示等各模塊組成。

1） 權限管理模塊：負責系統的訪問控制，確保用戶根據其角色和權限進行相應的操作。這包括用戶角色的創建、權限的分配以及訪問權限的驗證等功能。

2） 學生管理模塊：涉及學生的個人信息管理，如錄入、查詢、修改和刪除學生信息。

3） 成績導入模塊：允許教師或管理員批量導入或手動輸入學生的成績數據。

4） 能力評價推理模塊：基于預設的評價標準和算法，對學生的程序設計能力進行評估和推理。

5） 能力多維展示模塊：利用圖表、圖形和其他視覺元素，如雷達圖、熱力圖或堆疊面積圖，直觀展示學生的能力評估結果。這種多維數據可視化方法有助于學生、教師和管理員更直觀地理解學生的能力水平和進步趨勢。經過初步運行受到了任課教師和學生的一致好評。

4 結論

本文針對新質生產力對培養創新能力和實踐能力的要求，針對當前教育體系中對學生程序設計能力的培養與企業實際需求之間的差異，以及現有評價方式的局限性，提出了一種全新的評價體系。該體系以德爾菲法為基礎，結合多種評價方法的優勢，全面評價學生的程序設計能力。評價體系從專業能力、實踐動手能力、創新能力和學習主動性等五個方面進行綜合評價，以適應新質生產力對創新和實踐能力的培養要求。

為了更直觀地展現評價結果，本文采用了雷達圖、熱力圖和層疊面積圖三種可視化工具，分別從個人能力、多人對比和個人進度三個維度進行展示。雷達圖能夠全面展示個體在多個評價維度上的表現，熱力圖適合于展示大量數據的分布和比較，而層疊面積圖則能夠清晰地展示個體在時間線上的能力變化。

此外，本文還使用Java開發了相應的應用系統，將評價體系和可視化工具集成到一個平臺上，實現了評價過程的自動化和智能化。通過2022學年和2023學年的實踐應用，該系統顯示出了良好的效果。未來，課題組計劃在系統運行過程中，根據反饋和實際需求，進一步優化評價指標，以提高評價體系的準確性和實用性。

參考文獻：

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【通聯編輯：王 力】