兴趣及多教学手段驱动的过程性评价模式——以嵌入式系统课程群为例

第 9 期2017 年 9 月 10 日计算机教育
Computer Education
中图分类号：G642
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文章编号：1672-5913(2017)09-0120-04
兴趣及多教学手段驱动的过程性评价模式
——以嵌入式系统课程群为例
沈珊瑚，姚茂群
（杭州师范大学 杭州国际服务工程学院，浙江 杭州 311121）
摘 要：针对嵌入式系统相关课程在评价方式上存在的问题，提出兴趣引导及设计多样的教学评价环节，对学生整个学期的学习过程进行评价，阐述这一教学评价的过程方法，并说明教学效果。

关键词：嵌入式系统；过程性评价；慕课；教学手段
0 引 言
2016年6月，我国成为《华盛顿协议》第18个正式成员。

为提高高校工科学生的培养质量，课堂教学作为最重要环节，其作用更加重要，要突出“以学生为中心（SC）、产出导向教育（OBE）、质量持续改进（CQI）”这三大教育理念的渗透[1-2]。

在此背景下，笔者所在高校正着力研究过程性评价的课堂教学改革模式。

推行过程性评价（Formative Assessment）是为了让学生透彻掌握课程的知识和技能，通过对学生学习结果的及时评价，让教师了解学生对所学知识与技能的掌握情况，也让教师及时纠正自己的教学行为。

基于现代的教育理念，教学过程要以学生为中心，以学生的产出为目标导向。

在一些偏向实践和技能要求的课程中，不光要考查学生的试卷成绩，更要看综合评价，通过评价促进教学，持续改进教学质量。

1 传统评价方式存在问题
嵌入式系统相关课程，如可编程逻辑电路设计、嵌入式系统原理与设计等课程，都强调软硬件协同设计[3-4]。

后者知识点非常多，教学内容较为前沿，包括ARM Cortex-M3内核原理及STM32芯片外设资源应用，如果光灌输理论，会比较枯燥。

学生在初次接触嵌入式知识时，普遍感觉较难，在教师引导之下，也需要依靠自主学习、相互交流才能掌握知识。

过去的教学方式是教师在课堂上讲授，学生被动地听。

一方面，实验设备和实验内容较少，学生实践也较少，学生体会不到基于ARM嵌入式系统的整体优势。

教师也并未关注每个学生的学习效果，教学过程中师生的互动交流较少，更达不到提问质疑及辩论的程度。

另一方面，曾有教师尝试在期末采用机房统一上机考试的形式，但由于题目难度的问题，不能很好地区分学生的表现，因此采用何种评价方法也需要改革。

在创新创业教育的背景下，大多数学生非常欢迎实践动手环节，积极性和热情比较高。

嵌入式系统相关课程正好是偏向实践类的课程，所以笔者着重从理论教学和实践教学环节进行改革，引入过程性评价的理念，设计多元化的评价环节
基金项目：杭州师范大高等教育课堂教学改革研究项目“面向物联网专业的嵌入式系统应用类课程教学改革探索与实践”（ZX13016002005029）；杭州师范大学MOOC/SPOC课程建设项目“嵌入式系统原理与设计”（20）；杭州师范大学高等教育课堂教学改革研究项目“地方高校创新应用型物联网工程专业人才培养探索与实践”（PD020********）；杭州市产学对接特需专业项目（杭教高师[2015]7号）；2016年教育部产学合作协同育人项目（第二批）“ARM，嵌入式系统原理与设计”（教高司函[2017]1号）。

第一作者简介：沈珊瑚，女，讲师，研究方向为安全芯片及基于ARM/FPGA的嵌入式系统、纳米级集成电路可制造性设计，shshen88@。

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教育与教学研究
激发学生的兴趣，提高教师的教学水平。

2 过程性评价实施过程
合理有效的评价方式对学生的学习是一种积极的引导。

教师对学生的评价是持续性、实时性、渗透性、完整性的。

评估学生的表现可以采用图1的模型。

通过15%的出勤及课堂（理论及实验课堂）表现考查学生的学习态度，30%的基础实验考查学生对课程相关章节基本知识内容的学习效果，15%的课程设计考查学生对整体嵌入式知识的应用能力及表达能力，40%的期末卷面分数考查学生平时学习和期末复习的效果。

这样的评估方式能督促学生平时认真学习，也加强了对局部和整体知识与能力的评估。

图1 嵌入式系统原理与设计课程期末成绩构成
2.1 “口袋实验室”环节
由于嵌入式系统课程面向高年级本科生开设，在前序课程如微机原理与接口技术、C语言技术基础等课程中，学生已经具备了基本的动手能力和知识。

