多媒體《 工程制圖》 CAI 評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)研究

多媒體《工程制圖》CAI評(píng)價(jià)試驗(yàn)探討徐建成宗士增張文輝（南京理工高校制造工程學(xué)院，南京210094）在教學(xué)過程中，我們以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，以評(píng)價(jià)為教學(xué)動(dòng)力，以強(qiáng)化、矯正前進(jìn)為手段，使教學(xué)活動(dòng)在詳細(xì)的目標(biāo)限制下進(jìn)行的，讓絕大多數(shù)學(xué)生都能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，駕馭教學(xué)內(nèi)容，完成教學(xué)任務(wù)。(1)、建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基本原則工科高校應(yīng)能培育出社會(huì)公認(rèn)的高層次優(yōu)秀人才，使他們成為當(dāng)代政治、經(jīng)濟(jì)、科技領(lǐng)域及各條戰(zhàn)線的帶頭人和生力軍，因此高校的教學(xué)工作必需堅(jiān)持育人為首要原則。多媒體《工程制圖》CAI課件的評(píng)價(jià)指標(biāo)也應(yīng)圍繞這一原則進(jìn)行確定，不斷提高人才培育的全面素養(yǎng)，使高校培育的人才能主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的須要，具有開拓性強(qiáng)、學(xué)問性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的高質(zhì)量人才，是學(xué)校的辦學(xué)方向，也是各項(xiàng)工作的總目標(biāo)。(2)、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)和選取依據(jù)國家教委高等工科學(xué)校工作評(píng)價(jià)體系的原則和工程制圖教學(xué)特點(diǎn)，我們按三級(jí)指標(biāo)設(shè)計(jì)了“多媒體《工程制圖》CAI課件評(píng)價(jià)指標(biāo)體系”(如圖1所示)，第三級(jí)指標(biāo)按五級(jí)量化標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)量化等級(jí)設(shè)為“▂▃▄▅▇”五級(jí)，使評(píng)價(jià)工作客觀化。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立，將定性和定量相結(jié)合，如Ⅲ級(jí)指標(biāo)中既采納了“學(xué)生行為表現(xiàn)”、“愛好看法”等定性評(píng)價(jià)，又采納試驗(yàn)組與比照組的測(cè)試成果之比的定量評(píng)價(jià)方法，較為精確地反映多媒體《工程制圖》CAI課件的教學(xué)效果。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立使評(píng)價(jià)具有可測(cè)性，為評(píng)價(jià)供應(yīng)了方向。評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)1．評(píng)價(jià)模型的確定在《工程制圖》課堂教學(xué)評(píng)價(jià)過程中，依據(jù)計(jì)算機(jī)教學(xué)中評(píng)價(jià)的作用，我們提出多媒體《工程制圖》CAI課件的評(píng)價(jià)對(duì)課件設(shè)計(jì)和教與學(xué)之間調(diào)整作用(如圖2所示)?？紤]到《工程制圖》課程教學(xué)的特點(diǎn)且卡羅爾教學(xué)評(píng)價(jià)模型比較符合評(píng)價(jià)依次排列的特點(diǎn)，我們首次提出多媒體《工程制圖》CAI課件的評(píng)價(jià)模型(如圖3)。2．學(xué)生模型的確定學(xué)生模型是用于記錄學(xué)生狀況的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是為了使老師在進(jìn)行CAI教學(xué)時(shí)能了解所教對(duì)象，做到比較有針對(duì)性而建立的。傳統(tǒng)的學(xué)生模型絕大多數(shù)都是“學(xué)問型”，即只能記錄學(xué)生的原有學(xué)問水平。