CN110428173A

CN110428173A - 一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法

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Publication number: CN110428173A
Application number: CN201910711696.1A
Authority: CN
Inventors: 刘欣萍; 吴允平
Original assignee: Fujian Normal University
Current assignee: Fujian Normal University
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2019-11-08
Anticipated expiration: 2039-08-02
Also published as: CN110428173B

Abstract

本发明涉及一种基于教学大数据的开放式实训课程评价方法，由开放式实训课程评价方法、学习者设备、学习者表现和教务系统组成，其中，开放式实训课程评价方法分别和学习者设备、学习者表现、教务系统相连。开放式实训课程评价方法，由本课程评分模块、基础评分模块组成；直接要素计分单元S1，S1=PA；间接要素计分单元S2，S2=QB；前续课程计分单元S3，S3=RC；本课程评分模块；基础评分模块；本课程评价方法；采用本发明的有益效果是：克服了单一课程框架下的评价方法局限性，实现评量指标的综合化和多元化，更全面地、客观地反映学生的个体差异和课程整体效果。

Description

一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法

技术领域

本发明涉及一种课程学习的评价方法，特别是一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法。

背景技术

《华盛顿协议》(Washington Accord)是世界上目前签署时间最早的、缔约方最多的、最具权威的国际性本科工程学位互认协议，2016年6月，我国成为《华盛顿协议》正式成员。我国的工科专业布局广泛、规模巨大，正在努力从制造业大国向制造业强国转变，对合格工程师的数量和总体质量要求越来越高，对我国高等工程教育提出了严峻挑战，特别是在提升工程实践能力和创新能力等方面，如何改变我国工程教育大而不强的现状，是高等工程教育必须解决的关键问题。

良好的课程评分体系，可考察学生在课程学习各个方面的学习效果；本科生教育的前期课程考核形成了闭卷、开卷、口试、实验等多种方式，相对客观地反映学习者的课程掌握程度。但目前国际上各大高校普遍更加重视学习过程的考核，它可以在教学过程中发挥重要作用，还可以克服主观性强、不客观、不全面等不足，达到优化教学质量的目的。《武汉体育学院学报》2003年第37卷第5期刊登罗玲红的“学校体育课程评价探索”，介绍了Fuzzy(模糊)公式综合评价法，探索一整套既科学合理、又简便易行的定量评价方法，将难以充分量化的带模糊性质的指标加以较为准确的评分。《广东工业大学学报(社会科学版)》2008年7月第8卷增刊刊登李传芳、林丽纯的“课程设计实操成绩评分标准的探讨”，将课程设计的目标具体化，把课程的总体目标具体分解为若干个基本指标，每级基本指标对应具体的成绩，总体成绩即为各个基本指标所得成绩的综合，并指出：要不断地解放思想，在实践中不断地创造出简便而实用，明确而且能反映学生课程设计真实成绩的评分方法。《实验室研究与探索》2015年8月第34卷第8期刊登张长海、罗一帆、周合兵的“高峰体验课程对我国本科实践教学的启示”，以美国康奈尔大学和阿肯色大学的两门高峰体验课程为例，总结了高峰体验课程的内涵与特征，认为高峰体验课程具有实践性、统合性、探究性和合作性等重要特征，指出：我国本科实践教学应围绕实践课程的实际问题化、实践课程的项目化、实践课程通识教育化、教师科研项目学生任务化等方面开展建设。《高等工程教育研究》2016年第5期刊登林健的“如何理解和解决复杂工程问题———基于《华盛顿协议》的界定和要求”，认为：对以各种能力培养为主的工科教育而言，尤其是要考核评价学生解决复杂工程问题能力的培养效果时，就需要采取最能够表现能力要素的方式来准确考核评价课程学习效果，教师们往往不可能仅仅通过课程结束后一次的考核评价就能够完全准确地掌握学生解决复杂工程问题能力的培养效果，必须考虑到学生在能力素质形成过程中的投入情况和能力素质的提升程度；并重点指出：注重培养过程的评价并加大其结果在整个课程成绩中的比重，不仅能够有效地激励学生在整个学习过程中的投入，也能够更全面客观地评价学生能力素质的培养效果。近年来，信息技术的快速发展，为评估课程的学习效果和考核方法提供了新的思路。文献CN108734370A公开了一种依靠大数据中学习数据的标签分类、学员学习效果(以考试为主)、学员学习数据(以课程学习时长、测验分数等为主)进行机器学习，从而获取课程与学习目标关联度并提供评分的智能系统；CN108549987A一种基于有向环分析的课程考核方法，提高过程化考核的效率和有效性；CN104765719A提供一种实现考试课程总分合成的方法及系统，能够使各个地市共用一个考试课程总分合成平台，可扩展性强；CN108550092A提供一种航运通识课程设计方法及其系统，首先根据社会、个人及综合能力需求的分析制定课程内容，再根据分类的课程内容并结合航运生产实践，将具体课程内容模块化，通过设计问卷对各模块的内容进行评价，然后对授课学生和从业人员进行问卷调研，最后对问卷数据进行分析，运用熵权-TOPSIS法进行评价，确定各模块内容重要性排序，根据内容排序安排课程结构，使得更好地发挥开设通识教育课程的作用，使学生更容易理解和全面吸收，解决了专业知识“片段化”的问题；CN106408475B发明了一种在线课程适用性评价方法，使学习者从大量的课程资源中更容易地找到适合于个人特点的课程，使其学习效果得到提升如何将评分体系的精细化；CN107123068A公开了一种面向程序设计语言课程个性化学习效果分析系统及方法，立足于探索研究学生的认知能力与实践能力的结合比较，挖掘学生的学习特点和模式，追踪学生学习状态轨迹变化，提高评判学生的认知与实践学习效果的准确性，建立起学生对整个程序设计语言课程的从认知能力到实践能力双重方向的评价体系，并实现个性化学习轨迹效果的展示以及学生学习规律的揭示；CN108304655A建立了标准建筑结构模型的计算分析模型，通过课程目标达成度计算公式实现了对建筑结构设计软件课程目标达成度的计算，使得计算结果具有唯一性，实现建筑结构设计软件课程定量评价及达成度计算方法；文献CN105070109B发明了一种基于云计算和物联网技术的混合式学习的评价系统，实现了线上学习和线下学习的融合，实现信息化程度较高的混合式学习的过程性评价；文献CN104484554B发明了一种获取课程关联度的方法及系统能够准确获取课程间的关联度，为教学过程中课程推荐提供有效技术支持；文献CN107730140A公开了一种网络安全实训课程评价方法及系统，解决了当前的网络信息培训人员的学习情况缺乏有效方法进行全面评定的技术问题；文献CN107392810A公开了一种基于指标权重学习和行为熵的微格教学综合评价方法，衡量试教者教学效果更客观；文献CN108229844A提供了基于学习信息的人才评价方法及系统，提高人才评价的客观性和准确性，以及提高人才与就业之间的匹配度。

