融合OBE工程教育理念与移动应用技术的实验教学评价模式探索
陆鑫 张凤荔 汤羽
摘 要：文章针对高等工程院校对课程实验教学评价创新发展的需求，提出一种融合工程教育OBE理念和新形态移动应用技术的课程实验教学评价模式，以解决传统课程实验教学评价要素单一、能力评价针对性不够、学习成果分析不足等问题。作者提出采用实验教学评价模式方法，基于新形态移动应用的微信小程序技术，设计开发了课程实验教学在线测评系统，并将其应用于电子科技大学软件工程专业的课程实验教学。应用实践表明，该模式及其系统有效解决了实验教学中的学生工程实践能力测评问题，促进了学生的工程实践能力培养。
关键词：OBE理念;实验教学;评价模式;测评方法;微信小程序
中图分类号：G642.0 ? 文献标志码：A ? ? ? ? ?文章编号：1673-8454（2021）02-0053-04
课程实验教学在培养高等工程人才的工程实践能力中承担着重要作用，可以使学生将理论知识应用到实践，掌握知识与技术的应用方法，并解决工程问题，从而培养学生基本的专业技能、工程实践能力、工程创新能力。在课程实验教学过程中，如何通过科学合理的评价方式，对学生课程实验学习成绩、收获能力进行全面、客观的评价，从而持续改进课程实验教学理念、方法，提高课程实验教学质量，是各类高等院校都普遍关注的问题[1][2]。有学者提出根据工程类实验课程的特点，从实验操作、实验报告、实验考试、实验拓展等多方面建立综合的实验成绩评定机制[3][4]。还有学者提出课程实验教学多元化评价[5][6]，不仅包括学生实验过程及结果评价，还应包括学生在实验过程中表现出来的分析问题的思路及解决突发问题能力的评价等[7][8]。总之，大家普遍认为课程实验教学评价模式对培养学生工程实践能力、提升课程实验教学质量具有重要影响。
一、传统课程实验教学评价模式的局限性
传统课程实验教学评价模式，主要依据学生课程实验报告完成情况通过评价指标给出成绩，也有不少学校采用实验考试形式给出成绩。这些评价模式在一定程度上存在如下局限性：①课程实验报告通常包含内容较多、所涉及的实验项目和环节较多，教师针对大批量学生实验报告进行评价，难以把握一致的客观标准，所给出的实验成绩主观性较强。特别是同一课程不同班级教师的评价成绩存在一定的偏差。②在一些课程班级中，少数学生的实验报告存在拷贝抄袭情况。若没有采取报告查重的技术手段，难以区分和认定学生的实验报告抄袭情况，因此仅仅依据报告进行成绩评定，难以保证课程实验教学评价的可信度。③课程实验考试虽然可以较好地解决实验报告评价主观性强、实验报告抄袭、不同教师报告评价差异性大的问题，但如果课程实验考试依然采用筆试形式，就难以对学生实验过程中所体现的分析问题、解决问题、工程实践能力进行实际测评。
无论采用课程实验报告还是课程实验笔试的形式，它们测评学生的课程实验学习成果都是间接完成的，不能直接测评学生的实践能力，其评价效果总会出现这样或那样的问题。此外，这些传统课程实验教学评价一般只能依据实验任务完成情况进行评价，难以实现根据专业毕业要求和课程目标的能力培养要求，进行针对性评价与能力收获情况分析。因此，一个较完善的课程实验教学评价模式应该是一种面向能力培养要求的、多元化的测评方式[9][10]。更为重要的是，课程实验教学评价模式需要有在线测评系统的支持，才能有效地实现面向能力目标的课程实验教学评价[11][12]。
二、新形态移动应用支持下的课程实验教学评价方法的优势
微信小程序是继原生App、Web App之后出现的一种新形态移动应用App技术。微信小程序应用软件发布在微信公众平台，基于微信进行应用软件的访问操作。微信小程序借鉴现有Web技术，通过微信的运行环境实现跨不同手机平台，并提供接近原生App的使用体验，它具有无需下载、无需安装、无需升级、即扫即用等方便快捷特性，还具有微信公众平台免费运行、开发工具支持、接口功能丰富等优点。因此，微信小程序成为目前广泛使用的轻量级移动应用开发技术。
基于新形态移动应用的微信小程序技术实现了课程实验教学在线测评系统，可以很好地支持课程实验评价模式创新，并解决传统在线测评系统的局限性。
（1）利用微信小程序的方便性、灵活性，可以解决传统在线测评系统必须有实验计算机联网的限制条件。基于微信小程序的在线测评系统，可以适应不同实验环境下的在线测试，即便实验场地没有计算机联网，也可通过手机流量完成在线测试。
（2）传统在线测评系统一般应用于课程教学上机考试，难以适用于需要记录实验过程场景的实验测评。利用微信小程序技术中的拍照、录像、录音等接口功能，新形态移动应用的在线测评系统可以方便地实现学生实验过程、实验结果的记录与呈现。以便教师可以全面地了解学生实验测试过程情况以及学生的专业技能、工程实践能力收获情况。
（3）基于微信小程序技术的在线测评系统，不但可以用于课程实验考核评价，也可用于课程实验过程的形成性评价，如实验作业评价、单元测试评价等。可以较好地解决传统课程实验教学评价方式单一、难以实现多元化评价的问题。