隨著認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的發(fā)展，目前的學(xué)習(xí)模型已漸漸轉(zhuǎn)向“認(rèn)知型”，即著重記錄學(xué)生關(guān)于當(dāng)前所學(xué)概念的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與認(rèn)知實(shí)力特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)認(rèn)知型的學(xué)生模型的建立，其關(guān)鍵是要解決認(rèn)知結(jié)構(gòu)的形式化表示與認(rèn)知實(shí)力的表征及定量測(cè)量問題。目前，這些問題仍處于探討、探究階段，也是當(dāng)前教化技術(shù)的前沿課題之一。北大西洋公約組織(NATO)科學(xué)委員會(huì)的先進(jìn)教化技術(shù)(AdvantageEducationaltechnologyAET)項(xiàng)目所列八大探討課題第三項(xiàng)便是“學(xué)生模型建立與學(xué)生錯(cuò)誤診斷”。我們擬定多媒體《工程制圖》CAI課件的學(xué)生模型(如圖4所示)。課堂學(xué)問駕馭速度表示學(xué)生的識(shí)記實(shí)力，課堂學(xué)問駕馭正確程度表示學(xué)生的理解實(shí)力，中期重要學(xué)問點(diǎn)測(cè)試考察學(xué)生的應(yīng)用實(shí)力，期終綜合實(shí)力測(cè)試檢查學(xué)生的綜合實(shí)力。其中a1=0.1400，a2=0.1125，a3=0.1625，a4=0.2750。評(píng)價(jià)試驗(yàn)設(shè)計(jì)多媒體《工程制圖》CAI課件評(píng)價(jià)試驗(yàn)前期是在二年級(jí)一學(xué)期三個(gè)班的學(xué)生中進(jìn)行，后期是在一年級(jí)二學(xué)期兩個(gè)班的學(xué)生中進(jìn)行的，歷時(shí)一年。1．評(píng)價(jià)試驗(yàn)假設(shè)計(jì)算機(jī)協(xié)助教學(xué)(CAI)是一項(xiàng)具有開拓性的新興課題。在我國的國情條件下，現(xiàn)階段所擁有的只是低檔計(jì)算機(jī)以及簡易網(wǎng)絡(luò)。在高校中，CAI還處于推廣階段，這就使得CAI長期處于“演示+練習(xí)”階段，未能體現(xiàn)CAI個(gè)別化與交互性的特點(diǎn)。能否利用CAI，充分發(fā)揮現(xiàn)有計(jì)算機(jī)設(shè)備的最大效益，提高教學(xué)質(zhì)量？CAI如何與常規(guī)教學(xué)有機(jī)結(jié)合？CAI能在哪些方面顯著地提高學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)力？這些都是我們想要探討的問題。試驗(yàn)假設(shè)：在簡易的多媒體教學(xué)的硬件環(huán)境下，采納多媒體《工程制圖》CAI課件教學(xué)，可以獲得優(yōu)于常規(guī)教學(xué)的教學(xué)效果。試驗(yàn)?zāi)康模?1)、探討CAI與常規(guī)教學(xué)的關(guān)系，逐步形成二者互為補(bǔ)充，有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式和方法；(2)、開發(fā)能夠較好地體現(xiàn)CAI人機(jī)交互作用、因材施教的多媒體《工程制圖》CAI課件；(3)、通過對(duì)比試驗(yàn)，證明CAI在《工程制圖》教學(xué)中的可行性和有效性。評(píng)價(jià)試驗(yàn)流程在多媒體《工程制圖》CAI課件的評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)上，提出多媒體《工程制圖》CAI課件評(píng)價(jià)試驗(yàn)流程，如圖5所示：(1)、試驗(yàn)組織形式選擇依據(jù)試驗(yàn)的目的、任務(wù)、性質(zhì)和條件，選取比較試驗(yàn)組織形式(試驗(yàn)班和非隨機(jī)安排的比照班的比較)。試驗(yàn)是在正常班級(jí)教學(xué)的自然條件下進(jìn)行，通過空間實(shí)力測(cè)試，將學(xué)生按成果分成上、中、下三等，從中選擇出具有兩個(gè)或兩個(gè)以上條件相等的兩組作為試驗(yàn)對(duì)象(即試驗(yàn)班和比照班)，兩班上、中、下三種成果對(duì)應(yīng)人數(shù)均相同，分別為4，5，7人，這種選取方法即所謂的分層取樣法，能確保試驗(yàn)的可比性。由于南京理工高校屬于工科，各班女生人數(shù)差異較大，故而此次試驗(yàn)僅限于用男生為試驗(yàn)對(duì)象。(2)、試驗(yàn)環(huán)境試驗(yàn)班和比照班均以兵器工業(yè)出版社《工程制圖》教程為文字教材。試驗(yàn)班采納CAI方式進(jìn)行教學(xué)，比照班采納常規(guī)方式進(jìn)行教學(xué)。