按照华盛顿协议，顶峰课程(capstone course)是本科生教育后期的一门常规课程，是一门开放式实作课程，它以项目为中心，每个项目由若干学生组成，由具有项目知识经验的教师进行指导，要求从工程、写作、经济学、统计学、财会、管理、营销、法律、职业道德等领域综合应用技能，在学科允许的范围内最大程度地模拟一个工程师所从事的活动，激发学习者的个人才能与职业技能，通过解决实际问题来锻炼学生的专业能力、探究能力以及其他能力。目前的做法是学生三、五人自由组队，多名教师组成指导团队，在指定时间内完成作品，然后通过演示、答辩等方式评价学生知识掌握程度。顶峰课程，具有开放式实训课特点，网络资源丰富、完成手段多样，抄袭或替做等现象较为普遍，课程的考核，只能从宏观上模糊评价，不够精确，导致学生的学习课程效果不佳，达成度偏低，因此，需从知识基础、学习维度、团队协调等多元要素开展评价，提高考核的客观性。

高校通过数字化管理体系、开放质量保障与监控体系等信息化手段已全覆盖了成绩管理、教学质量评价等监管，形成了教学数据资源；如果能发挥这些数据的效力，把学生在各个阶段的状况，引入到参与顶峰课程的评价考核中，就可突破常规单一课程框架下的考试评价方法，实现评量指标的综合化和多元化，更全面地反映学生的个体差异和课程整体效果。

发明内容

本发明针对上述问题，建立了一种开放式实训课程的计分模型，全面反映本课程的学习总体情况，客观评价学习者的课程达成度。

为达到上述目的，本发明的设计技术方案是：

一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，由开放式实训课程评价方法、学习者设备、学习者表现和教务系统组成，其中，开放式实训课程评价方法分别和学习者设备、学习者表现、教务系统相连；采用MySQL数据库软件，Python作为编程语言，实现对数据各种访问如查询、修改、删除、录入、更新，对数据的分析。

所述的一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，其中，开放式实训课程评价方法即本课程评价方法(V1)，由本课程评分模块(W1)、基础评分模块(W2)组成，其中，本课程评价方法分别和本课程评分模块、基础评分模块相连。

