新质生成力背景下程序设计能力评价体系及可视化研究

摘要：针对目前评价方案单一的问题，本文提出了新质生产力背景下程序设计能力评价体系，同时文章运用雷达图、热力图和层叠面积图等可视化工具，从个人能力、多人对比和个人进度三个维度进行展示程序设计能力，为了验证评价系统的有效性本文开发了基于MVC的程序设计能力评价系统实现了评价过程的自动化和智能化，并通过2022学年和2023学年的实践说明了评价体系的应用情况。

关键词：程序设计能力评价;新质生产力；评价体系；可视化；MVC；能力评估系统

中图分类号：TP311      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2025）08-0054-03

开放科学（资源服务） 标识码（OSID）

0 引言

发展新质生产力是推动高质量发展的重要内在要求和着力点。对新质生产力进行测度和分析，不仅有利于了解其发展状况，还能为提高各地区新质生产力水平和推动经济高质量发展提供借鉴思路[1]。

教育作为新质生产力的重要支撑，需要不断改革和创新，特别是高等教育的扩优提质，才能培养出适应和引领新质生产力发展的人才。

当前，我国教育在培养创新人才和助力科技创新方面等仍面临诸多挑战和困境。解决高等教育、职业教育人才培养与产业发展“供需错位”矛盾，需要通过教育改革，提升教育水平和人才培养质量，特别是将能力评估体系与企业用人需求相结合，以更好地服务于新质生产力的发展”。

程序设计能力是推动新质生产力发展的重要基础，对促进产业结构调整，提升创新能力，推动社会进步具有重要作用。

程序设计类课程通过培养学生的计算思维、逻辑思维、问题分析和解决能力，以及适应新技术的能力，为新质生产力的发展提供了坚实的基础，这些技能不仅对于信息技术行业至关重要，也对于推动其他行业的创新和生产力提升具有重要意义。

程序设计技能包括知识获取能力、创新能力、团队协作能力等，现有的以考试成绩为主的能力评估方式片面性强、直观度低，缺少全面展示学生程序设计能力状况和发展路径的机制，难以让老师因材施教[2]。因此，研究如何对学生的程序设计能力和发展状况进行合理评价，并以可视化的方式展现是非常有意义的。

在大数据、可视化等先进技术的推动下，教育评价体系正经历着从依赖经验向数据驱动的转变，同时，评估过程也变得更加直观和清晰。这些技术的进步为教学评价、能力评估和学习分析提供了新的机制，使得对教学过程和结果的跟踪、关注和评价变得更加科学和精确。

利用大数据和可视化技术，可以更有效地提升对学生程序设计能力评估的准确性和展示效果，为这类课程的教学改革提供了直接、客观和精确的依据。

本文中根据新质生产力要求构建了一个程序设计能力评价的指标体系，并采用育人雷达图、增值发展折线图和尾部群体异常等进行了可视化。

1 新质生产力背景下程序设计能力评价体系

在新质生产力背景下，企业对大学生的程序设计能力要求与学校教育遵从的国家和社会要求有所不同。学校教育更侧重基础理论的教授和基本技能的培养，而企业则更加注重实际应用能力、创新能力和快速适应变化的能力，主要包括如图1所示六大能力。

1） 实际应用能力：企业通常要求应聘者具备将理论知识转化为解决实际问题的能力。这包括熟练使用编程语言进行软件开发、理解并应用数据结构和算法，以及在项目中实现特定的功能。

2） 创新能力：在新质生产力的推动下，企业非常重视员工的创新思维和能力。这不仅包括开发新的程序设计方法，也包括优化现有流程和产品，以提高效率和用户体验。

3） 快速适应变化的能力：技术迭代迅速，企业需要员工能够快速学习新技术、新工具，并将其应用于工作中。这要求在程序设计学习过程中不仅要掌握当前流行的技术，还要具备持续学习和自我更新的能力。

4） 团队协作和沟通能力：企业中的程序设计工作需要团队紧密合作，因此沟通和协作能力也至关重要。

5） 项目管理和领导能力：对于更高层次的职位，如项目经理或技术领导，企业会要求具备项目管理和领导团队的能力。这涉及项目规划、时间管理、资源协调以及团队激励等方面的能力。

