基于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)K化課程的過(guò)程性考核評(píng)價(jià)改革

王亞輝 謝 寧 賀平貴 劉 麗

新疆工程學(xué)院數(shù)理學(xué)院 新疆烏魯木齊 830023

一、概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各個(gè)高校培養(yǎng)人才的能力不斷提升，而大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為大學(xué)生進(jìn)入大學(xué)剛接觸的第一門科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)于他們以后學(xué)習(xí)其他實(shí)踐課程起到非常關(guān)鍵的作用，并且物理實(shí)驗(yàn)練習(xí)對(duì)大學(xué)物理理論課程的學(xué)習(xí)起到相當(dāng)重要的作用，尤其是對(duì)學(xué)生今后學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)尤為重要。

傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)方式很難做到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)習(xí)積極性及培養(yǎng)自主創(chuàng)新。與此同時(shí)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)是教學(xué)過(guò)程中不可或缺的一部分，大部分高?；旧隙际前凑崭鱾€(gè)實(shí)驗(yàn)的平均成績(jī)作為該實(shí)驗(yàn)課程最終成績(jī)。除此之外，也有部分高校(華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等)采用期末筆試和平時(shí)成績(jī)的加權(quán)平均作為最終的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?？偟膩?lái)說(shuō)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)方式的改革對(duì)于提高學(xué)生動(dòng)手能力、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)、創(chuàng)新等意識(shí)，以及在培養(yǎng)優(yōu)秀人才方面具有現(xiàn)實(shí)意義。

二、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程性考核方式的改革

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生在平時(shí)過(guò)程實(shí)驗(yàn)中注意自身素質(zhì)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，結(jié)合大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，在遵循全面、公平、客觀、方便的基礎(chǔ)上，逐步探索建立、完善了一套科學(xué)的、公正的物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程性考核評(píng)價(jià)機(jī)制。

(一)構(gòu)建模塊化的物理實(shí)驗(yàn)課程體系

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是依托大學(xué)物理理論課程的一門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，構(gòu)建模塊化的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程體系將對(duì)物理理論課程的學(xué)習(xí)顯得尤為重要，按照物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類型，可以分為具體模塊實(shí)驗(yàn)如下所示，每一個(gè)模塊有著與之相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這些模塊實(shí)驗(yàn)可以鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考及創(chuàng)新思維能力。

(1)演示實(shí)驗(yàn)?zāi)K：包括Excel在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目旨在幫助學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及分析提供有力的支持。

(2)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)K：包括固體密度測(cè)定、密里根油滴實(shí)驗(yàn)、光電效應(yīng)測(cè)普朗克常數(shù)，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為適應(yīng)理工科各專業(yè)普及性實(shí)驗(yàn)，為以后綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)鋪墊基礎(chǔ)。

(3)工程應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)?zāi)K：包括彈性模量的測(cè)定、三線扭擺測(cè)圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、惠斯通電橋測(cè)電阻、空氣比熱容比測(cè)定、金屬線膨脹系數(shù)測(cè)定、硅光電池特性測(cè)試等，該項(xiàng)目開設(shè)的主要目的是鍛煉學(xué)生對(duì)工程應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)的初步了解，為以后專業(yè)課實(shí)驗(yàn)打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

(4)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K：包括電表的改裝及校準(zhǔn)，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目其目的鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

(5)綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K：包括雙棱鏡干涉、薄透鏡焦距的測(cè)定、超聲光柵衍射等，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)自主動(dòng)手能力和綜合能力的提升。

如果是從網(wǎng)上的論壇或博客上面復(fù)制別人的文字而寫成文章，這種情況下，論壇或博客上的內(nèi)容一般是沒有公開發(fā)表的，也就是說(shuō)中國(guó)知網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中是檢測(cè)不到的，那么，就必須利用百度和谷歌兩大搜索引擎來(lái)檢測(cè)。其方法是，從文章中輸入隨機(jī)抽取一小段文字進(jìn)行搜索。如果是該段文字是從網(wǎng)上復(fù)制過(guò)來(lái)的，瀏覽器上字體會(huì)顯示紅色。

(二)完善過(guò)程性考核評(píng)價(jià)機(jī)制

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程性考核評(píng)價(jià)機(jī)制主要依托大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)，主要的基本考核架構(gòu)包含：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理及分析、誤差來(lái)源、學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測(cè)及過(guò)程化考核評(píng)價(jià)，詳細(xì)的操作過(guò)程如下所示。

1.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)

