劉曉薇

摘 要：文章在基于互聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提取關(guān)于C++各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)問(wèn)題，并且相對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的科學(xué)的歸納和總結(jié)。利用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，形成一套完整的教學(xué)考核、質(zhì)量評(píng)價(jià)及訓(xùn)練的智能化一體系統(tǒng)，不但可以為C++的教學(xué)考核、教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)提出客觀的依據(jù)，同時(shí)還能夠?yàn)閷W(xué)生實(shí)踐提供一個(gè)綜合性的鍛煉平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生的動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞：詞頻；教學(xué)改革；智能分析

中圖分類號(hào)：TP312

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

傳統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量考核是基于試卷的考試結(jié)果來(lái)作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，比如平均分，分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)差等，而忽略了試題的難易、涵蓋知識(shí)面的比例、學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力等因素。而且基于當(dāng)前學(xué)生的考試成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量，因?yàn)闃颖玖刻?，得出的?shù)據(jù)存在很大的不確定性，并不能合理的反映當(dāng)前的教學(xué)方法存在哪些問(wèn)題。同時(shí)，因?yàn)榭碱}的隨意性，學(xué)生掌握知識(shí)的程度也不能在考核結(jié)果中得到科學(xué)的、充分的體現(xiàn)，為了學(xué)生能夠深刻掌握好C++這門課程，改變目前這種孤立的、片面的、粗放型的考核評(píng)價(jià)系統(tǒng)。本文提出了基于大數(shù)據(jù)分析的C++教學(xué)訓(xùn)練及考核、評(píng)價(jià)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)，試圖從目前互聯(lián)網(wǎng)上海量的數(shù)據(jù)中，挖掘出C++各知識(shí)點(diǎn)在實(shí)踐運(yùn)用中遇到的各種問(wèn)題，通過(guò)歸納、統(tǒng)計(jì)、分析，建立完善的C++題庫(kù)及難度系數(shù)。通過(guò)程序設(shè)計(jì)，結(jié)合考題涵蓋的知識(shí)點(diǎn)、難易程度、題型、主客觀因素，自動(dòng)形成考核試卷、自動(dòng)分析學(xué)生考試結(jié)果，建立一套科學(xué)的訓(xùn)練、考核、教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，形成一個(gè)正反饋的閉環(huán)教學(xué)過(guò)程。

一、基于詞頻分析的C++知識(shí)點(diǎn)的難度系數(shù)模版的建立

知識(shí)獲取主要有兩個(gè)來(lái)源，一個(gè)是實(shí)踐，另一個(gè)就是從已有的數(shù)據(jù)中挖掘。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，面對(duì)海量的繁雜數(shù)據(jù)信息，必須具備在已有的顯性知識(shí)中進(jìn)行二次挖掘的能力，挖掘出有用的知識(shí)。這里提出了基于詞頻分析的統(tǒng)計(jì)方法，詞頻分析是基于關(guān)鍵詞的文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的分析方法之一，某一個(gè)關(guān)鍵詞在互聯(lián)網(wǎng)上出現(xiàn)的頻率越高，就可以推斷該關(guān)鍵詞代表的研究主題熱度越高，同時(shí)可以表明大家在該問(wèn)題上出現(xiàn)的困惑、關(guān)注也越多。根據(jù)這些詞頻統(tǒng)計(jì)在C++涉及出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合歷史試卷，總結(jié)出易出錯(cuò)誤的知識(shí)點(diǎn)，估計(jì)各知識(shí)點(diǎn)的難易程度，同時(shí)根據(jù)海量的搜索數(shù)據(jù)，得出大家在知識(shí)點(diǎn)存在困惑的地方，將這些困惑點(diǎn)演變成課堂及練習(xí)中的習(xí)題，充實(shí)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

