融合現(xiàn)代信息技術(shù)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績評定體系

宋文璟，劉暢

大連理工大學(xué)化工學(xué)院，遼寧 盤錦 124221

實(shí)驗(yàn)為化學(xué)課程教學(xué)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了重要的技術(shù)支持和有力保障[1-3]。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、人工智能和虛擬仿真等技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的綜合運(yùn)用，涌現(xiàn)出許多先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，建立了新型的“教”與“學(xué)”的師生關(guān)系，極大地沖擊了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[4-6]。成績評定不單是對學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)效果的評價(jià)，還能夠充分體現(xiàn)出高校的教學(xué)水平和課程目標(biāo)，但是它不像筆試考試那樣有嚴(yán)格的評分標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)確答案，難以對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績進(jìn)行準(zhǔn)確客觀的評定[7]，不乏出現(xiàn)“高分低能”和“低分高能”的情況[8]。此外，成績評定一直駐足于依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和紙質(zhì)報(bào)告的層面上，顯然這種模式已經(jīng)落后，甚至在一定程度上制約了對人才的科學(xué)作風(fēng)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。文獻(xiàn)中偶有借助Excel構(gòu)建成績評定體系的案例[9,10]，但尚未見利用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)驗(yàn)算與評判的報(bào)道。

針對化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績評定方法落后的現(xiàn)狀與弊端，在信息化背景下，我們主動(dòng)“識(shí)變、應(yīng)變、求變”，構(gòu)建了可全過程監(jiān)督實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的、具有明確指導(dǎo)性的、自動(dòng)化的成績評定新模式。將評定項(xiàng)目劃分為預(yù)習(xí)、操作、數(shù)據(jù)質(zhì)量、計(jì)算、報(bào)告和文獻(xiàn)六個(gè)模塊，使評定更加全面、條理更加清晰。每個(gè)模塊采用等級制獨(dú)立評定，增強(qiáng)了評定結(jié)果的指導(dǎo)意義。利用智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)、Excel設(shè)計(jì)和MATLAB編程，提高了成績評定的自動(dòng)化程度以及學(xué)生與教師之間的交互性。推進(jìn)本文所構(gòu)建的成績評定體系在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的有效應(yīng)用，能夠切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和質(zhì)量，助力人才培養(yǎng)質(zhì)量的全面提升。此外，將該成績評定體系植入到智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)，同時(shí)結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)線上“測驗(yàn)+操作+報(bào)告+成績評定”一套完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程，有助于推進(jìn)我國信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。

1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績評定體系的現(xiàn)狀與不足

目前化學(xué)成績評定普遍采用“預(yù)習(xí)+操作+報(bào)告”三位一體的模式，差別在于各部分所占的比例不同，此外還可以增加期末考試以進(jìn)一步考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的優(yōu)劣[11]。長期實(shí)踐表明，這種成績評定模式最為合理且行之有效，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合素質(zhì)的培養(yǎng)中發(fā)揮了重要作用。但隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步，這種模式的某些細(xì)節(jié)逐漸暴露出它的弊端，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

1.1 預(yù)習(xí)不充分 分值差異小

預(yù)習(xí)是為了讓學(xué)生高效地完成實(shí)驗(yàn)，其評定主要依據(jù)預(yù)習(xí)報(bào)告和課堂提問。但學(xué)生書寫預(yù)習(xí)報(bào)告往往是被動(dòng)的、機(jī)械的，課堂上學(xué)生對實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和書本的依賴性強(qiáng)、缺乏主動(dòng)性。如果學(xué)生僅僅照搬實(shí)驗(yàn)講義、教師根據(jù)預(yù)習(xí)報(bào)告的字跡和字?jǐn)?shù)評分的話，那么這樣的預(yù)習(xí)就變得毫無意義，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。我們發(fā)現(xiàn)，預(yù)習(xí)分?jǐn)?shù)一般差別不大，不能分辨“真”和“假”預(yù)習(xí)的學(xué)生。課堂提問的確能夠檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，但被提問學(xué)生的數(shù)量極其有限。

1.2 評分無條理 導(dǎo)向不明確

對于成績考核，一般都有明確的量化指標(biāo)[12-14]，我們也曾制定了詳細(xì)的評分細(xì)則，具體到錯(cuò)誤操作所扣的分值，并印刷成冊下發(fā)到每一位實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的手中，但在實(shí)施中違背了實(shí)驗(yàn)考核的初衷。有的學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)畏首畏腳，生怕被扣分，導(dǎo)致速度大大降低。有的教師專注于扣分，忽略了對學(xué)生實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)，以致學(xué)生實(shí)驗(yàn)得分偏低，嚴(yán)重打擊了學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的熱情。此外，學(xué)生很難通過實(shí)驗(yàn)成績了解自己的不足之處。

1.3 驗(yàn)證靠手工 評定效率低

為了給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果予以正確的評價(jià)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師往往需要手工輸入學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)算，不但工作量很大，而且容易出錯(cuò)。

