分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在線考試的實(shí)踐

趙云斌，王宏，劉敏，王楠，陳浩，吳康兵

華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，武漢 430074

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)化工、材料、環(huán)境、生命科學(xué)類等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，在鞏固分析化學(xué)理論知識(shí)、訓(xùn)練基本實(shí)驗(yàn)操作技能、培養(yǎng)科學(xué)思維能力等方面具有關(guān)鍵作用。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)成績，是評(píng)價(jià)教師的教學(xué)效果、學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)和技能掌握程度的量化指標(biāo)，對(duì)“教”與“學(xué)”雙方都具有重要意義。因此，如何客觀、科學(xué)地評(píng)定分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)成績，一直是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重點(diǎn)關(guān)注的課題[1,2]。

課程學(xué)習(xí)成績一般由平時(shí)成績(形成性評(píng)定)和考試成績(總結(jié)性評(píng)定)兩部分構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)課的成績?cè)u(píng)定與理論課的成績?cè)u(píng)定存在較大差異，平時(shí)成績的占比顯著高于理論課成績中平時(shí)成績的占比。但是，平時(shí)成績的評(píng)定存在主觀性強(qiáng)、成績區(qū)分度低等弊端。因此，實(shí)驗(yàn)課的成績?cè)u(píng)定，不能過分依賴平時(shí)成績，而應(yīng)適當(dāng)發(fā)揮考試成績?cè)趯?shí)驗(yàn)課成績?cè)u(píng)定中的作用。本文對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試中存在的問題進(jìn)行分析，并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考試模式進(jìn)行探討。

1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)定現(xiàn)狀

1.1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績的構(gòu)成

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績的評(píng)定，應(yīng)做到客觀、準(zhǔn)確、科學(xué)、公正，盡量減小成績?cè)u(píng)定的偏差。學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真、實(shí)驗(yàn)操作能力強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)知識(shí)掌握程度高、知識(shí)綜合應(yīng)用能力強(qiáng)的學(xué)生，應(yīng)在學(xué)習(xí)成績上得到充分體現(xiàn)。尤其是對(duì)化學(xué)、化工類專業(yè)而言，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)為一門獨(dú)立的課程，學(xué)習(xí)成績的科學(xué)評(píng)定更為重要。

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績由平時(shí)成績和考試成績構(gòu)成。平時(shí)成績依據(jù)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等進(jìn)行評(píng)定，考試成績通過筆試或?qū)嶒?yàn)操作進(jìn)行評(píng)定。

目前，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的成績?cè)u(píng)定普遍存在過分依賴實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象[1,2]，具有較大的主觀性和隨意性，成績分布不合理、成績區(qū)分度低。主要原因是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)分依據(jù)為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，并不能全面反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的掌握程度，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)比較模糊，不同教師評(píng)定的成績?nèi)狈杀刃浴?/p>

為提高分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)定的客觀性和公平性，應(yīng)根據(jù)學(xué)生在各實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)全面評(píng)定平時(shí)成績，同時(shí)，應(yīng)發(fā)揮實(shí)驗(yàn)考試在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)定中的作用。一般而言，實(shí)驗(yàn)課程的平時(shí)成績受主觀因素影響較大，而考試成績可定量、客觀地反映學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)的掌握程度和學(xué)習(xí)效果。將實(shí)驗(yàn)考試成績按適當(dāng)權(quán)重計(jì)入分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程總成績，可有效降低主觀因素對(duì)成績?cè)u(píng)定的影響、提高成績的準(zhǔn)確性、可靠性和公平性。因此，實(shí)驗(yàn)考試是科學(xué)評(píng)定分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績的必要手段。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考試，還可促使學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和總結(jié)、增加學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)掌握的牢固程度，避免學(xué)過即忘的尷尬局面。

1.2 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試面臨的困境

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試，主要有實(shí)驗(yàn)操作考試和筆試兩種形式。

實(shí)驗(yàn)操作考試在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室在考前需根據(jù)試題內(nèi)容準(zhǔn)備相應(yīng)的儀器和試劑。為便于教師監(jiān)考，每組考試的學(xué)生人數(shù)不宜過多，必然造成學(xué)生分組數(shù)較多、實(shí)驗(yàn)考試占用的總時(shí)間較長。這種考試形式比較適合學(xué)生人數(shù)較少的情形。

