程序設計類課程線上教學效率探究

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摘要：利用數(shù)據(jù)包絡分析工具，分析了一門程序設計類教學改革課程的線上教學效率。分析結(jié)果顯示，該程序設計類教學改革課程在完全采用在線教學的情況下，學生的學習效率不高，存在大量規(guī)模報酬遞減的現(xiàn)象。文章認為，為了提高教學效率，應強調(diào)在線課堂練習和測試，以及在線課堂提問，而弱化對視頻觀看和簽到等定量指標的要求和評估。

關鍵詞：程序設計類課程；線上教學；教學改革；數(shù)據(jù)包絡分析；規(guī)模報酬

0引言

在線教學是一種正在蓬勃發(fā)展的教學方式[1]。國內(nèi)外已經(jīng)有多個不同的慕課在線教學平臺，正在為全世界的教師和學生提供在線教學服務。而研究在線教學平臺的教學效率，也成為了一個自然而然需要關注和研究的教育問題。以往的線上教學效率研究，往往關注的是具有成熟教學方案的線上課程，例如一些精品在線教學課程。而一般的教學課程如果設置成在線教學模式，在執(zhí)行中并不能保證學生與教師的互動和教學過程完全是在線上進行，因此對這些課程的在線教學效率的分析存在不可避免的干擾。一般來說，正常的學校教學，很難排除這些干擾，因為除了在線精品類課程，沒有學校會在教學培養(yǎng)方案中制定完全線上的教學過程。但是，在2020年，由于COVID20流行的原因，2020年春季學期的課程完全采用在線教學方式[2]。這也為線上教學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)包絡分析

數(shù)據(jù)包絡分析(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，不用設定產(chǎn)出函數(shù)，也不用設定變量權重，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)的教學效率分析[3-5]，是一種行之有效的教學效率分析方法。

2實證研究

本文運用DEAP2.1軟件構建評價學生在線學習效果的DEA模型。研究對象為本校2019級通信專業(yè)29名學生。此外，本文采用產(chǎn)出導向和投入導向的規(guī)模收益可變模型（VRS）對學生學習效率進行分析。線上教學的課程為C++語言程序設計和數(shù)據(jù)結(jié)構相結(jié)合的一種教學改革類課程，包括C++語言的基本語法和面向?qū)ο蟪绦蛟O計的基本概念，加上數(shù)據(jù)結(jié)構的大部分內(nèi)容。課程教學課時為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)絡課程資源云平臺。在線課程的教學會涉及到一些選擇方式設置。①在線教學視頻：選擇超星視頻數(shù)據(jù)庫中與課程內(nèi)容相關精品視頻作為課程資源，讓學生按照章節(jié)觀看在線視頻自學。②超星在線直播間：教師通過直播間語音直播教學。教學內(nèi)容與線下課堂教學內(nèi)容一致，教學課件通過上傳到超星平臺可以直接在線操作，學生通過屏幕可以看到教師的操作，學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課堂管理。④在線測試功能。通過設置在線測試題目檢查學生對教學內(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，因此程序設計題改為程序填空。⑤在線選人提問：可以在線隨機選擇學生提問，并對學生回答打分。通過超星平臺的統(tǒng)計功能，可以獲得所有學生的學習數(shù)據(jù)。期末考試是在學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模型的指標選擇

本文DEA模型選擇的輸入指標包括：任務完成百分比、視頻觀看時長和章節(jié)學習次數(shù)三個。其中任務完成百分比包括了完成觀看所的教學視頻的個數(shù)；輸出指標為期末總成績一個。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)果本文采用技術效率（TE）、純技術效率（PTE）和規(guī)模效率（SE）來分析學生在超星平臺上的學習效率。純技術效率反映學生對學習方法、技巧和時間等規(guī)劃，規(guī)模效率反映學生學習的投入程度。純技術效率乘以規(guī)模效率等于技術效率，反映學生學效率。一般情況下，當技術效率（TE）為1時，學生學習是相對有效的；技術效率（TE）小于1大于0.8時，學生學習近似有效；技術效率（TE）小于0.8時，學習學習相對無效。研究結(jié)果顯示技術效率為0.501，學生學習相對有效和近似有效占比為17%，說明學生學習效率相對較低。通過分析發(fā)現(xiàn)，學生學習的純技術效率為0.913，規(guī)模效率為0.534。這說明學生學習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%。這說明大部分學生在超星平臺上的學習投入存在冗余，也從側(cè)面反映了學生在線學習投入多，但是沒有帶來預期的學習效果。圖2反映了學生在任務點完成情況、視頻觀看和章節(jié)學習方面的學習投入情況。相對于任務點完成情況，視頻觀看和章節(jié)學習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)學習次數(shù)評價學生學習投入程度不夠恰當。在原有的視頻觀看時長和章節(jié)學習次數(shù)下，學生的學習效果應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名學生中有45%還可以進一步提高成績，預計課程總成績的平均分可以提高3分。

3論述

通過分析學生在線視頻觀看情況，可以發(fā)現(xiàn)，許多學生的反芻比并不高。這說明這些學生并沒有真正認真觀看教學視頻，僅僅將觀看教學視頻當作一個任務來完成。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)構課程，因此難以找到合適的綜合這兩門課程的教學視頻。此外，雖然學生都能按時簽到，但是，當在直播課堂隨機選擇學生提問時，經(jīng)常存在沒有回應的現(xiàn)象。這說明部分學生并沒有真正認真聽課，只是登陸了賬號。這些情況都是導致在線教學效率不夠高的原因。相反，通過在線平臺的課堂測驗功能，學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，這有助于提高教學效率。

4結(jié)束語

本文通過DEA模型研究了一門程序設計類教改課程實行全在線教學的教學方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)學生整體的學習效率一般，主要是因為學生的規(guī)模效率較低，存在大量規(guī)模報酬遞減的現(xiàn)象。學生在線學習投入存在冗余的問題，在學習投入充分的情況下沒有發(fā)揮出理想的學習效果。所以，在進行教學效率評價時，對視頻觀看次數(shù)、出勤率和課堂討論等定量考核指標應該弱化，重視對課堂質(zhì)量的考核，比如課堂練習中題目的答對率，課堂討論中發(fā)言的獨立思考性進行考量，以提高全在線教學的教學效率和學生的學習興趣。在今后的教學中，要進一步豐富在線教學的教學方式和手段，充分利用在線教學平臺多樣化的教學特點，以提高在線教學的效率。在下一步的研究中，需要進一步關注利用產(chǎn)出導向的有效性評價方法對在線教學的效率評估，以適應工程教育認證評估的需求。

作者:羅元盛 邱實 單位:長沙理工大學計算機與通信工程學院 長沙學院經(jīng)濟與管理學院