大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核方式的改革與探索*

邵建新 劉云虎 張子英 于 鵬

(石河子大學(xué)師范學(xué)院物理系 新疆 石河子 832003)

物理實(shí)驗(yàn)課是高等理工科院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的第一門實(shí)驗(yàn)課.其特點(diǎn)是內(nèi)容覆蓋面廣，蘊(yùn)含豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法、手段，能提供綜合性很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑻岣呖茖W(xué)素質(zhì)的重要課程.它在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他實(shí)踐類課程不可替代的作用.因此，各高校都十分重視物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量，采取各種辦法提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和自覺性，通過各種途徑激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.不少學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)及實(shí)驗(yàn)教師教學(xué)投入的精力不斷增加.但通過學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和各種調(diào)研反饋的信息表明，學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)質(zhì)量不但沒有隨著實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和教師投入的增加而成正比增加，反而有明顯下降的趨勢(shì).這雖然有著非常復(fù)雜的多方面的原因，如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)手段單一、實(shí)驗(yàn)方法落后、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)太多、對(duì)各自專業(yè)課的影響力太小等，但我們認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)課考核方法和手段的落后是其重要原因之一.

物理實(shí)驗(yàn)考核是檢驗(yàn)物理理論教學(xué)效果和學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的一種手段，通過考核可以提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度，激發(fā)學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練的自覺性，也為改進(jìn)教學(xué)，發(fā)現(xiàn)人才提供基本依據(jù).科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)考核對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，改進(jìn)教師的教學(xué)方法具有重要意義.如果沒有一套合理的實(shí)驗(yàn)考核辦法，會(huì)使實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在著很多弊端：學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)重視程度不夠，有的同學(xué)實(shí)驗(yàn)前不做預(yù)習(xí)、不熟悉實(shí)驗(yàn)的方法和步驟、沒有明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮吞剿髂繕?biāo)，實(shí)驗(yàn)中秩序混亂，實(shí)驗(yàn)操作五花八門，不少學(xué)生“照方抓藥”，只停留在用眼不用腦的階段，不認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不積極思考各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因等.但物理實(shí)驗(yàn)課程考核評(píng)價(jià)一直是一個(gè)難題.

1 物理實(shí)驗(yàn)課程考核的主要方式及存在的問題

由于實(shí)驗(yàn)課的性質(zhì)和其他因素的制約，實(shí)驗(yàn)課程考核不像理論課那么易于操作，表現(xiàn)在：教師不可能在同一時(shí)間內(nèi)觀察到全班同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作過程，因此不易全面把握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；評(píng)定學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績難以做到客觀公正，容易憑主觀印象來評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績等等.目前常用的考核方式一般有平時(shí)考核法、期末試卷考試法、期末操作考試法、綜合評(píng)定法，四種方式都不同程度上存在一定的問題.

1.1 平時(shí)考核法

有些專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)課程不是獨(dú)立設(shè)課而是物理學(xué)課程的一部分，因此實(shí)驗(yàn)課程的成績由平時(shí)成績?cè)u(píng)定，不專門進(jìn)行考試.有的用學(xué)生平時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績的平均成績作為實(shí)驗(yàn)課成績；有的根據(jù)學(xué)生對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)操作情況和完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況綜合評(píng)定.這種評(píng)定方法雖然關(guān)注了學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，但很難做到標(biāo)準(zhǔn)客觀、統(tǒng)一，且評(píng)價(jià)隨意性太大.這類只看平時(shí)成績、期末不考試的做法，導(dǎo)致學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn)課程，會(huì)出現(xiàn)大量抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象，物理實(shí)驗(yàn)課程流于形式.

1.2 期末試卷考核法

像理論課程一樣，以期末試卷考試為準(zhǔn).物理實(shí)驗(yàn)課程試卷考試通過填空、選擇、計(jì)算、問答或分析、畫圖題等，全面考核誤差理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理、儀器原理及使用方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算與表示以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的一些延伸問題等.這種考核方式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)不夠，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力無法考核，因此很難激發(fā)學(xué)生平時(shí)去主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極探索，容易助長考前臨時(shí)“背題”的不良學(xué)習(xí)風(fēng)氣，也與實(shí)驗(yàn)課程引導(dǎo)學(xué)生大膽實(shí)踐、積極探索、提高實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的教學(xué)目的相悖.