所述的本课程评分模块(W1)，由直接要素计分单元(S1)、间接要素计分单元(S2)组成，其中，本课程评分模块分别和直接要素计分单元、间接要素计分单元相连；

所述的直接要素计分单元(S1)，由作品测试子项、报告情况子项、答辩表现子项、平时成绩子项组成，其中，直接要素计分单元分别和作品测试子项、报告情况子项、答辩表现子项、平时成绩子项相连，完成对这些子项的得分进行综合评分。

所述的间接要素计分单元(S2)，由课外科技活动子项、社交好友分享子项、自评他评观察子项组成，其中，间接要素计分单元分别和课外科技活动子项、社交好友分享子项、自评他评观察子项相连，完成对这些子项的得分进行综合评分。

所述的基础评分模块(W2)，包含前续课程计分单元(S3)，前续课程计分单元由课程1成绩、课程2成绩、课程3成绩……、课程m成绩组成，其中，前续课程计分单元分别和课程1成绩、课程2成绩、课程3成绩……、课程m成绩相连，对这些课程成绩进行综合评分。

本方法所述的作品测试子项，是由n1个老师组成的测评团队，按照测试大纲，使用仪器设备对学生团队完成的作品进行性能指标评测进行各自打分，然后取平均得到的分数，通常15≥n1≥2的整数。

本方法所述的报告情况子项，是由n2个老师组成的评阅团队，对学生团队提交的设计报告进行评阅后各自打分，然后取平均得到的分数，通常15≥n2≥2。

本方法所述的答辩表现子项，是由n3个老师组成的答辩团队，根据学生团队的现场答辩表现各自打分，然后取平均得到的分数，通常15≥n3≥2的整数。

本方法所述的平时成绩子项，是由n4个老师组成的指导团队，根据学生考勤、交流、进度等表现各自打分，然后取平均得到的分数，通常15≥n4≥2的整数。

本方法所述的直接要素计分单元之作品测试子项、报告情况子项、答辩表现子项、平时成绩子项的分数，保存在如表1所示的直接要素计分数据表中。

表1直接要素计分数单元据表

字段名称	字段内容说明
		ID	记录ID
姓名	学习者名称
		学号	入学时唯一标识数字
作品测试分数	测评团队的综合分值
		报告情况分数	评阅团队的综合分值
答辩表现分数	答辩团队的综合分值
		平时成绩分数	指导团队的综合分值

n个学生的直接要素计分单元之作品测试子项、报告情况子项、答辩表现子项、平时成绩子项的评分构成一个直接要素计分单元矩阵(A)如下：

直接要素计分单元之作品测试子项权重系数(p₀)、报告情况子项权重系数(p₁)、答辩表现子项权重系数(p₂)、平时成绩子项权重系数(p₃)的矩阵(P)如下：

P＝[p₀ p₁ ... p₄]

本方法所述的直接要素计分单元(S1)，S1＝PA，因此，计算得到n位同学的直接要素计分得分，其中，第i位同学的直接要素计分得分

本方法所述的课外科技活动子项，是学生参加国家奖、省级、校级以及院级课外科技活动获得奖励如一等奖、二等奖、三等奖以及优秀奖而获得的设定分值。

本方法所述的社交好友分享子项，是指学生应用智能手机、平板电脑、笔记本电脑以及台式机等将本课程作品的视频、图片通过互联网发布在QQ空间、微博以及微信好友圈中获得的点赞、评论，然后综合n5个老师组成评阅团队的评分(通常取平均值)而获得的分值，通常15≥n5≥2的整数。

本方法所述的自评他评观察子项，是指学生应用智能手机、平板电脑、笔记本电脑以及台式机等对自己团队整体表现的打分、在答辩现场对其它小组表现的打分。

本方法所述的间接要素计分单元(S2)，间接要素计分单元(S2)之课外科技活动子项、社交好友分享子项、自评他评观察子项的分数，保存在如表2所示的间接要素计分数据表中。

表2间接要素计分单元数据表

字段名称	字段内容说明
		ID	记录ID
姓名	学习者名称
		学号	入学时唯一标识数字
课外科技活动分数	获得竞赛名次获得的设定分值
		社交好友分享分数	评阅团队打分的平均分
自评他评观察分数	学生打分的平均分

n个学生的间接要素计分单元之课外科技活动子项的评分(B₀)、社交好友分享子项的评分(B₁)、自评他评观察子项的评分(B₂)构成一个间接要素计分单元矩阵(B)：

间接要素计分单元之课外科技活动子项(q₀)、社交好友分享子项(q₁)、自评他评观察子项(q₂)的权重系数矩阵(Q)：

Q＝[q₀ q₁ q₂]