2 新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績評價(jià)體系實(shí)施方案

本文所構(gòu)建的化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績評定體系依托智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)，如中國大學(xué)MOOC、學(xué)習(xí)通、雨課堂等，其構(gòu)成框架如圖1所示，包括預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)兩部分。

圖1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績評定體系框架圖

預(yù)習(xí)成績占15%，采用線上測驗(yàn)方式，全部為客觀題，考查學(xué)生對操作要點(diǎn)及相關(guān)知識(shí)的掌握。每位學(xué)生只有一次考試機(jī)會(huì)，智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)自動(dòng)評判對錯(cuò)并給出百分制得分。實(shí)驗(yàn)成績占85%，涵蓋操作、數(shù)據(jù)、計(jì)算、報(bào)告和文獻(xiàn)五個(gè)模塊，各模塊由非常優(yōu)秀至不及格依次劃分為A++、A+、A、B、C、D、E、F、F?和U十個(gè)評分等級，劃分原則使大多數(shù)學(xué)生位于B級。根據(jù)五個(gè)模塊所占權(quán)重可計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)成績等級，按照表1轉(zhuǎn)化成實(shí)驗(yàn)成績百分制分?jǐn)?shù)。

表1 各等級所對應(yīng)的百分制分值

2.1 操作的評定

通過多年的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，我們總結(jié)了學(xué)生的課堂表現(xiàn)并將其歸納為十類，作為操作的評定指標(biāo)，詳見表2。旨在激發(fā)學(xué)生的探究興趣和學(xué)習(xí)熱情，擺脫學(xué)生對實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)講義的依賴。

2.2 數(shù)據(jù)和計(jì)算的評定

學(xué)生課后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在規(guī)定期限內(nèi)將數(shù)據(jù) Excel文件上傳到智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)。為了防止學(xué)生課后修改數(shù)據(jù)，我們要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中將原始數(shù)據(jù)記錄在二聯(lián)復(fù)寫紙上，離開實(shí)驗(yàn)室前提交復(fù)寫聯(lián)。我們利用 Excel強(qiáng)大的功能編制數(shù)據(jù)空白模板，并上傳到智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可自行下載并填寫。該數(shù)據(jù)Excel模板能夠根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)劣，使單元格依次呈現(xiàn)綠色、黃色和紅色背景(如圖2所示)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)辨別數(shù)據(jù)質(zhì)量的作用，方便實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對照表2快速對數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行評定。

圖2 數(shù)據(jù)表格示例

另外，我們利用MATLAB軟件開發(fā)了自動(dòng)驗(yàn)算小程序，將學(xué)生的數(shù)據(jù)Excel文件導(dǎo)入MATLAB，MATLAB能夠自動(dòng)驗(yàn)算學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并給出等級評分，如圖3所示。

圖3 自動(dòng)評分結(jié)果示例

2.3 報(bào)告和文獻(xiàn)的評定

報(bào)告采用Word文檔方式，與數(shù)據(jù)Excel文件一同上傳到智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)。我們鼓勵(lì)學(xué)生在撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和回答思考題時(shí)積極查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并吸納轉(zhuǎn)為自己的知識(shí)，制定評定指標(biāo)如表2所示。

表2 操作、數(shù)據(jù)、計(jì)算、報(bào)告和文獻(xiàn)的分級指標(biāo)

2.4 成績評定結(jié)果的反饋

實(shí)驗(yàn)成績單如圖4所示，通過智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)及時(shí)反饋給學(xué)生。通過編輯函數(shù)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師只需從各模塊的下拉框中選擇等級便可自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)成績等級，減少了教師合分的工作量。學(xué)生能夠清晰地從各模塊得分和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的評語中得知自己哪方面不足以及改進(jìn)的措施。

圖4 實(shí)驗(yàn)成績單示例

3 新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績評定體系的優(yōu)勢

預(yù)習(xí)測驗(yàn)、數(shù)據(jù)和計(jì)算的評判，以及合分都是自動(dòng)完成的，簡單易用，這就將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師從重復(fù)勞動(dòng)中解放出來。新的成績評定體系采用電子報(bào)告代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙質(zhì)版報(bào)告，并拆分為一個(gè)Excel文件和一個(gè)Word文件，若加以利用在數(shù)據(jù)挖掘和查重技術(shù)可有效解決抄襲問題。

4 結(jié)語

新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績評定體系面向考查實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程，包括預(yù)習(xí)、操作、數(shù)據(jù)質(zhì)量、計(jì)算過程、報(bào)告攥寫和查閱文獻(xiàn)，同時(shí)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息學(xué)方法全方位、深層次介入教與學(xué)的環(huán)節(jié)，試圖產(chǎn)生新的革命性成績評定模式。通過班級試點(diǎn)，得到學(xué)生和教師的強(qiáng)烈好評。新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績評定體系還能滿足學(xué)生自學(xué)的需求，學(xué)生也能夠利用該系統(tǒng)自行檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。