當(dāng)學(xué)生人數(shù)較多時(shí)，一般采用筆試的形式進(jìn)行分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試。筆試需要經(jīng)過教師命題出卷–學(xué)生到考場(chǎng)進(jìn)行考試–教師閱卷等環(huán)節(jié)。這種考試形式往往受到考試時(shí)間安排、學(xué)?？紙?chǎng)安排等諸多因素的制約。

由此可見，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考試模式下，無論采用實(shí)驗(yàn)操作考試的形式還是筆試的形式，均受到多種因素的制約。這就使得分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試，經(jīng)常陷入兩難境地。

將信息化技術(shù)融入到分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試改革中，可有效克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考試模式面臨的困境。在線考試可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組卷、在線答題、自動(dòng)評(píng)分、管理成績等功能，具有簡便、靈活、快速、高效等優(yōu)勢(shì)，目前在理論課的考試中已得到廣泛應(yīng)用。將在線考試模式引入到分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試中，可大大縮短考試時(shí)間、節(jié)約考試成本，保障分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試的順利進(jìn)行。

2 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在線考試系統(tǒng)

2.1 在線考試平臺(tái)

在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、混合式教學(xué)等新的教學(xué)模式。為滿足這些教學(xué)模式的需求，各類網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。目前，基于超星泛雅平臺(tái)(學(xué)習(xí)通)構(gòu)建的教學(xué)平臺(tái)[3]、基于微信公眾號(hào)構(gòu)建的教學(xué)平臺(tái)[4,5]以及雨課堂[6]等，在理論課的教學(xué)中均已得到廣泛應(yīng)用。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[7,8]則在實(shí)驗(yàn)課的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中逐漸得到推廣應(yīng)用。上述網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)均內(nèi)置了在線考試模塊，可用于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的在線考試。

在線考試系統(tǒng)，普遍采用B/S架構(gòu)，即瀏覽器/服務(wù)器模式，計(jì)算機(jī)終端用戶(學(xué)生)通過Web瀏覽器與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，服務(wù)器安裝SQL Sever、Oragle、MySQL等數(shù)據(jù)庫[9–11]。

在線考試系統(tǒng)各組成模塊及功能見表1。

表1 在線考試系統(tǒng)的構(gòu)成

2.2 試題庫

試題庫是在線考試不可缺少的教學(xué)資源。試題庫建設(shè)是分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的重要內(nèi)容。

試題庫的建設(shè)，首先應(yīng)圍繞課程的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和課程特點(diǎn)，確定試題的知識(shí)點(diǎn)分布、題型、題量、分值、難易程度等參數(shù)，再進(jìn)行命題、審題等工作，最后將試題及標(biāo)準(zhǔn)答案以系統(tǒng)兼容的格式輸入到數(shù)據(jù)庫中[12]。

工欲善其事，必先利其器。試題庫建設(shè)完成后，可以在考試平臺(tái)上快速生成試卷，為教師節(jié)約大量的考務(wù)時(shí)間。

3 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在線考試的實(shí)踐

3.1 試題庫建設(shè)

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及的基本操作多、規(guī)范性強(qiáng)。學(xué)生在平時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的操作錯(cuò)誤較多，教師往往要花費(fèi)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間和精力來糾正學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤。為客觀評(píng)價(jià)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果和學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能的掌握情況，基本操作應(yīng)作為分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試的重點(diǎn)內(nèi)容之一。試題庫建設(shè)應(yīng)圍繞課程培養(yǎng)目標(biāo)、針對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程特點(diǎn)，將考核的知識(shí)點(diǎn)分布于基本實(shí)驗(yàn)操作、基本實(shí)驗(yàn)原理、基本實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)條件、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等方面。

我院試題庫建設(shè)由參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全體教師共同參與，根據(jù)上述考核知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分工協(xié)作，經(jīng)過出題–互審–修改–定稿等環(huán)節(jié)，完成試題庫建設(shè)。最后將試題及標(biāo)準(zhǔn)答案輸入考試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。2019年完成了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題庫的建設(shè)，并已應(yīng)用于化學(xué)專業(yè)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試、大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽的校內(nèi)選拔。