學(xué)生應(yīng)該在教師的指導(dǎo)之下，要求學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，理解?shí)驗(yàn)原理、方法、條件及注意事項(xiàng)的情況之下，通過(guò)獨(dú)立思考，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)題目，該過(guò)程可參照《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》、“新工院物理實(shí)驗(yàn)室”微信公眾號(hào)、物理實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)以及其他網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源對(duì)擬做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行初步了解，然后作答。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

為了幫助學(xué)生更好地理解上課內(nèi)容，輔助學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)(實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)儀器選取、實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng))的梳理，設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容這一板塊內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的撰寫分為兩部分：第一部分，學(xué)生需在聽課過(guò)程中按教師的指導(dǎo)，記錄課堂筆記和重點(diǎn)內(nèi)容；第二部分，學(xué)生在課后對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行翔實(shí)的總結(jié)與反思。教師根據(jù)內(nèi)容書寫是否完整、是否規(guī)范整齊、書寫內(nèi)容是否正確給予相應(yīng)的評(píng)價(jià)，該部分滿分為25分。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和編寫報(bào)告的原始材料，是一切認(rèn)識(shí)、推論、設(shè)想和驗(yàn)證工作的主要依據(jù)。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)操作的同時(shí)，嚴(yán)格按照教師的要求記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄一定要求實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)事求是，嚴(yán)禁數(shù)據(jù)抄襲，嚴(yán)禁主觀猜測(cè)。在數(shù)據(jù)檢查過(guò)程中，教師可根據(jù)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、有效性給予評(píng)價(jià)，數(shù)據(jù)記錄滿分為10分。

4.數(shù)據(jù)處理及分析

按教師要求，學(xué)生可根據(jù)課堂實(shí)際時(shí)間選擇課后完成數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程。數(shù)據(jù)處理部分要求學(xué)生能夠結(jié)合數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理要求，獨(dú)立完成待測(cè)物理量和相應(yīng)的誤差計(jì)算，對(duì)計(jì)算內(nèi)容和計(jì)算過(guò)程有疑問(wèn)的學(xué)生，教師有義務(wù)給予解答，數(shù)據(jù)處理及誤差計(jì)算部分滿分為10分。

以實(shí)驗(yàn)“線膨脹系數(shù)測(cè)定”為例，該實(shí)驗(yàn)主要的處理步驟為：第一，使用Excel軟件畫出-(金屬伸長(zhǎng)量與溫度變化量)曲線，并對(duì)曲線進(jìn)行擬合。第二，從計(jì)算結(jié)果中讀出曲線斜率。第三，計(jì)算金屬的線膨脹系數(shù)。第四，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，查表判斷，加熱倉(cāng)內(nèi)放置的是什么樣的金屬材料。第五，計(jì)算測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差或標(biāo)準(zhǔn)偏差。

5.誤差來(lái)源

誤差來(lái)源有多方面的因素，按照它的性質(zhì)和產(chǎn)生的原因，就可以將其分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差。上課結(jié)束以后，學(xué)生需及時(shí)反思實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行定量或者定性的誤差分析及總結(jié)，要求實(shí)事求是，認(rèn)真完成，該部分滿分為5分。

6.學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測(cè)

學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測(cè)題目的設(shè)置旨在幫助學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)進(jìn)行梳理，也是判斷學(xué)生是否對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了獨(dú)立思考，是否按學(xué)習(xí)目標(biāo)完成了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)的主要體現(xiàn)。檢測(cè)題目的作答要求學(xué)生仔細(xì)回憶實(shí)驗(yàn)課堂所學(xué)，并參考實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和記錄數(shù)據(jù)獨(dú)立完成，嚴(yán)禁抄襲。教師在實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)價(jià)時(shí)有權(quán)對(duì)抄襲內(nèi)容不給予評(píng)價(jià)，該部分滿分為20分。

以實(shí)驗(yàn)“聲速的測(cè)定”為例，學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測(cè)第一題：一根弦線上產(chǎn)生的駐波，其駐波方程為：

y=0.04sin5πcos40πt

式中y、x以m為單位，t以s為單位，計(jì)算：(1)弦線上除波節(jié)位置以外，其他點(diǎn)的振動(dòng)周期是多少？(2)在0～0.40m內(nèi)，計(jì)算所有波節(jié)出現(xiàn)的位置；第二題：數(shù)據(jù)處理選擇逐差法計(jì)算波長(zhǎng)，若用相鄰兩次測(cè)量的標(biāo)尺刻度直接相減得到波長(zhǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響？舉例說(shuō)明。這兩道題主要檢測(cè)學(xué)生對(duì)駐波的特征的理解，除此之外，也能檢測(cè)出學(xué)生對(duì)逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的掌握程度。

