多媒体《 工程制图》 CAI 评价实验研究

多媒体《工程制图》CAI评价试验探讨徐建成宗士增张文辉（南京理工高校制造工程学院，南京210094）在教学过程中，我们以教学目标为导向，以评价为教学动力，以强化、矫正前进为手段，使教学活动在详细的目标限制下进行的，让绝大多数学生都能达到教学目标，驾驭教学内容，完成教学任务。(1)、建立评价指标体系的基本原则工科高校应能培育出社会公认的高层次优秀人才，使他们成为当代政治、经济、科技领域及各条战线的带头人和生力军，因此高校的教学工作必需坚持育人为首要原则。多媒体《工程制图》CAI课件的评价指标也应围绕这一原则进行确定，不断提高人才培育的全面素养，使高校培育的人才能主动适应社会主义市场经济的须要，具有开拓性强、学问性强、实践性强的高质量人才，是学校的办学方向，也是各项工作的总目标。(2)、评价指标体系的设计和选取依据国家教委高等工科学校工作评价体系的原则和工程制图教学特点，我们按三级指标设计了“多媒体《工程制图》CAI课件评价指标体系”(如图1所示)，第三级指标按五级量化标准。评价量化等级设为“▂▃▄▅▇”五级，使评价工作客观化。评价指标体系的建立，将定性和定量相结合，如Ⅲ级指标中既采纳了“学生行为表现”、“爱好看法”等定性评价，又采纳试验组与比照组的测试成果之比的定量评价方法，较为精确地反映多媒体《工程制图》CAI课件的教学效果。评价指标体系的建立使评价具有可测性，为评价供应了方向。评价模型设计1．评价模型的确定在《工程制图》课堂教学评价过程中，依据计算机教学中评价的作用，我们提出多媒体《工程制图》CAI课件的评价对课件设计和教与学之间调整作用(如图2所示)。考虑到《工程制图》课程教学的特点且卡罗尔教学评价模型比较符合评价依次排列的特点，我们首次提出多媒体《工程制图》CAI课件的评价模型(如图3)。2．学生模型的确定学生模型是用于记录学生状况的一种数据结构，是为了使老师在进行CAI教学时能了解所教对象，做到比较有针对性而建立的。传统的学生模型绝大多数都是“学问型”，即只能记录学生的原有学问水平。随着认知学习理论的发展，目前的学习模型已渐渐转向“认知型”，即着重记录学生关于当前所学概念的认知结构与认知实力特点。实现认知型的学生模型的建立，其关键是要解决认知结构的形式化表示与认知实力的表征及定量测量问题。目前，这些问题仍处于探讨、探究阶段，也是当前教化技术的前沿课题之一。北大西洋公约组织(NATO)科学委员会的先进教化技术(AdvantageEducationaltechnologyAET)项目所列八大探讨课题第三项便是“学生模型建立与学生错误诊断”。我们拟定多媒体《工程制图》CAI课件的学生模型(如图4所示)。课堂学问驾驭速度表示学生的识记实力，课堂学问驾驭正确程度表示学生的理解实力，中期重要学问点测试考察学生的应用实力，期终综合实力测试检查学生的综合实力。其中a1=0.1400，a2=0.1125，a3=0.1625，a4=0.2750。评价试验设计多媒体《工程制图》CAI课件评价试验前期是在二年级一学期三个班的学生中进行，后期是在一年级二学期两个班的学生中进行的，历时一年。1．评价试验假设计算机协助教学(CAI)是一项具有开拓性的新兴课题。在我国的国情条件下，现阶段所拥有的只是低档计算机以及简易网络。在高校中，CAI还处于推广阶段，这就使得CAI长期处于“演示+练习”阶段，未能体现CAI个别化与交互性的特点。能否利用CAI，充分发挥现有计算机设备的最大效益，提高教学质量？CAI如何与常规教学有机结合？CAI能在哪些方面显著地提高学生学习实力？这些都是我们想要探讨的问题。试验假设：在简易的多媒体教学的硬件环境下，采纳多媒体《工程制图》CAI课件教学，可以获得优于常规教学的教学效果。试验目的：(1)、探讨CAI与常规教学的关系，逐步形成二者互为补充，有机结合的教学模式和方法；(2)、开发能够较好地体现CAI人机交互作用、因材施教的多媒体《工程制图》CAI课件；(3)、通过对比试验，证明CAI在《工程制图》教学中的可行性和有效性。评价试验流程在多媒体《工程制图》CAI课件的评价模型的基础上，提出多媒体《工程制图》CAI课件评价试验流程，如图5所示：(1)、试验组织形式选择依据试验的目的、任务、性质和条件，选取比较试验组织形式(试验班和非随机安排的比照班的比较)。