本方法所述的间接要素计分单元(S2)，S2＝QB，计算得到n位同学的间接要素计分得分，其中，第i位同学的间接要素计分得分

本方法所述的课程1成绩、课程2成绩、课程3成绩……、课程m成绩，是从教务系统输出的、与本课程密切相关的、以闭卷考试方式获得的成绩，保存在表3所示的数据表中。

表3前续课程成绩表

字段名称	字段内容说明
		ID	记录ID
姓名	学习者名称
		学号	入学时唯一标识数字
课程名称	课程的名称
		期末考试成绩	闭卷考试的成绩
开课学年	通常为1，2，3，4，5，6，7，8一个数字

n个学生的m门课程成绩(C₀,…,C_m)形成一个前续课程成绩矩阵(C)：

前续课程成绩m门课程的权重系数矩阵(R)：

R＝[r₀ r₁ ...r_i... ... r_m]

设第i门课程的课时为T_i，总计m门课程中的第i门课程权重系数计算公式为：

本方法所述的前续课程计分单元(S3)，S3＝RC，计算得到n位同学的前续课程计分得分，其中，第i位同学的前续课程计分得分

本方法所述的本课程评分模块(W1)，W1＝S1×a+S2×b，其中a、b为系数，a+b＝1。

本方法所述的基础评分模块(W2)，W2＝S3×c，其中，c为系数，范围为：0.0～1.0之间。

本方法所述的本课程评价方法(V1)，V1＝W1×d+W2×e，其中d、e为系数，d+e＝1。

所述的开放式实训课程评价方法，还包括如下步骤如下：

T1：学习者按照课程要求，选题开展设计，及时完成作品，按时提交作品样机、设计报告、好友分享；

T2：由教师团队组织对每一队学习者进行作品性能测评、答辩表现以及平时成绩等打分，结果上传保存开放式实训课程评价方法数据库到表1所示的直接要素计分数据表中，同时，学习者在答辩现场的自评他评打分，教师团队对学习者的平时表现(课外科技活动情况、社交好友分享等)打分，这些分值上传到开放式实训课程评价方法数据库表2所示的间接要素计分数据表中；

T3：从教务系统导出的m门课程成绩，保存到开放式实训课程评价方法数据库表3所示的前续课程成绩表中。

T4：对保存在表1、表2、表3的数据，按照本方法进行计算分析，获得每一位学习者的本课程综合得分。

与现有技术方法相比，本发明的有益效果是：建立的开放式实训课程评价方法，符合开放式实训课程特点，综合的多元要素，克服了单一课程框架下的评价方法局限性，发挥了教学大数据的效力，实现评量指标的综合化和多元化，更全面地、客观地反映学生的个体差异和课程整体效果。

本发明的目的、特征及优点将通过实施例并结合附图进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的开放式实训课程评价系统与方法构成图。

图2是本发明的开放式实训课程评价系统与方法组成图。

具体实施方式

图1中，101是一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，102是学习者设备，103是学习者表现，104是教学系统，其中101分别和102、103、104相连。

本发明一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，采用MySQL数据库软件，Python作为编程语言，实现对数据库的各种访问如查询、修改、删除、录入、更新，对数据的分析。

学习者设备102，主要指智能终端如手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机等，学习者应用其完成课程设计，采集有关数据，通过互联网发布有关视频、图片等数据，完成有关自评和他评打分，通过互联网上传到开放式实训课程评价方法数据库中。

学习者表现103，由直接要素计分单元和间接要素计分单元两部分组成，其中直接要素计分单元包括作品测试、报告情况、答辩现场表现、平时成绩，间接要素计分单元包括课外科技活动、社交好友分享、自评他评观察。直接要素计分单元和间接要素计分均由教师团队进行打分评价，上传到开放式实训课程评价方法数据库中。

教务系统104，是学校教务信息化管理系统，可以导出m门课程成绩，通过校园网上传到开放式实训课程评价方法数据库中。

图2中，201是本课程评价方法V1，202是本课程评分模块W1，203是基础评分模块W2，204是直接要素计分单元S1，205是间接要素计分单元S2，206是前续课程计分单元S3，207是作品测试子项，208是报告情况子项，209是答辩表现子项，210是平时成绩子项，211是课外科技活动子项，212是社交好友分享子项，213是自评他评观察子项，214是课程1成绩，215是课程2成绩，216是课程3成绩，217是课程m成绩；其中，201分别与202、203相连，202分别与204、205相连，203与206相连，204分别与207、208、209、210相连，205分别与211、212、213相连，206分别与214、215、216、217相连。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应该理解，我们所描述的具体实施例只是说明性的，而不是用于对本发明范围的限定，任何受本发明技术路线启发所作的等效修饰以及变化，都应当涵盖在本发明权利要求所保护的范围内。