每位学生在开学初都领取了一块开发板，进行开放式实验教学[5]。

学生在课余时间，可以利用该开发板和配套的参考代码进行自学。

在真正的实验课堂上，教师有更多的时间点评实验，学生之间也可以在课堂上讨论。

这一“口袋实验室”的做法，弥补了实践课时不够的现状。

为了使学生在上完理论课程之后，能够消化吸收所学知识，笔者设计了5个侧重基础验证的实验（个别实验也有自主设计和创新的要求），课程理论和实验的学时比大概为1:1。

基础实验的目的就是让教师了解学生的学习效果，及时在后续教学过程中改进方法。

实际上，正如文献[6]讨论的，在实验课堂上，笔者也采用观察评价法，学生在实验课的表现，能够非常直观地反映出其学习态度、学习程度及与他人的合作态度。

教师通过实验课堂能非常快地熟悉每一位接触到的学生，了解学生的个性、思想及对课程的认知。

另一方面，在理论课堂，通过适当的提问，和学生进行互动，可以观察学生的课堂学习过程。

对于严格的过程性评价，笔者也在设计实验项目的评分细则矩阵，对每一个实验给出评分的权重、分数梯度及解释，对学生的目标达成度进行判断。

2.2 企业师资的合作
为了指导学生了解课程所学知识在业界的应用，学校邀请企业师资进行讲座。

在可编程逻辑电路设计课程中，学校引入校企合作的优秀师资，学生对该企业教师的讲座非常感兴趣，企业教师的职业背景，使大部分学生的学习兴趣有了很大的提高。

正是基于这一思考，笔者申请并入选了2016年教育部产学合作协同育人项目（第二批），目的是引入社会资源，通过和ARM公司的合作，提高嵌入式系统原理与设计课堂教学的活力和创新性，为学生的培养提供多渠道的师资。

2.3 理论课程的讲解内容选择
嵌入式系统相关内容多而杂，所以要围绕教学大纲内容，尽量通俗地讲解理论课程内容，将学生的注意力吸引到课堂上。

为了让有能力的学生尽早进行开发学习，教师在上课安排中，提前讲解开发工具部分，为学生尽早自学提供了条件。

在接下来的知识学习中，学生都是通过自行实现基础实验加深理解。

每个实验完成后，教师都会抽取部分学生介绍其完成的实验，并重点点评需要改进的地方，表扬完成较好的方面。

2.4 基于慕课系统的学生追踪评分
慕课教学平台为教师实时监测学生的学习过
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程提供了数据。

教师可在系统内设定最后期限，学生在该期限之前将实验报告电子稿上传到慕课系统。

教师针对基础实验，特别是实验1和实验2，阅读每位学生的实验报告，在系统内给学生打分，并在教师评语栏里写上意见和指导建议。

在基础实验部分，特别是前两次实验，教师评分主要以鼓励为主，后3次实验评价则侧重实验结果、报告撰写完整性等方面，这和文献[7]讨论的动态评估学生的学习效果有类似的地方。

慕课平台能较好地整合教学资源，加强学生的课后互动，但确实也会给教师增加很多的工作量。

2.5 课程设计开题答辩及期末答辩
在期中之后，各小组学生自主选题，并在课堂内开题答辩。

在此过程中，教师协助评估学生方案的可行性，拓展其思路。

在学期最后一个月，学生陆续利用课余时间完成作品，进入作品答辩分享环节。

在答辩过
程中，学生锻炼了口头表达能力。

教师能较好地观察学生的知识和技能掌握情况，并对学生上传的作品演示视频、作品代码分析录屏文件等做评估，给出合适的课程设计环节分数。

2.6 课程内融合了职业引导的教育的元素
在课程设计答辩的过程中，教师有意引入了对学生未来求职方向的教育。

这也从一定程度上激励了学生完成课程设计的积极性，增加了对课程的认同感。

通过兴趣引导的方式，学生能够配合教师的多环节评估过程。

3 课程效果分析
3.1 学生学习效果调研
基于上面讨论的教学方法和过程性评价内容，笔者收集了一个班级40位学生的课程设计作品。

表1列举了其中6个作品（共有13个小组的作品）。

表1 班级6组学生的作品
作品
功能1
功能2
功能3
功能4
触摸屏照相机拍照照片删除文件系统操作LCD 屏显示带触摸功能播放器SDIO 卡操作歌曲选择歌曲播放LCD 屏实时显示
8寸触摸屏应用8寸屏驱动汉字字符显示表格显示触摸应用智能感知风扇LCD 显示温度风扇转动红外感知指示灯显示智能输液管理液滴监测智能报警无线收发手机端接收超声测距装置
距离测量
LCD 实时显示
测量尺比对
超距报警
从表1可以看出，学生的作品都有不同程度的综合性，个别作品的代码量是比较大的，学生需要通过多次的软硬件调试，才能完成可以演示的作品，这需要在课外花费大量的时间，远远超出课内实践课时间，达到了课程教学的目标要求。