1.3 期末實(shí)驗(yàn)操作考核法

學(xué)生從本學(xué)期做過的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中隨機(jī)抽取一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目考試，監(jiān)考教師跟蹤學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程，觀察、了解和收集學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程信息，如實(shí)驗(yàn)儀器的連接、安裝和調(diào)整情況，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和分析解決問題的情況，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀測(cè)等，作為評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的依據(jù)(可以附加簡答題對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做較為細(xì)致的考查).實(shí)驗(yàn)操作考試的成績由教師根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)給出.這種考核方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠考查學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，激勵(lì)學(xué)生平時(shí)認(rèn)真做實(shí)驗(yàn).但缺點(diǎn)也很明顯，主要表現(xiàn)在：(1)抽簽形式只能反映學(xué)生對(duì)某一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目掌握的情況，不能全面反映學(xué)生的真實(shí)實(shí)驗(yàn)水平.(2)教師難以在短時(shí)間內(nèi)(通?？荚嚂r(shí)間為20～30分鐘)對(duì)認(rèn)知水平千差萬別學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行準(zhǔn)確定位.(3)工作量太大.由于學(xué)生人數(shù)眾多，考試需要大量的實(shí)驗(yàn)儀器和專職的實(shí)驗(yàn)教師監(jiān)考(其他教師無法監(jiān)考實(shí)驗(yàn)操作過程)，儀器數(shù)量和教師數(shù)量也不能滿足統(tǒng)一考試的需要.(4) 考試過程中容易出現(xiàn)不公平的現(xiàn)象.因?yàn)槿魏我粋€(gè)實(shí)驗(yàn)室都很難保證每臺(tái)儀器設(shè)備都具有相近的工作狀況.(5)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、基本方法的考核很不全面、很不到位.因此大范圍的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作考試比較困難(許多學(xué)校因此取消了實(shí)驗(yàn)操作考試).

1.4 綜合評(píng)定法

實(shí)驗(yàn)成績由平時(shí)成績、期末理論考試成績、期末實(shí)驗(yàn)操作考試成績按一定權(quán)重的綜合評(píng)定.這種考核方法雖然從理論上較前三種方法更具合理性，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量會(huì)起到很好的作用；但它以增加教學(xué)成本，加重實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)室工作人員負(fù)擔(dān)為代價(jià)，實(shí)施過程中困難重重.

2 物理實(shí)驗(yàn)課程考核方式改革

綜上分析可知，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的考核普遍存在一些問題.目前國內(nèi)各高校關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)課的考核方法不一，總體呈淡化趨勢(shì).有些學(xué)校放棄期末考試，以平時(shí)成績?yōu)闇?zhǔn)；也有的學(xué)校將主要精力放在本專業(yè)的學(xué)生上，對(duì)數(shù)量巨大的非本專業(yè)的學(xué)生要求則比較寬松;還有的學(xué)校僅進(jìn)行筆試一項(xiàng)，不考實(shí)驗(yàn)操作.筆試不能反映學(xué)生的動(dòng)手操作能力，且筆試批改試卷的工作量也十分巨大.實(shí)驗(yàn)操作考試費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)儀器、無法全面反映學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)及基本技能，且信度和效度也都有問題.

針對(duì)目前這種困難處境，現(xiàn)在全國許多重點(diǎn)高校都在依據(jù)自身實(shí)際情況對(duì)物理實(shí)驗(yàn)考核方法進(jìn)行積極地研究、改革、探索，尚未建立起完整、統(tǒng)一、科學(xué)、高效的物理實(shí)驗(yàn)考核方法.

2.1 物理實(shí)驗(yàn)無紙化考試

以Internet網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)為代表的信息技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革提供了新的環(huán)境和工作平臺(tái)，也給實(shí)驗(yàn)課程的考核開辟了新的途徑.我們認(rèn)為，充分利用計(jì)算機(jī)無紙化考試手段，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、基本方法、基本思想采用無紙化考試是一種科學(xué)、高效的考核方法.