试验是在正常班级教学的自然条件下进行，通过空间实力测试，将学生按成果分成上、中、下三等，从中选择出具有两个或两个以上条件相等的两组作为试验对象(即试验班和比照班)，两班上、中、下三种成果对应人数均相同，分别为4，5，7人，这种选取方法即所谓的分层取样法，能确保试验的可比性。由于南京理工高校属于工科，各班女生人数差异较大，故而此次试验仅限于用男生为试验对象。(2)、试验环境试验班和比照班均以兵器工业出版社《工程制图》教程为文字教材。试验班采纳CAI方式进行教学，比照班采纳常规方式进行教学。(3)、试验变量及其限制在本次试验中，由于主要探讨CAI的效果，故自变量取值为CAI与常规教学方法；因变量为学生学习效率的提高、学习实力的提高、学习环境的改善等；限制和消退无关变量，在试验中确保试验班和比照班的学生来源及人数相同，教学时数相同，同一天进行教授课程，即教学时刻相同，并且采纳同一个老师上课，课外作业相同。比照班除了不运用计算机协助教学外，其他教学条件均与试验班相同。(4)、试验周期试验周期初步定为一年。评价试验设计虽然试验组和比照组是以原来的班(组)为基础，不是随机分组，不是等值的但由于设了比照组，又和前测相结合，在肯定程度上限制了无关变量。尤其是通过前测，限制了试验对象的选择偏差，如智力、实力、年龄、性别、学业成就等。可以得到相像的两组，或即使有偏差，也不致影响试验结果。在试验设计中，前测是为了给试验处理后的结果供应一个基准线。(1)、试验模型图6图6依据试验限制的严密程度，此次CAI教学试验运用准试验设计，并且是在正常课堂教学过程中进行试验，所以我们依据非处理比较组试验设计和《工程制图》的教学特点提出多媒体《工程制图》CAI课件评价试验模型(如图6所示)。(2)、测试方案选择测试含中期测试和前测—后测。中期测试是在课堂上搭配测试，考察学生每个学问点驾驭程度。前测法是在CAI方案实施前，为方案选择学生，确保小组的可比性而进行的测验，其中包括一次智力水平测验、计算机水平测试、英语水平测试和数学水平测试。后测法是在CAI方案实施后，对达到目标的程度而进行的测验[24]。中期测验是在CAI方案实施过程中，定目标地进行三次测量，视察学生从方案中受益程度状况[2]。应用前测—后测法，可以比较两班的后测结果(O15-O25，O14-O24，O13-O23，O12-O22)，获得横向学习信息[2]，还可比较各组内前测与后测(试验班为O11-O10，比照班为O21-O20)的差异，此项为空间实力水平改变，既表示学生纵向学习信息。由于此次试验是系列试验，周期较长，所以采纳后继组时间系列进行设计，即首先对一个年级的两班进行试验，统计试验结果，探究CAI教学方法和课件对学生学习实力影响，改进CAI教学与课件，然后对下一个年级的两班进行试验，即重复试验，加以验证。(3)、试验数据收集方法检查教学效果的方式是收集教学数据。教学数据是一种反馈信息，是进行教学评价的依据。教学反馈信息分为两类：一类是成果信息，即学生所获得的学问和技能；另一类叫做反响信息，是指学生对教学活动各个方面，如课程设置、教学内容、教学方法、课堂考试、教学设施、教学管理、教学服务等所提出的看法和建议。前者是评价教学目标达到与否的主要依据，后者对分析教学效果的优劣的缘由，制定改进教学设计的措施具有重要意义。通过空间实力测试，选择出符合要求的定量的学生(16人)，限制非因变量的影响，确保小组的可比性。在试验实施过程中，采纳视察法(Observation)了解学生课堂学习行为反应、理解问题的行为反应、内容驾驭程度、主动性、留意力和爱好心情改变等，以及重难点授课时间。用问卷方式(Questionnaire)收集课件对学生思维活动、记忆效果和留意力的影响，课件对学生学习爱好和自学实力的作用，学生对课件的欢迎程度，对课件提高学习效率作用因素的看法并了解学生对教学内容、教学方法中存在问题的看法和看法。最终我们再进行一次空间实力测试，并且在期终进行一次标准参照测验(Standardized—ReferencedTest)，了解在学习某一教学内容时学生受益程度状况。(4)、学生学习信息反馈对试验数据进行整理，可得到关于两组学生留意力改变表、重要学问点驾驭状况表、学习成果改变表，CAI课件的运用对所学内容记忆效果、主动思维、学习爱好和自学实力等的影响状况。