另外笔者也对40位学生进行了调研，表2抽取了其中6位学生的观点。

从表2可以看出，学生对课程的总体效果是肯定的，特别是课程设计环节。

大多数学生都谈到通过课程设计，对嵌入式系统应用有了更为深刻的理解。

3.2 学生对教师的评教反映
除了学生的作品及调研反馈结果，从采用过程性评价方式前后的评教结果也可以体现出优势和差异，见表3。

从表3中可以看出，最近一次评价通过实行过程性评价，学生反馈较往年有了提高。

教师也能够在理论和实践课堂上，感受到教学效率的提高。

反过来，笔者对学生进行了课程建设建议的调研：大部分平时学习较好的学生希望可以继续
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教育与教学研究
表2 物联网工程班级部分学生对课程学习后的观点
学生
观点
1课程让我理解了嵌入式系统的设计与开发流程，改善过去产生的历史遗留问题。

许多同学甚至萌生做一名嵌入式工程师的想法。

课程学习让我对未来职业规划有所思考
2嵌入式系统课程学习的目标是在掌握各项专门技术的基础上，通过实践训练掌握从需求到分析、系统设计、系统开发、系统测试到交付的全流程工作技能，尤其在课程设计作业中
3在完成课程设计后，对嵌入式的感受更加深刻。

我觉得期末大作业真的是一个非常好的锻炼自己的机会。

课程中还有一个很好的地方就是让同学们自己上去讲解自己做实验的过程，这个对我帮助很大
4学习嵌入式之后，感觉嵌入式是物联网的入门，学习了这门课程才觉得刚刚触摸到了物联网的大门
5利用开发板进行口袋实验，理论与实际相结合，在实际应用中掌握巩固相应理论知识，往常生活中自己用的东西（如MP3播放器）可以自己来创造，激发了同学们的思考与动手力6
在课程设计的完成过程中，我的编程能力有了大幅度的提高，学习到了库函数这一高端的编程方式，令我受益匪浅
加强实践作品的制作；部分学习基础一般的学生希望教师增加基础实验更为详细的讲解。

以后的教学过程主要针对基础较一般的学生，提供更为细致的指导，进一步修订基础实验内容，增加实验的趣味性。

笔者也开始建设题库，为学生检验学习效果提供更多的渠道。

4 结 语
嵌入式系统课程群相关课程在一学期的过程性评价教学研究后，体现了较好的教学效果。

过程性评价，本质还是推动教师因材施教[8]，需要教师投入较多的时间进行研究和实践，通过多种教学手段，结合不同的评价方式，对学生进行不同程度的学习激励，提高学生的学习兴趣和动力。

在后续评价过程中，笔者还需要对基础实验部分的评价标准作出更为细致合理的安排，在学生分组上让更多基础一般的学生能够发挥积极性。

参考文献：
[1] 华尔天, 计伟荣, 吴向明.中国加入《华盛顿协议》背景下工程创新人才培养的探索与实践[J]. 中国高教研究, 2017(1): 82-85.[2] 蒋宗礼. 本科工程教育: 聚焦学生解决复杂工程问题能力的培养[J]. 中国大学教学, 2016(11): 27-31.[3] 沈珊瑚, 姚茂群. 面向实践创新人才培养的嵌入式系统教学研究[J]. 计算机教育, 2016(7): 27-30.
[4] 施青松, 陈文智. 强化计算机课程贯通教学 深入面向系统能力培养[J]. 中国大学教学, 2014(12): 61-65.[5] 徐曾春, 胡平. 开放式实验教学与创新性人才培养[J]. 中国大学教学, 2015(10): 82-85.
[6] 姚争为, 滕国栋. 高校程序设计类课程过程性评价的研究与实践[J]. 计算机教育, 2015(24): 86-88.[7] 蔺智挺. 集成电路实验中的动态过程性评价模式[J]. 湖北师范学院学报(自然科学版), 2016(2): 80-84.
[8]
周建新, 杨瑞. 过程性评价对孔子“因材施教”教育理念的传承和发展[J]. 教育与教学研究, 2016(10): 9-15.
（编辑：孙怡铭）
表3 学生评教结果
评教课程
上上次评价
上次评价
最近一次评价
可编程逻辑
电路设计92.1192.40293.889嵌入式系统原理与设计
88.13
89.649
92.133
注：数据是针对同一批次学生。