這里主要參考?xì)v年的各類相關(guān)考核試題、線上各種題庫(kù)，以及CSDN/知乎/百度等數(shù)據(jù)來(lái)源，先根據(jù)SEO查詢以及百度指數(shù)等，統(tǒng)計(jì)其搜索指數(shù)，得出大家普遍關(guān)系的問(wèn)題。然后將這些問(wèn)題分析、歸類、建檔，更新到教學(xué)、評(píng)價(jià)系統(tǒng)中來(lái)。比如通過(guò)百度指數(shù)，搜索指針數(shù)組，可以看到搜索量的折現(xiàn)圖，根據(jù)數(shù)值可以知道其準(zhǔn)確的搜索量，同時(shí)也給出了整體同比，整體環(huán)比等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如圖1所示。

得出相關(guān)問(wèn)題之后，將其細(xì)化，統(tǒng)計(jì)其知識(shí)要點(diǎn)、難度系數(shù)，比如指針數(shù)組，我們歸納出其要點(diǎn)，易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)：A 指針運(yùn)算；B指針賦值；C 多重指針初始化問(wèn)題；D new語(yǔ)句的用法；E delete語(yǔ)法；F指針常量與常量指針。根據(jù)統(tǒng)計(jì)的出錯(cuò)率，給出相應(yīng)的難度系數(shù)。再將收集的習(xí)題庫(kù)和知識(shí)點(diǎn)、難度系數(shù)建立一一對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)系。圖2 是根據(jù)各大網(wǎng)路資源結(jié)合各種題庫(kù)得出的C++知識(shí)點(diǎn)排名靠前的關(guān)注指數(shù)。

二、C++教學(xué)訓(xùn)練及考核、評(píng)測(cè)系統(tǒng)的建立

根據(jù)實(shí)際教學(xué)的需求，整個(gè)系統(tǒng)分成四個(gè)部分，分別為資源模塊、考核試卷自動(dòng)生成模塊、試卷考試結(jié)果分析模塊、模擬訓(xùn)練模塊，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。資源模塊包含三個(gè)部分，一個(gè)是題庫(kù)及解答，一個(gè)是C++知識(shí)點(diǎn)模塊以及C++知識(shí)點(diǎn)的難易程度模塊，題庫(kù)及解答中的每道題都會(huì)有相對(duì)應(yīng)的難度系數(shù)及對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，有些試題可能對(duì)應(yīng)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，那么其難度系數(shù)根據(jù)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的難度系數(shù)加權(quán)平均得出一個(gè)綜合性的難度系數(shù)。

C++考核試卷自動(dòng)生成模塊主要根據(jù)教學(xué)大綱設(shè)置的條件，利用程序算法設(shè)計(jì)自動(dòng)生成考核試卷，在考核試卷的生成程序中，我們主要參考的因素包括這些內(nèi)容：①試卷的考題要盡量覆蓋多的知識(shí)點(diǎn)，一般包含的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)該在70%以上；②整個(gè)試卷的難度系數(shù)應(yīng)該在一個(gè)適中的范圍；③題型也應(yīng)該多樣化，比如主觀題及客觀題要有一定的比例；④考題要保證一定的更新率，也就是說(shuō)相比今年的考題，重復(fù)率要控制在一定范圍，這樣考試才能起到比較客觀的效果；⑤選擇的考題突出了學(xué)生哪部分的能力，包括理解力、編程能力、邏輯能力、想象能力等。

在線模擬訓(xùn)練模塊可以供學(xué)生選擇各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的試題進(jìn)行訓(xùn)練，包括編程題，上傳學(xué)生的編程代碼，后續(xù)將完善學(xué)生代碼自動(dòng)分析功能，包括補(bǔ)全代碼、運(yùn)行效率及結(jié)果分析、運(yùn)用的知識(shí)點(diǎn)分析等功能。

三、考試結(jié)果分析及教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)