从学习成果改变表中，可对比分析优等生、中等生、差生人数改变状况。由这些反馈信息，供应CAI课件制作、修订的参考依据。评价试验结果学生反映(1)、学生状况结果图7图799级两个班学生在CAI结束后，仔细填写了多媒体《工程制图》CAI课件问卷表(见附录三)，从中了解到CAI的教学效果，其结果用直方图表示为图7所示。由图7可看出，试验班的各项值都比比照班高，尤其是所学内容记忆效果、上课集中留意力程度、媒体选择合理化程度等这几项差异较大。(2)、统计结果的显著性检验图7表明出试验班的得分高于比照班的得分，这种差异是否显著？CAI的教学效果优势是否牢靠？我们应用配对t检验来回答这些问题。检验公式为：(1)df=n-1(2)表1表1其中表示试验班的平均值，表示比照班的平均值，D表示配对的学生成果差，n表示被测人数，df表示自由度，此次试验中，n=16，df=15。试验数据参见表1。假设有两组数值，要对虚无假设或()进行检验，一般显著性水平p=0.05。我们用公式(1)分别计算上述几项的显著性。思维记忆留意理解爱好媒体满足依据自由度为df=15，显著性水平p=0.05，查阅t值表，可得t(15)=2.131，将此值与、、、、、、比较，可得、、、、、>t(15)=2.131，<t(15)=2.131，这说明a、b、c、e、f、g项拒绝虚无假设，认为两班分数差异显著，而d项接受虚无假设，可以认为两班分数差异是由于几率造成。这一项说明白多媒体《工程制图》CAI课件的教学效果在上课主动思维状况、所学内容记忆效果、上课集中留意力程度、对《工程制图》的学习爱好、媒体选择合理化的程度和课堂教学组织形式满足程度很显著，但对老师所讲例题的理解程度无显著改变。图8图8试验班对其它两项的评价如图8所示：课堂教学状况依据我们制作的多媒体《工程制图》CAI教学过程视察表(如附录二)，在课堂中对试验班和比照班进行课堂教学调查，统计结果见图9、图10、图11。从图9中可看出，试验班的所需授课时间明显比比照班少，这说明运用多媒体《工程制图》CAI课件，大大缩短教学时间。从图10中可以了解到，在课堂测试中，试验班完成测试题目的时间大为缩短，同时从图11中可以看到，两班的正确率接近。这说明在保证正确完成习题的条件下，运用多媒体《工程制图》CAI课件教学可以缩短学生驾驭学问点的时间。图10图9图10图9图11课堂教学内容驾驭程度图11课堂教学内容驾驭程度测试成果在试验中，我们跟踪试验班和比照班的每一个学生学习状况，不断进行中期测试，统计结果如图12。纵向坐标为测试成果差()，横向坐标为学问点。依据多媒体《工程制图》CAI课件评价试验模型(见图6)可知，1点代表两班剖视图平均成果差(即=O12-O22)，2点代表两班剖面图平均成果差(即=O13-O23)，3点代表两班剖视图综合运用平均成果差(即=O14-O24)，4点代表两班螺纹平均成果差(即=O15-O25)。从图12中可看出，刚起先进行多媒体《工程制图》CAI课件教学时，由于采纳新的教学模式，学生学习爱好极大，导致学生努力学习，但随着试验的进行，新奇心渐渐减弱，学生进入正常的CAI学习状态，这时体现多媒体《工程制图》CAI课件的教学效果。从图12中可看出，>0，表明多媒体《工程制图》CAI课件的教学效果是有成效，但学生的成果波动很大，不是志向的直线型上升。影响成果的主要因素有：(1)、课件的制作水平。(2)、老师与课件相结合的完备程度。四、评价结论这次为期一年的系列试验，所取得的结果有力地证明白多媒体《工程制图》CAI课件教学价值，也为课件的设计与应用供应了强有力的支持。提高学习爱好，创建良好的学习环境爱好是学生学习动机中最现实、最剧烈的心理因素。而《工程制图》的学习，由于概念抽象、空间推理和想象枯燥，随着教学内容的逐步深化，学生的学习爱好反而逐步减弱。多媒体《工程制图》CAI以其独特的优越性，能模拟机件的形成，再现机件立体模型，激发学生的学习爱好，促进学生抽象思维的发展。从图8可看出，试验班的学习爱好比比照班高4个百分点。学生学习实力得到了提高为了较全面地、科学地检验试验所取得的效果，我们进行了有关比照测试，发觉多媒体《工程制图》CAI课件教学使学生驾驭学问点的速度加快