2.2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在線考試系統(tǒng)及其基本特點(diǎn)

針對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，我們開發(fā)了“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在線考試系統(tǒng)”.該系統(tǒng)利用Visual Basic 6.0+SQL Server 2000開發(fā)設(shè)計(jì)，擁有完善的人機(jī)交互界面和較強(qiáng)的安全性，能解決考生信息驗(yàn)證、登錄、選題和答題及判斷是否正確等各項(xiàng)完備功能.VB6.0具有操作界面和操作方法簡單，提示正確無歧異，有很強(qiáng)的錯(cuò)誤處理能力等特點(diǎn)；SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫操作簡單，可以記錄大量的信息，滿足考試中要記錄大量信息的要求，安全性也比較好.

該系統(tǒng)是一個(gè)開放式的考試系統(tǒng)，它可以對(duì)任何實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)進(jìn)行考核.使用此系統(tǒng)可改變傳統(tǒng)考試出卷難，花費(fèi)大量的時(shí)間、人力、物力和財(cái)力的問題，實(shí)現(xiàn)不用紙筆也可對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核.系統(tǒng)能隨機(jī)生成考生的試卷，使每個(gè)考生的試卷均不相同，可有效避免紙化考試作弊的問題.考生提交試卷后可以立刻知道自己的成績，不但省去了教師閱卷時(shí)間，還便于及時(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提高了教學(xué)效率.下面是該考試系統(tǒng)的一些典型界面圖.

圖1

2.3 物理實(shí)驗(yàn)無紙化考試的實(shí)踐

教學(xué)實(shí)踐證明，物理實(shí)驗(yàn)無紙化考試有許多優(yōu)點(diǎn)，能夠減輕教師的負(fù)擔(dān)，降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，取得事半功倍的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果.利用“大學(xué)物理在線考試系統(tǒng)”，無需組織專門教師閱卷，考試系統(tǒng)能夠自動(dòng)評(píng)閱學(xué)生的答題結(jié)果，評(píng)卷客觀、考完后可立即報(bào)告成績.在學(xué)生參加考試過程中，每一學(xué)生的試卷都是在考前由系統(tǒng)臨時(shí)生成，而且不同的學(xué)生所得到的試卷也不相同，這樣能夠有效防止學(xué)生之間的抄襲，保證考試的公平與公正.

使用“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在線考試系統(tǒng)”進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)無紙化考試，題庫建設(shè)至關(guān)重要.各類題型要全，如選擇題、判斷題、填空題、簡答題、計(jì)算題、操作題等，而且各類題的數(shù)量要足夠多，每次考試的題量適當(dāng)大些，以此保證考核內(nèi)容的覆蓋面.需要指出的是，對(duì)填空題和簡答題的評(píng)判，我們采用“模糊評(píng)判”法，即只要答案中出現(xiàn)預(yù)設(shè)的“關(guān)鍵詞”，就算答對(duì).因?yàn)樘羁疹}和簡答題不能要求學(xué)生的答案與題庫中預(yù)設(shè)的參考答案的文字完全一致.這樣，簡答題參考答案預(yù)設(shè)的“關(guān)鍵詞”很重要，編制時(shí)要縝密考慮，盡可能多預(yù)設(shè)些與答案相近的“關(guān)鍵詞”，以便使計(jì)算機(jī)改卷有更高的可信度.

該系統(tǒng)存在的問題是：對(duì)計(jì)算題和操作題的考核偏弱，因?yàn)椴僮黝}要用到公式編輯器輸入公式，操作題要有相應(yīng)的“虛擬儀器”，從而使得這兩類題的答題時(shí)間較長，以致增加整個(gè)考試時(shí)間，一定程度上降低了考試效率.但隨著編程軟件及算法的改進(jìn)，這些困難會(huì)被克服.

我們堅(jiān)信，物理實(shí)驗(yàn)實(shí)施無紙化考試必然使考核高效化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化，是實(shí)驗(yàn)課程考核方法改革的方向之一.