6） 新技术的敏感度和学习能力：新质生产力背景下，新技术层出不穷，企业需要员工能够快速掌握和应用这些新技术，以保持企业的竞争力。

对学生这些能力的评估有基于专家的方法（如专家调查法、集体判定法） 、层次分析法、权重赋值法和德尔菲法。同时对于中学生的程序设计能力，CCF建立了通过竞赛成绩和积分来评定学生的程序设计能力等级的方法。

本文以德尔菲法为基础同时综合各种评价方法优势构建程序设计能力评价体系，具体表示为Cap={专业能力，实践动手能力，创新能力，学习主动性能力}。

专业能力为程序设计类课程的掌握情况，具体计算方法为：专业能力=∑程序设计类课程各科学分×各科考试成绩/∑各科考试成绩。

实践动手能力为上机实验成绩和各平台程序设计类竞赛成绩的排名的加权，具体计算方法为：实践动手能力=λ1×实验成绩+λ2×竞赛的排名，其中λ为权重系数，竞赛因为每个比赛的难度和分数不同所以采用排名折算的方法。

创新能力为参加创新创业大赛、发表软件著作权等，其中软著一项算5分，创新创业大赛省级团队各成员10分、校级团队各成员5分。

学习主动性能力是考核学生对新技术的敏感度和自我学习能力，通过技术沙龙分享等方式评价，沙龙分享1次为5分，参加沙龙1次为1分。

以上这些能力从不同角度评估的学生的程序设计能力，但是缺乏从全局动态的角度来评价学生的能力变化情况，本文采用进步系数法来衡量这种变化。

进步系数法通过计算学生在两次评价间的进步系数来衡量学生的进步。这种方法不仅适用于个体学生的评价，也可以用于评价小组合作学习的进步。本文以一名学生为例来说明进步系数的构建：

某一名学生的学习程序设计类课程成绩数据，在第一次考试中排名为20，第二次考试中排名为15。根据进步系数的计算公式，如果设上一次成绩名次为M，下一次成绩名次N，进步系数为P，那么P=[M-N+1（M+N）/2]，通过这种方法，教师可以更公平地评价每个学生的进步，因为这种方法考虑了每个学生的起始点和进步的相对大小，而不是仅仅看最终的考试成绩。在实践中，进步系数法的设计理念体现了对学生差异的包容性，通过关注学生的成长发展，促进了学生的个性化学习。

2 评估分析及可视化

程序设计能力评估，不能仅仅依靠表格的方式进行展现，既不直观也很难体现出随时序变化情况。

在评估学生的程序设计能力时，采用多个维度可以更全面地了解学生的技能水平和进步情况，如表1所示。

雷达图是一种多维数据可视化工具，它通过从中心点向外延伸的轴来展示个体在多个变量上的表现，将图形与数据相结合，通过数据非线性变换提取雷达图的特征量，采用综合评价函 数计算评价函数值，适合用于评估和比较学生在多个能力维度上的发展情况，能够直观地揭示学生的强项和待提升领域，如图2所示。

从图2中可以看出2022013210这位同学各方面都处在一般状态，而20222013308这位同学在实践动手能力和创新能力上很强但是在专业能力上需要进一步提升。

热力图是一种数据可视化技术，它通过颜色的变化来表示数据的大小或密度，通常在二维平面上展示，适合用于多人能力对比的原因在于它能够直观地展示大量数据的分布和比较，使得个体间的能力差异和整体的趋势一目了然，便于快速识别和分析团队或群体中各成员在不同能力维度上的表现和强弱项，如图3所示。

从图3中可以直观的看出各学员各能力方面在组内的位置，如2022203308各方面都比较突出，在专业能力方面20222013224比较突出，20222013210在各方面都比较偏弱。