7.過(guò)程化考核評(píng)價(jià)

為了促使學(xué)生更加積極參與到課堂之中，設(shè)置了課堂學(xué)習(xí)過(guò)程加分環(huán)節(jié)，主要包括回答問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)操作、方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等。單次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的過(guò)程化考核由教師參照過(guò)程化考核量表和學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程給予現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)，該部分滿分為10分。

三、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程性考核方式實(shí)施效果分析

(一)學(xué)生成績(jī)分析

較傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)評(píng)價(jià)方式，模塊化的過(guò)程性考核基本上避免學(xué)生大幅度的抄襲現(xiàn)象，也極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊化的過(guò)程性考核的學(xué)生及格率要比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)給出的及格率高15%。除此之外，我們統(tǒng)計(jì)了學(xué)生過(guò)程性考核模塊項(xiàng)目得分情況如圖1所示。從圖1中可看出，學(xué)生每個(gè)項(xiàng)目學(xué)生的得分情況基本上接近于滿分，這充分說(shuō)明過(guò)程性考核方式是能夠達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的基本能力。

圖1 過(guò)程性考核模塊項(xiàng)目得分情況

(二)基于過(guò)程性考核的學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰八仞B(yǎng)分析

基于過(guò)程性考核，完成對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰八仞B(yǎng)調(diào)查問(wèn)卷，該問(wèn)卷基本上包括實(shí)驗(yàn)興趣(你是否對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)工作過(guò)程有興趣)、實(shí)驗(yàn)操作(①你是否喜歡自己動(dòng)手修理一些自己的東西？②家人或其他人維修機(jī)械或電器時(shí)，你是否喜歡觀看并希望參與？③實(shí)驗(yàn)課堂筆記撰寫過(guò)程中，是否有很好的收獲)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)(①你是否可以按照教師的要求，在課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)并盡可能地記錄預(yù)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題？②你是否思考過(guò)將一些科學(xué)理論用實(shí)驗(yàn)的方式驗(yàn)證出來(lái)并將結(jié)果用于提升相應(yīng)的工作效率？③實(shí)驗(yàn)報(bào)告預(yù)習(xí)題目是否可以提升上課效率)、實(shí)驗(yàn)協(xié)作精神[①你愿意以小組分工的形式(2～3人)完成一些超出自己能力的事情？②學(xué)習(xí)中遇到困難時(shí)，你通常習(xí)慣先努力嘗試自己解決問(wèn)題，迫不得已時(shí)再尋求幫助嗎？③實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄是否按照教師設(shè)計(jì)的表格進(jìn)行]、實(shí)驗(yàn)科學(xué)精神(①當(dāng)你努力做完一件事后，發(fā)現(xiàn)未能達(dá)到預(yù)期的效果，你會(huì)放棄嗎？②你有記錄自己生活點(diǎn)滴或?qū)W習(xí)心得的習(xí)慣，將其用于反思自己的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，回顧當(dāng)初遇到的一些問(wèn)題嗎？③你會(huì)努力學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，并將其作為自身素養(yǎng)的一部分，而不是僅僅為了課程考試)、學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測(cè)(實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測(cè)題目是否達(dá)到達(dá)到考核目標(biāo)要求)。根據(jù)以上調(diào)查問(wèn)卷分析如圖2所示，每一塊內(nèi)容基本上都超過(guò)了70%左右，因此，大部分學(xué)生對(duì)模塊化過(guò)程性考核評(píng)價(jià)相關(guān)內(nèi)容給予較大的認(rèn)可，認(rèn)真積極參與到整個(gè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程性評(píng)價(jià)考核環(huán)節(jié)之中，極大地鍛煉了學(xué)會(huì)生自主動(dòng)手能力及分析研究問(wèn)題的能力。

圖2 調(diào)查問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)分析圖

結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核是教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，也是教學(xué)過(guò)程中和教學(xué)方法的重要組成部分。為此，新疆工程學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)室以“理工科類大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求”為指導(dǎo)思想，在學(xué)校和學(xué)院的全力支持下，從2019年開始對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核方式進(jìn)行了全方位的改革，尤其重視過(guò)程性評(píng)價(jià)考核方式，該方法全方位覆蓋了教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，極大地增強(qiáng)了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的主觀能動(dòng)性和綜合創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>