有了前面考卷已經(jīng)給出的各種參數(shù)，就很容易分析學(xué)生在考試中展現(xiàn)出來(lái)的知識(shí)結(jié)構(gòu)掌握的情況以及表現(xiàn)出來(lái)的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

（1）考試分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)分析。主要包括平均分及其方差，同時(shí)通過(guò)統(tǒng)計(jì)每段分?jǐn)?shù)上的人數(shù)和比例，繪制分?jǐn)?shù)分布統(tǒng)計(jì)曲線，可以克服平均分?jǐn)?shù)受到極端分?jǐn)?shù)影響的弊端。同時(shí)我們還可以根據(jù)我們建立的C++數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)出學(xué)生在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的得分情況，結(jié)合難度系數(shù)剖析學(xué)生對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，在這個(gè)基礎(chǔ)上更好的反饋出學(xué)生對(duì)整個(gè)C++知識(shí)掌握的情況或者存在的不足，凸顯我們?cè)贑++教學(xué)中存在的問(wèn)題。

（2）能力結(jié)構(gòu)掌握情況分析。教學(xué)的本質(zhì)并不只是得到好成績(jī)，而是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，形成計(jì)算機(jī)思維能力的習(xí)慣。因此題型的設(shè)計(jì)要側(cè)重在學(xué)生對(duì)C++知識(shí)的構(gòu)析、運(yùn)用能力上，根據(jù)學(xué)生對(duì)各個(gè)題型的得分情況，得出學(xué)生在C++編程學(xué)習(xí)中展現(xiàn)出的能力素質(zhì)情況，其中包括基礎(chǔ)概念理解能力、空間想象能力、邏輯推理能力、綜合運(yùn)用能力。

（3）主觀題智能分析。比如編程題，我們不光要看學(xué)生解答是否符合題目要求，同時(shí)要看解答中應(yīng)用的方法是否具有新穎性，設(shè)計(jì)的程序是否效率高，如占用內(nèi)存小、CPU運(yùn)行效率高、運(yùn)用了不同的方法。對(duì)于優(yōu)秀的解答我們可以及時(shí)更新到我們的題庫(kù)及解答數(shù)據(jù)庫(kù)中，給更多的同學(xué)借鑒，這樣形成一個(gè)很好的正反饋，不但豐富了學(xué)習(xí)素材，還可以拓展學(xué)生的思路，更加深刻地理解C++課程的內(nèi)容。目前這一部分功能主要由人工完成，后續(xù)將由機(jī)器智能分析完成。

為了科學(xué)考核、評(píng)價(jià)C++的教學(xué)效果，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高，我們?cè)诨诖髷?shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了一套數(shù)字化的智能教學(xué)訓(xùn)練、考核及質(zhì)量評(píng)價(jià)智能系統(tǒng)。其可以從宏觀到微觀，從整體到部分，多視角、多層面地促進(jìn)C++教學(xué)質(zhì)量的改進(jìn)，以客觀、準(zhǔn)確、嚴(yán)格的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和科學(xué)、全面的考核內(nèi)容，凸顯學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的薄弱環(huán)節(jié)，細(xì)化教學(xué)內(nèi)容到每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，從各個(gè)層面推進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

后續(xù)將繼續(xù)完善整個(gè)數(shù)字化智能系統(tǒng)，特別是在智能化考核及分析上，計(jì)劃引入自動(dòng)編譯系統(tǒng)，能夠自動(dòng)分析程序設(shè)計(jì)題采用的方法、存在的錯(cuò)誤、運(yùn)行的效率，涵蓋的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)一步提高教學(xué)的數(shù)字化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧勛梅.C++課程教學(xué)改革的探討與研究[J].科教文匯（下旬刊），2009（24）：39.

[2]王春玲.“C++程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革的探討[J].計(jì)算機(jī)教育，2008（4）：26-28.

[3]王進(jìn)，陳建平，王春明.面向應(yīng)用能力培養(yǎng)的C++課程教學(xué)實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2012（11）.