(3)、試驗(yàn)變量及其限制在本次試驗(yàn)中，由于主要探討CAI的效果，故自變量取值為CAI與常規(guī)教學(xué)方法；因變量為學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提高、學(xué)習(xí)實(shí)力的提高、學(xué)習(xí)環(huán)境的改善等；限制和消退無關(guān)變量，在試驗(yàn)中確保試驗(yàn)班和比照班的學(xué)生來源及人數(shù)相同，教學(xué)時(shí)數(shù)相同，同一天進(jìn)行教授課程，即教學(xué)時(shí)刻相同，并且采納同一個(gè)老師上課，課外作業(yè)相同。比照班除了不運(yùn)用計(jì)算機(jī)協(xié)助教學(xué)外，其他教學(xué)條件均與試驗(yàn)班相同。(4)、試驗(yàn)周期試驗(yàn)周期初步定為一年。評(píng)價(jià)試驗(yàn)設(shè)計(jì)雖然試驗(yàn)組和比照組是以原來的班(組)為基礎(chǔ)，不是隨機(jī)分組，不是等值的但由于設(shè)了比照組，又和前測(cè)相結(jié)合，在肯定程度上限制了無關(guān)變量。尤其是通過前測(cè)，限制了試驗(yàn)對(duì)象的選擇偏差，如智力、實(shí)力、年齡、性別、學(xué)業(yè)成就等?？梢缘玫较嘞竦膬山M，或即使有偏差，也不致影響試驗(yàn)結(jié)果。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，前測(cè)是為了給試驗(yàn)處理后的結(jié)果供應(yīng)一個(gè)基準(zhǔn)線。(1)、試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D6圖6依據(jù)試驗(yàn)限制的嚴(yán)密程度，此次CAI教學(xué)試驗(yàn)運(yùn)用準(zhǔn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并且是在正常課堂教學(xué)過程中進(jìn)行試驗(yàn)，所以我們依據(jù)非處理比較組試驗(yàn)設(shè)計(jì)和《工程制圖》的教學(xué)特點(diǎn)提出多媒體《工程制圖》CAI課件評(píng)價(jià)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?如圖6所示)。(2)、測(cè)試方案選擇測(cè)試含中期測(cè)試和前測(cè)—后測(cè)。中期測(cè)試是在課堂上搭配測(cè)試，考察學(xué)生每個(gè)學(xué)問點(diǎn)駕馭程度。前測(cè)法是在CAI方案實(shí)施前，為方案選擇學(xué)生，確保小組的可比性而進(jìn)行的測(cè)驗(yàn)，其中包括一次智力水平測(cè)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)水平測(cè)試、英語水平測(cè)試和數(shù)學(xué)水平測(cè)試。后測(cè)法是在CAI方案實(shí)施后，對(duì)達(dá)到目標(biāo)的程度而進(jìn)行的測(cè)驗(yàn)[24]。中期測(cè)驗(yàn)是在CAI方案實(shí)施過程中，定目標(biāo)地進(jìn)行三次測(cè)量，視察學(xué)生從方案中受益程度狀況[2]。應(yīng)用前測(cè)—后測(cè)法，可以比較兩班的后測(cè)結(jié)果(O15-O25，O14-O24，O13-O23，O12-O22)，獲得橫向?qū)W習(xí)信息[2]，還可比較各組內(nèi)前測(cè)與后測(cè)(試驗(yàn)班為O11-O10，比照班為O21-O20)的差異，此項(xiàng)為空間實(shí)力水平改變，既表示學(xué)生縱向?qū)W習(xí)信息。由于此次試驗(yàn)是系列試驗(yàn)，周期較長，所以采納后繼組時(shí)間系列進(jìn)行設(shè)計(jì)，即首先對(duì)一個(gè)年級(jí)的兩班進(jìn)行試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果，探究CAI教學(xué)方法和課件對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)力影響，改進(jìn)CAI教學(xué)與課件，然后對(duì)下一個(gè)年級(jí)的兩班進(jìn)行試驗(yàn)，即重復(fù)試驗(yàn)，加以驗(yàn)證。(3)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集方法檢查教學(xué)效果的方式是收集教學(xué)數(shù)據(jù)。教學(xué)數(shù)據(jù)是一種反饋信息，是進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)的依據(jù)。