程序設(shè)計類課程線上教學(xué)效率探究
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摘要：利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析工具，分析了一門程序設(shè)計類教學(xué)改革課程的線上教學(xué)效率。分析結(jié)果顯示，該程序設(shè)計類教學(xué)改革課程在完全采用在線教學(xué)的情況下，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率不高，存在大量規(guī)模報酬遞減的現(xiàn)象。文章認(rèn)為，為了提高教學(xué)效率，應(yīng)強調(diào)在線課堂練習(xí)和測試，以及在線課堂提問，而弱化對視頻觀看和簽到等定量指標(biāo)的要求和評估。
關(guān)鍵詞：程序設(shè)計類課程；線上教學(xué)；教學(xué)改革；數(shù)據(jù)包絡(luò)分析；規(guī)模報酬
0引言
在線教學(xué)是一種正在蓬勃發(fā)展的教學(xué)方式[1]。國內(nèi)外已經(jīng)有多個不同的慕課在線教學(xué)平臺，正在為全世界的教師和學(xué)生提供在線教學(xué)服務(wù)。而研究在線教學(xué)平臺的教學(xué)效率，也成為了一個自然而然需要關(guān)注和研究的教育問題。以往的線上教學(xué)效率研究，往往關(guān)注的是具有成熟教學(xué)方案的線上課程，例如一些精品在線教學(xué)課程。而一般的教學(xué)課程如果設(shè)置成在線教學(xué)模式，在執(zhí)行中并不能保證學(xué)生與教師的互動和教學(xué)過程完全是在線上進行，因此對這些課程的在線教學(xué)效率的分析存在不可避免的干擾。一般來說，正常的學(xué)校教學(xué)，很難排除這些干擾，因為除了在線精品類課程，沒有學(xué)校會在教學(xué)培養(yǎng)方案中制定完全線上的教學(xué)過程。但是，在2020年，由于COVID20流行的原因，2020年春季學(xué)期的課程完全采用在線教學(xué)方式[2]。這也為線上教學(xué)效率的研究提供了千載難逢的機會，由此得到的分析結(jié)果是一種自然實驗的結(jié)果。
1數(shù)據(jù)包絡(luò)分析
數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)是一種基于線性規(guī)劃模型的分析工具，用于分析多個技術(shù)投入和多個產(chǎn)出的效率前沿。DEA分析法不同于回歸分析，不用設(shè)定產(chǎn)出函數(shù)，也不用設(shè)定變量權(quán)重，計算得到的是一種相對效率而不是絕對效率。對于很多難以通過量化的利潤或者產(chǎn)值衡量性能的非營利行業(yè)，例如教育，醫(yī)療，法院，可以采用DEA進行投入產(chǎn)出效率分析，對不同技術(shù)投入和產(chǎn)出進行比較，從而為提高性能和效率作出優(yōu)化的決策[3]。DEA已經(jīng)被國內(nèi)外研究者廣泛用于教育行業(yè)的教學(xué)效率分析[3-5]，是一種行之有效的教學(xué)效率分析方法。
2實證研究
本文運用DEAP2.1軟件構(gòu)建評價學(xué)生在線學(xué)習(xí)效果的DEA模型。研究對象為本校2019級通信專業(yè)29名學(xué)生。此外，本文采用產(chǎn)出導(dǎo)向和投入導(dǎo)向的規(guī)模收益可變模型（VRS）對學(xué)生學(xué)習(xí)效率進行分析。線上教學(xué)的課程為C++語言程序設(shè)計和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的一種教學(xué)改革類課程，包括C++語言的基本語法和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本概念，加上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大部分內(nèi)容。課程教學(xué)課時為108課時。
2.1樣本選擇和數(shù)據(jù)來源
本校2020年3月-2020年7月的課程都采用在線云平臺的方式，主要的在線教育平臺為超星慕課平臺、本校的在線網(wǎng)絡(luò)課程資源云平臺。在線課程的教學(xué)會涉及到一些選擇方式設(shè)置。①在線教學(xué)視頻：選擇超星視頻數(shù)據(jù)庫中與課程內(nèi)容相關(guān)精品視頻作為課程資源，讓學(xué)生按照章節(jié)觀看在線視頻自學(xué)。②超星在線直播間：教師通過直播間語音直播教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容與線下課堂教學(xué)內(nèi)容一致，教學(xué)課件通過上傳到超星平臺可以直接在線操作，學(xué)生通過屏幕可以看到教師的操作，學(xué)生可以通過在直播間輸入信息與教師互動。③在線簽到功能：此功能用于在線教學(xué)課堂管理。④在線測試功能。通過設(shè)置在線測試題目檢查學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容掌握情況。在線測試全部為客觀題，可以自動閱卷。由于超星平臺沒有提供在線評判程序的功能，因此程序設(shè)計題改為程序填空。⑤在線選人提問：可以在線隨機選擇學(xué)生提問，并對學(xué)生回答打分。通過超星平臺的統(tǒng)計功能，可以獲得所有學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。期末考試是在學(xué)生返校后在線下進行?？荚噧?nèi)容全部為編程題，無主觀題，通過本校自己開發(fā)的在線評判(OJ)系統(tǒng)進行自動閱卷打分。
2.2DEA模型的指標(biāo)選擇