层叠面积图是一种数据可视化工具，它通过将不同类别的数据用颜色区分并堆叠在一起的方式，展示各个类别随时间变化的累积效果，适合用于个人按时序能力变化的原因在于它能够清晰地追踪和展示个人在不同技能或领域上随时间的进展和趋势，同时也可以直观地比较不同时间段内各个能力的发展速度和相对重要性，有助于个人或教师进行历史表现的回顾和未来规划的制定，如图4所示。

从图4中可以看出，这位同学各能力在两年的学习中都有不同程度的提升，特别是在实践动手能力方面。

3 实践与讨论

2022年初程序设计类课程教师成立课题组，着手研究能力评价指标评价体系，并从2022年新生入学开始对所在软件专业的高职学生进行指标评估并计算，同时开发了相应的应用系统。该系统通过收集程序设计类课程的各阶段能力数据、处理和分析学生在各项指标上的表现数据，使得教师能够及时了解每个学生的学习进展，并据此调整教学策略。

课题组开发了基于MVC的程序设计能力评价系统，包括权限管理，学生管理、成绩导入、能力评价推理以及能力多维展示等各模块组成。

1） 权限管理模块：负责系统的访问控制，确保用户根据其角色和权限进行相应的操作。这包括用户角色的创建、权限的分配以及访问权限的验证等功能。

2） 学生管理模块：涉及学生的个人信息管理，如录入、查询、修改和删除学生信息。

3） 成绩导入模块：允许教师或管理员批量导入或手动输入学生的成绩数据。

4） 能力评价推理模块：基于预设的评价标准和算法，对学生的程序设计能力进行评估和推理。

5） 能力多维展示模块：利用图表、图形和其他视觉元素，如雷达图、热力图或堆叠面积图，直观展示学生的能力评估结果。这种多维数据可视化方法有助于学生、教师和管理员更直观地理解学生的能力水平和进步趋势。经过初步运行受到了任课教师和学生的一致好评。

4 结论

本文针对新质生产力对培养创新能力和实践能力的要求，针对当前教育体系中对学生程序设计能力的培养与企业实际需求之间的差异，以及现有评价方式的局限性，提出了一种全新的评价体系。该体系以德尔菲法为基础，结合多种评价方法的优势，全面评价学生的程序设计能力。评价体系从专业能力、实践动手能力、创新能力和学习主动性等五个方面进行综合评价，以适应新质生产力对创新和实践能力的培养要求。

为了更直观地展现评价结果，本文采用了雷达图、热力图和层叠面积图三种可视化工具，分别从个人能力、多人对比和个人进度三个维度进行展示。雷达图能够全面展示个体在多个评价维度上的表现，热力图适合于展示大量数据的分布和比较，而层叠面积图则能够清晰地展示个体在时间线上的能力变化。

此外，本文还使用Java开发了相应的应用系统，将评价体系和可视化工具集成到一个平台上，实现了评价过程的自动化和智能化。通过2022学年和2023学年的实践应用，该系统显示出了良好的效果。未来，课题组计划在系统运行过程中，根据反馈和实际需求，进一步优化评价指标，以提高评价体系的准确性和实用性。

参考文献：

[1] 孙丽伟，郭俊华.新质生产力评价指标体系构建与实证测度[J].统计与决策，2024，40（9）：5-11.

[2] 叶枫，陈勇，张雪洁，等.一种面向计算机专业学生能力评估的可视化机制研究[J].计算机教育，2018（2）：107-110.

[3] 刘津丽，杨晓苹，魏臻，等.雷达图分析法在教学质量评价体系中的应用研究[J].教育进展，2013，3（1）：17-22.

[4] 新华社.国务院印发《深化新时代教育评价改革总体方案》[J].中华人民共和国国务院公报，2020，30：11-15.

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[6] 冯彦彰.基于IRT和Transformer的学生能力评价与成绩预测[D].北京：北方工业大学，2022.

[7] 段凯歌.面向过程的学生综合能力评估研究与应用[D].太原：太原师范学院，2023.

[8] 孙晶，毛伟伟，李冲.工程科技人才核心能力的解构与培育：基于布鲁姆教育目标分类视角[J].高教文摘，2020（4）：4.

【通联编辑：王 力】