教學(xué)反饋信息分為兩類：一類是成果信息，即學(xué)生所獲得的學(xué)問和技能；另一類叫做反響信息，是指學(xué)生對(duì)教學(xué)活動(dòng)各個(gè)方面，如課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課堂考試、教學(xué)設(shè)施、教學(xué)管理、教學(xué)服務(wù)等所提出的看法和建議。前者是評(píng)價(jià)教學(xué)目標(biāo)達(dá)到與否的主要依據(jù)，后者對(duì)分析教學(xué)效果的優(yōu)劣的緣由，制定改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)的措施具有重要意義。通過空間實(shí)力測(cè)試，選擇出符合要求的定量的學(xué)生(16人)，限制非因變量的影響，確保小組的可比性。在試驗(yàn)實(shí)施過程中，采納視察法(Observation)了解學(xué)生課堂學(xué)習(xí)行為反應(yīng)、理解問題的行為反應(yīng)、內(nèi)容駕馭程度、主動(dòng)性、留意力和愛好心情改變等，以及重難點(diǎn)授課時(shí)間。用問卷方式(Questionnaire)收集課件對(duì)學(xué)生思維活動(dòng)、記憶效果和留意力的影響，課件對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)愛好和自學(xué)實(shí)力的作用，學(xué)生對(duì)課件的歡迎程度，對(duì)課件提高學(xué)習(xí)效率作用因素的看法并了解學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法中存在問題的看法和看法。最終我們?cè)龠M(jìn)行一次空間實(shí)力測(cè)試，并且在期終進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)參照測(cè)驗(yàn)(Standardized—ReferencedTest)，了解在學(xué)習(xí)某一教學(xué)內(nèi)容時(shí)學(xué)生受益程度狀況。(4)、學(xué)生學(xué)習(xí)信息反饋對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，可得到關(guān)于兩組學(xué)生留意力改變表、重要學(xué)問點(diǎn)駕馭狀況表、學(xué)習(xí)成果改變表，CAI課件的運(yùn)用對(duì)所學(xué)內(nèi)容記憶效果、主動(dòng)思維、學(xué)習(xí)愛好和自學(xué)實(shí)力等的影響狀況。從學(xué)習(xí)成果改變表中，可對(duì)比分析優(yōu)等生、中等生、差生人數(shù)改變狀況。由這些反饋信息，供應(yīng)CAI課件制作、修訂的參考依據(jù)。評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果學(xué)生反映(1)、學(xué)生狀況結(jié)果圖7圖799級(jí)兩個(gè)班學(xué)生在CAI結(jié)束后，仔細(xì)填寫了多媒體《工程制圖》CAI課件問卷表(見附錄三)，從中了解到CAI的教學(xué)效果，其結(jié)果用直方圖表示為圖7所示。由圖7可看出，試驗(yàn)班的各項(xiàng)值都比比照班高，尤其是所學(xué)內(nèi)容記憶效果、上課集中留意力程度、媒體選擇合理化程度等這幾項(xiàng)差異較大。(2)、統(tǒng)計(jì)結(jié)果的顯著性檢驗(yàn)圖7表明出試驗(yàn)班的得分高于比照班的得分，這種差異是否顯著？CAI的教學(xué)效果優(yōu)勢(shì)是否牢靠？我們應(yīng)用配對(duì)t檢驗(yàn)來回答這些問題。檢驗(yàn)公式為：(1)df=n-1(2)表1表1其中表示試驗(yàn)班的平均值，表示比照班的平均值，D表示配對(duì)的學(xué)生成果差，n表示被測(cè)人數(shù)，df表示自由度，此次試驗(yàn)中，n=16，df=15。試驗(yàn)數(shù)據(jù)參見表1。假設(shè)有兩組數(shù)值，要對(duì)虛無假設(shè)或()進(jìn)行檢驗(yàn)，一般顯著性水平p=0.05。我們用公式(1)分別計(jì)算上述幾項(xiàng)的顯著性。思維記憶留意理解愛好媒體滿足依據(jù)自由度為df=15，顯著性水平p=0.05，查閱t值表，可得t(15)=2.131，將此值與、、、、、、比較，可得、、、、、>t(15)=2.131，<t(15)=2.131，這說明a、b、c、e、f、g項(xiàng)拒絕虛無假設(shè)，認(rèn)為兩班分?jǐn)?shù)差異顯著，而d項(xiàng)接受虛無假設(shè)，可以認(rèn)為兩班分?jǐn)?shù)差異是由于幾率造成。這一項(xiàng)說明白多媒體《工程制圖》CAI課件的教學(xué)效果在上課主動(dòng)思維狀況、所學(xué)內(nèi)容記憶效果、上課集中留意力程度、對(duì)《工程制圖》的學(xué)習(xí)愛好、媒體選擇合理化的程度和課堂教學(xué)組織形式滿足程度很顯著，但對(duì)老師所講例題的理解程度無顯著改變。