Claims

1.一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，由开放式实训课程评价方法、学习者设备、学习者表现和教务系统组成，其中，开放式实训课程评价方法分别和学习者设备、学习者表现、教务系统相连；其特征在于所述的本课程评价方法，由本课程评分模块、基础评分模块组成，其中本课程评价方法分别和本课程评分模块、基础评分模块相连；

所述的本课程评分模块，由直接要素计分单元(S1)、间接要素计分单元(S2)组成，其中，本课程评分模块分别和直接要素计分单元(S1)、间接要素计分单元(S2)相连；

所述的直接要素计分单元，由作品测试子项、报告情况子项、答辩表现子项、平时成绩子项组成，其中，直接要素计分单元分别和作品测试子项、报告情况子项、答辩表现子项、平时成绩子项相连；

所述的间接要素计分单元，由课外科技活动子项、社交好友分享子项、自评他评观察子项组成，其中，间接要素计分单元分别和课外科技活动子项、社交好友分享子项、自评他评观察子项相连；

所述的基础评分模块，包含前续课程计分单元，前续课程计分单元由课程1成绩、课程2成绩、课程3成绩……、课程m成绩组成，其中，前续课程计分单元分别和课程1成绩、课程2成绩、课程3成绩……、课程m成绩相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，其特征在于所述的直接要素计分单元的作品测试子项、报告情况子项、答辩表现子项、平时成绩子项的分数，保存在如表1所示的直接要素计分数据表中：

表1直接要素计分单元数据表

3.根据权利要求1所述的一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，其特征在于所述的间接要素计分单元的课外科技活动子项、社交好友分享子项、自评他评观察子项的分数，保存在如表2所示的间接要素计分数据表中；

表2间接要素计分单元数据表

字段名称字段内容说明 ID 记录ID 姓名学习者名称学号入学时唯一标识数字课外科技活动分数获得竞赛名次获得的设定分值社交好友分享分数评阅团队打分的平均分自评他评观察分数学生打分的平均分

。

4.根据权利要求1所述的一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，其特征在于所述的直接要素计分单元(S1)，S1＝PA，因此，计算得到n位同学的直接要素计分得分，其中，第i位同学的直接要素计分得分式中：

A为n个学生的直接要素计分单元之作品测试子项、报告情况子项、答辩表现子项、平时成绩子项的评分构成的直接要素计分单元矩阵，具体是：

P为直接要素计分单元之作品测试子项、报告情况子项、答辩表现子项、平时成绩子项的权重系数矩阵，具体是

P＝[p₀ p₁ ... p₄]。

5.根据权利要求1所述的一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，其特征在于所述的间接要素计分单元(S2)，S2＝QB，计算得到n位同学的间接要素计分得分，其中，第i位同学的间接要素计分得分式中：

Q为间接要素计分单元之课外科技活动子项(q₀)、社交好友分享子项(q₁)、自评他评观察子项(q₂)的权重系数矩阵，具体是

Q＝[q₀ q₁ q₂]；

B为n个学生的间接要素计分单元之课外科技活动子项、社交好友分享子项、自评他评观察子项的评分构成一个间接要素计分单元矩阵，具体是

6.根据权利要求1所述的一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，其特征在于：所述的前续课程计分单元(S3)，S3＝RC，计算得到n位同学的前续课程计分得分，其中，第i位同学的前续课程计分得分式中：

C为n个学生的m门课程成绩形成一个前续课程成绩矩阵，具体是

C为前续课程成绩m门课程的权重系数矩阵，具体是

R＝[r₀ r₁ ...r_i... ... r_m]。

7.根据权利要求1所述的一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，其特征在于：所述的本课程评分模块(W1)，W1＝S1×a+S2×b，其中a、b为系数。

8.根据权利要求1所述的一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，其特征在于：所述的基础评分模块(W2)，W2＝S3×c，其中，c为系数。

9.根据权利要求1、7和8所述的一种基于教学大数据的开放式实训课程评价系统与方法，其特征在于：所述的本课程评价方法(V1)，V1＝W1×d+W2×e，其中d、e为系数。