本文DEA模型選擇的輸入指標(biāo)包括：任務(wù)完成百分比、視頻觀看時長和章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)三個。其中任務(wù)完成百分比包括了完成觀看所的教學(xué)視頻的個數(shù)；輸出指標(biāo)為期末總成績一個。最終，DEA模型的樣本數(shù)29大于變量的3倍（4*3=12），這符合DEA方法使用的前提條件。2.3研究結(jié)果本文采用技術(shù)效率（TE）、純技術(shù)效率（PTE）和規(guī)模效率（SE）來分析學(xué)生在超星平臺上的學(xué)習(xí)效率。純技術(shù)效率反映學(xué)生對學(xué)習(xí)方法、技巧和時間等規(guī)劃，規(guī)模效率反映學(xué)生學(xué)習(xí)的投入程度。純技術(shù)效率乘以規(guī)模效率等于技術(shù)效率，反映學(xué)生學(xué)效率。一般情況下，當(dāng)技術(shù)效率（TE）為1時，學(xué)生學(xué)習(xí)是相對有效的；技術(shù)效率（TE）小于1大于0.8時，學(xué)生學(xué)習(xí)近似有效；技術(shù)效率（TE）小于0.8時，學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)相對無效。研究結(jié)果顯示技術(shù)效率為0.501，學(xué)生學(xué)習(xí)相對有效和近似有效占比為17%，說明學(xué)生學(xué)習(xí)效率相對較低。通過分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)的純技術(shù)效率為0.913，規(guī)模效率為0.534。這說明學(xué)生學(xué)習(xí)效率較低的主要原因是規(guī)模效率較低。規(guī)模效率的進一步分析，用規(guī)模報酬表示。如圖1所示，規(guī)模報酬不變的占比14%，規(guī)模報酬遞減的占比86%。這說明大部分學(xué)生在超星平臺上的學(xué)習(xí)投入存在冗余，也從側(cè)面反映了學(xué)生在線學(xué)習(xí)投入多，但是沒有帶來預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。圖2反映了學(xué)生在任務(wù)點完成情況、視頻觀看和章節(jié)學(xué)習(xí)方面的學(xué)習(xí)投入情況。相對于任務(wù)點完成情況，視頻觀看和章節(jié)學(xué)習(xí)的投入時間存在較大的冗余。這說明視頻觀看時長和章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)評價學(xué)生學(xué)習(xí)投入程度不夠恰當(dāng)。在原有的視頻觀看時長和章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)下，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果應(yīng)該可以有更高的提升。通過對DEA模型的產(chǎn)出（課程總成績）的進一步分析發(fā)現(xiàn)，29名學(xué)生中有45%還可以進一步提高成績，預(yù)計課程總成績的平均分可以提高3分。
3論述
通過分析學(xué)生在線視頻觀看情況，可以發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)生的反芻比并不高。這說明這些學(xué)生并沒有真正認(rèn)真觀看教學(xué)視頻，僅僅將觀看教學(xué)視頻當(dāng)作一個任務(wù)來完成。而由于本門課程是混合了C++面向?qū)ο缶幊毯蛿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程，因此難以找到合適的綜合這兩門課程的教學(xué)視頻。此外，雖然學(xué)生都能按時簽到，但是，當(dāng)在直播課堂隨機選擇學(xué)生提問時，經(jīng)常存在沒有回應(yīng)的現(xiàn)象。這說明部分學(xué)生并沒有真正認(rèn)真聽課，只是登陸了賬號。這些情況都是導(dǎo)致在線教學(xué)效率不夠高的原因。相反，通過在線平臺的課堂測驗功能，學(xué)生可以加深對課堂內(nèi)容的思考和理解，而教師也可以對學(xué)生知識的掌握情況做出最直接的判斷和跟蹤。使用在線平臺的統(tǒng)計功能，教師可以第一時間得到各個學(xué)生的測試結(jié)果，比傳統(tǒng)的線下課堂測驗更方便，這有助于提高教學(xué)效率。
4結(jié)束語
本文通過DEA模型研究了一門程序設(shè)計類教改課程實行全在線教學(xué)的教學(xué)方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生整體的學(xué)習(xí)效率一般，主要是因為學(xué)生的規(guī)模效率較低，存在大量規(guī)模報酬遞減的現(xiàn)象。學(xué)生在線學(xué)習(xí)投入存在冗余的問題，在學(xué)習(xí)投入充分的情況下沒有發(fā)揮出理想的學(xué)習(xí)效果。所以，在進行教學(xué)效率評價時，對視頻觀看次數(shù)、出勤率和課堂討論等定量考核指標(biāo)應(yīng)該弱化，重視對課堂質(zhì)量的考核，比如課堂練習(xí)中題目的答對率，課堂討論中發(fā)言的獨立思考性進行考量，以提高全在線教學(xué)的教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在今后的教學(xué)中，要進一步豐富在線教學(xué)的教學(xué)方式和手段，充分利用在線教學(xué)平臺多樣化的教學(xué)特點，以提高在線教學(xué)的效率。在下一步的研究中，需要進一步關(guān)注利用產(chǎn)出導(dǎo)向的有效性評價方法對在線教學(xué)的效率評估，以適應(yīng)工程教育認(rèn)證評估的需求。
作者:羅元盛 邱實 單位:長沙理工大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院 長沙學(xué)院經(jīng)濟與管理學(xué)院