圖8圖8試驗(yàn)班對(duì)其它兩項(xiàng)的評(píng)價(jià)如圖8所示：課堂教學(xué)狀況依據(jù)我們制作的多媒體《工程制圖》CAI教學(xué)過程視察表(如附錄二)，在課堂中對(duì)試驗(yàn)班和比照班進(jìn)行課堂教學(xué)調(diào)查，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖9、圖10、圖11。從圖9中可看出，試驗(yàn)班的所需授課時(shí)間明顯比比照班少，這說明運(yùn)用多媒體《工程制圖》CAI課件，大大縮短教學(xué)時(shí)間。從圖10中可以了解到，在課堂測(cè)試中，試驗(yàn)班完成測(cè)試題目的時(shí)間大為縮短，同時(shí)從圖11中可以看到，兩班的正確率接近。這說明在保證正確完成習(xí)題的條件下，運(yùn)用多媒體《工程制圖》CAI課件教學(xué)可以縮短學(xué)生駕馭學(xué)問點(diǎn)的時(shí)間。圖10圖9圖10圖9圖11課堂教學(xué)內(nèi)容駕馭程度圖11課堂教學(xué)內(nèi)容駕馭程度測(cè)試成果在試驗(yàn)中，我們跟蹤試驗(yàn)班和比照班的每一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，不斷進(jìn)行中期測(cè)試，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖12?？v向坐標(biāo)為測(cè)試成果差()，橫向坐標(biāo)為學(xué)問點(diǎn)。依據(jù)多媒體《工程制圖》CAI課件評(píng)價(jià)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?見圖6)可知，1點(diǎn)代表兩班剖視圖平均成果差(即=O12-O22)，2點(diǎn)代表兩班剖面圖平均成果差(即=O13-O23)，3點(diǎn)代表兩班剖視圖綜合運(yùn)用平均成果差(即=O14-O24)，4點(diǎn)代表兩班螺紋平均成果差(即=O15-O25)。從圖12中可看出，剛起先進(jìn)行多媒體《工程制圖》CAI課件教學(xué)時(shí)，由于采納新的教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)愛好極大，導(dǎo)致學(xué)生努力學(xué)習(xí)，但隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，新奇心漸漸減弱，學(xué)生進(jìn)入正常的CAI學(xué)習(xí)狀態(tài)，這時(shí)體現(xiàn)多媒體《工程制圖》CAI課件的教學(xué)效果。從圖12中可看出，>0，表明多媒體《工程制圖》CAI課件的教學(xué)效果是有成效，但學(xué)生的成果波動(dòng)很大，不是志向的直線型上升。影響成果的主要因素有：(1)、課件的制作水平。(2)、老師與課件相結(jié)合的完備程度。四、評(píng)價(jià)結(jié)論這次為期一年的系列試驗(yàn)，所取得的結(jié)果有力地證明白多媒體《工程制圖》CAI課件教學(xué)價(jià)值，也為課件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用供應(yīng)了強(qiáng)有力的支持。提高學(xué)習(xí)愛好，創(chuàng)建良好的學(xué)習(xí)環(huán)境愛好是學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中最現(xiàn)實(shí)、最劇烈的心理因素。而《工程制圖》的學(xué)習(xí)，由于概念抽象、空間推理和想象枯燥，隨著教學(xué)內(nèi)容的逐步深化，學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好反而逐步減弱。多媒體《工程制圖》CAI以其獨(dú)特的優(yōu)越性，能模擬機(jī)件的形成，再現(xiàn)機(jī)件立體模型，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好，促進(jìn)學(xué)生抽象思維的發(fā)展。從圖8可看出，試驗(yàn)班的學(xué)習(xí)愛好比比照班高4個(gè)百分點(diǎn)。學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)力得到了提高為了較全面地、科學(xué)地檢驗(yàn)試驗(yàn)所取得的效果，我們進(jìn)行了有關(guān)比照測(cè)試，發(fā)覺多媒體《工程制圖》CAI課件教學(xué)使學(xué)生駕馭學(xué)問點(diǎn)的速度加快