3.2 在線考試的實(shí)施

我院面向化學(xué)類專業(yè)開設(shè)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)48學(xué)時(shí)，包括酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定、光度分析法、試樣預(yù)處理方法等內(nèi)容，涉及滴定分析、重量分析、分光光度計(jì)等操作技能。

采用大連微瑞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的考試模塊進(jìn)行分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在線考試。該平臺(tái)采用java語言開發(fā)，B/S架構(gòu)，MySQL數(shù)據(jù)庫，可在Windows、Linux、Unix等操作系統(tǒng)上運(yùn)行。

在線考試安排在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)結(jié)束后數(shù)周內(nèi)完成?？荚嚽爸骺冀處煆脑囶}庫中隨機(jī)抽取試題生成試卷，學(xué)生按時(shí)進(jìn)入機(jī)房進(jìn)行考試，輸入學(xué)號(hào)后進(jìn)入考試答題頁面。為防止學(xué)生作弊，在試卷設(shè)置中設(shè)定試題亂序排列、選項(xiàng)亂序排列，可使同一套試題、不同計(jì)算機(jī)終端的題序不同、選擇題的選項(xiàng)順序不同。學(xué)生完成答題后，點(diǎn)擊提交按鈕提交答卷。若在規(guī)定的考試時(shí)間內(nèi)未上傳答卷，考試系統(tǒng)將終止考試并自動(dòng)提交答卷?？荚囃瓿珊?，客觀題由考試系統(tǒng)自動(dòng)閱卷并生成考試成績，主觀題需人工閱卷。在線考試流程如圖1所示。

圖1 在線考試流程

3.3 在線考試實(shí)踐效果

我院從2019年開始，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)考試采用在線考試的方式進(jìn)行，替代以前的筆試方式?？荚囶}量為50題，考試時(shí)間設(shè)定為25分鐘。

選取2018級(jí)化學(xué)專業(yè)111名學(xué)生的線上考試成績和平時(shí)成績進(jìn)行對(duì)比，成績區(qū)分度按下式計(jì)算[13]：

D= (27%高分組平均分 - 27%低分組平均分)/最高分

線上考試成績分布如圖2所示，平均分70.2，標(biāo)準(zhǔn)差10.3。成績接近正態(tài)分布，成績區(qū)分度0.29。

圖2 考試成績分布圖

圖3為平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績分布圖，均分為87.8，標(biāo)準(zhǔn)差6.5。平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績總體偏高，成績區(qū)分度0.09，明顯偏低。

圖3 平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績分布圖

將考試成績和平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績分別按0.3、0.7的統(tǒng)計(jì)權(quán)重計(jì)算綜合成績，均分為83.0，標(biāo)準(zhǔn)差6.02。

考試成績主要反映學(xué)生本課程的學(xué)習(xí)結(jié)果，平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績主要反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程情況，兩者均具有一定的局限性。綜合成績能更全面、真實(shí)地反映學(xué)生本課程的學(xué)習(xí)效果。

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在線考試，有效克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考試存在的弊端，突破了考試場(chǎng)地、考試時(shí)間的制約，考試過程大大簡化、效率明顯提高，師生均樂于接受。

4 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)的廣泛普及，為分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在線考試取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考試模式提供了十分便利的條件。為保障在線考試的順利進(jìn)行，首先必須進(jìn)行高質(zhì)量的試題庫建設(shè)，其次應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)脑诰€考試平臺(tái)。在線考試可以選擇在計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行，也可以選擇在手機(jī)端進(jìn)行。前者需要專門的機(jī)房，但便于監(jiān)考；后者考試更加便利，但一定要做好監(jiān)考的組織安排。

通過在線考試的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)在線考試平臺(tái)還存在以下不足，如果能得到改進(jìn)和完善，將有助于在線考試的推廣和普及：(1) 自動(dòng)閱卷方面，目前僅能對(duì)選擇題和判斷題進(jìn)行自動(dòng)閱卷，填空題的閱卷錯(cuò)判率較高；(2) 在輸入試題時(shí)，在線考試系統(tǒng)還不能完全識(shí)別公式編輯器編輯的公式以及上、下標(biāo)等；(3) 簡答題、計(jì)算題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題等主觀題，答題時(shí)需要在終端輸入答案，但涉及到符號(hào)、公式等的輸入時(shí)，由于在線考試平臺(tái)提供的工具有限，答題極為不便，只能采用手寫后拍照上傳的方式答題。