（4）利用微信小程序提供的用户行为数据采集功能，可以获取学生在课程实验测评中的行为数据。进而可通过大数据分析技术，了解与掌握学生在课程实验中的能力掌握情况，并解决传统在线测评系统难以实现的学生实践能力分析与评估问题。
三、新形态移动应用技术支持的实验教学在线测评方案设计
为了解决传统课程实验教学评价模式的局限性，我们提出采用新形态微信平台小程序技术的课程实验教学在线测评方案。在该方案中，首先基于OBE（Outcomes-based Education，成果导向教育）工程教育理念，设计课程实验教学评价模式。然后，设计实现基于微信平台小程序技术的课程实验教学在线测评系统。最后，应用该课程实验教学在线测评系统对学生的实验学习产出进行能力测评。
1.课程实验教学评价模式设计
结合本校软件工程专业的课程实验教学，我们设计了一种融合OBE工程教育理念和新形态移动应用技术的课程实验教学评价模式。该模式是一种面向实践学习产出的、能力导向的课程实验教学评价模式，如图1所示。
该模式是围绕课程实验教学的产出目标（基本操作技能、工程实践能力、创新思维能力等）进行评价，将课程实验教学评价活动贯穿于整个课程实验教学过程环节，从学生平时实验过程评价、实验报告评价、实验上机测试到能力测评，根据实验各环节的测评情况，综合评价学生课程实验的能力收获。课程实验教学评价是以本课程实验所要求的系统操作、工具应用、分析设计、编程实现等要素内容为依据，在实验教学评价中，以专业认证标准、专业毕业要求、课程培养目标、实验教学大纲作为评价标准。在面向学习成果产出的课程实验评价模式中，将围绕课程实验教学的能力培养目标进行针对性的实验教学活动。通过课程实验教学在线测评系统方式获取学生实验测评数据，并对学生实验收获能力进行分析与评估，从而实现课程实验教学评价。
2.实验教学在线测评系统架构设计
为了实现融合OBE工程教育理念和新形态移动应用技术的课程实验教学评价模式，我们采用微信小程序技术与Web技术，开发一个面向学生、教师用户的课程实验教学在线测评系统来支持目标实现，其系统架构如图2所示。本课程实验教学在线测评系统由微信小程序和课程实验测评管理Web系统组成。它们在软件结构上，均按照表示层、应用逻辑层、数据存取层设计实现。该系统有学生、实验教师、管理员三类角色用户。学生用户使用手机微信小程序进行课程实验在线测评、测评成绩与评估结果查看。实验教师用户使用测评系统Web系统进行题库管理、成绩管理、课程实验管理、实践能力测评分析等处理。管理员用户进行系统配置管理、用户管理等功能处理。
3.实验教学在线测评系统运行流程设计
课程实验教学利用在线测评系统，实现实验教学测评的基本流程设计，如图3所示。
①教师根据实验教学测评目标，在测评系统题库中组卷并发布。系统通过微信小程序通知学生进行实验测评。②学生在规定时间内，通过微信小程序进入系统查看测评试题，完成每个测评试题所要求的实验内容，同时将实验过程说明及其实验结果界面截图上传到在线测评系统中。③当学生通过微信小程序提交答卷到在线测评系统后，学生的实验过程信息和结果数据被存储到系统。教师随后可进入在线测评系统进行批阅，生成每个学生的实验测评成绩。④当教师完成学生的课程实验测评答卷评阅后，便可以启动系统进行实验测评数据分析，生成学生的实践能力各个指标分析数据，并给出学生的实践能力评估结论。
四、实验教学在线测评系统的应用实践
在本校软件工程专业《系统分析与设计》课程实验教学中，采用了上述融合工程教育OBE理念和新形态移动应用技術的课程实验教学评价模式，用于课程实验的教学评价。该课程实验教学评价分为实验过程评价、实验报告评价和上机能力测评三个环节，其中上机能力测评在评定成绩中的权重最大，达到60%。为了将本文的课程实验教学评价模式应用实施，该课程使用自己研发的“课程实验教学在线测评系统”进行运行操作。其典型的测评界面如图4所示。
在该课程实验教学在线测评系统中，我们建立了相应的“系统分析与设计”实践能力评估指标模型、能力测评题库，同时也将学生实验过程活动进行信息化管理。该系统应用于课程实验教学评价，有力地支持了课程实验教学在线测评和学生实践能力评估。
通过两年来的课程实验教学评价模式改革实践，课程实验教学更加注重工程实践能力培养，学生的专业实践能力得到明显提升，同时培养了学生较强的工程意识。同时课程实验教学评价能够较好地做到客观、公平、便捷高效处理，为师生及时提供课程实验教学评价的结果与分析数据，有利于课程教学质量的持续改进。
在新时代的高等工程人才培养中，需更加注重学生的工程实践能力全面测评，以促进人才培养质量不断提升。在课程实验教学评价中，将OBE工程教育理念应用到实验教学中，可以有效克服传统实验教学评价模式的局限性。借助新形态移动应用的微信小程序技术，可以助力面向能力测评的课程实验教学评价模式实现，使教师和学生更加重视课程实验教学中的各类能力培养，这将对高等工程教育人才培养质量起到有力的促进作用。
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