大學物理實驗考核方式的改革與探索*

邵建新 劉云虎 張子英 于 鵬

(石河子大學師范學院物理系 新疆 石河子 832003)

物理實驗課是高等理工科院校對學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程，是本科生接受系統實驗方法和實驗技能訓練的第一門實驗課.其特點是內容覆蓋面廣，蘊含豐富的實驗思想、方法、手段，能提供綜合性很強的基本實驗技能訓練，是培養學生科學實驗能力、提高科學素質的重要課程.它在培養學生嚴謹的治學態度、活躍的創新意識、理論聯系實際和適應科技發展的綜合應用能力等方面具有其他實踐類課程不可替代的作用.因此，各高校都十分重視物理實驗課的教學質量，采取各種辦法提高學生學習的主動性、積極性和自覺性，通過各種途徑激發學生的學習興趣.不少學校物理實驗經費及實驗教師教學投入的精力不斷增加.但通過學生的實驗報告和各種調研反饋的信息表明，學生物理實驗的學習興趣和學習質量不但沒有隨著實驗經費和教師投入的增加而成正比增加，反而有明顯下降的趨勢.這雖然有著非常復雜的多方面的原因，如實驗內容陳舊、實驗手段單一、實驗方法落后、驗證性實驗太多、對各自專業課的影響力太小等，但我們認為，實驗課考核方法和手段的落后是其重要原因之一.

物理實驗考核是檢驗物理理論教學效果和學生實驗技能的一種手段，通過考核可以提高學生對實驗的重視程度，激發學生實踐訓練的自覺性，也為改進教學，發現人才提供基本依據.科學合理的實驗考核對于提高實驗教學質量，及時掌握學生的學習效果，激發學生學習積極性、主動性，改進教師的教學方法具有重要意義.如果沒有一套合理的實驗考核辦法，會使實驗教學存在著很多弊端：學生對實驗重視程度不夠，有的同學實驗前不做預習、不熟悉實驗的方法和步驟、沒有明確的實驗目的和探索目標，實驗中秩序混亂，實驗操作五花八門，不少學生“照方抓藥”，只停留在用眼不用腦的階段，不認真觀察實驗現象，不積極思考各種實驗現象產生的原因等.但物理實驗課程考核評價一直是一個難題.

1 物理實驗課程考核的主要方式及存在的問題

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

1.1 平時考核法

有些專業的物理實驗課程不是獨立設課而是物理學課程的一部分，因此實驗課程的成績由平時成績評定，不專門進行考試.有的用學生平時實驗報告成績的平均成績作為實驗課成績；有的根據學生對每一個實驗的預習情況、實驗操作情況和完成實驗報告的情況綜合評定.這種評定方法雖然關注了學生學習的過程，但很難做到標準客觀、統一，且評價隨意性太大.這類只看平時成績、期末不考試的做法，導致學生不重視實驗課程，會出現大量抄襲實驗報告的現象，物理實驗課程流于形式.

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.物理實驗課程試卷考試通過填空、選擇、計算、問答或分析、畫圖題等，全面考核誤差理論知識、實驗原理、儀器原理及使用方法、實驗內容、實驗結果的計算與表示以及對實驗的一些延伸問題等.這種考核方式對學生的學習過程評價不夠，對學生的實踐動手能力無法考核，因此很難激發學生平時去主動學習、積極探索，容易助長考前臨時“背題”的不良學習風氣，也與實驗課程引導學生大膽實踐、積極探索、提高實踐能力、培養創新能力的教學目的相悖.

1.3 期末實驗操作考核法

學生從本學期做過的實驗項目中隨機抽取一個實驗項目考試，監考教師跟蹤學生實驗實施過程，觀察、了解和收集學生實驗操作過程信息，如實驗儀器的連接、安裝和調整情況，發現問題、提出問題和分析解決問題的情況，實驗現象的觀測等，作為評價學生實驗操作能力的依據(可以附加簡答題對實驗內容做較為細致的考查).實驗操作考試的成績由教師根據評分標準給出.這種考核方法的優點是能夠考查學生的實際動手能力，激勵學生平時認真做實驗.但缺點也很明顯，主要表現在：(1)抽簽形式只能反映學生對某一個實驗項目掌握的情況，不能全面反映學生的真實實驗水平.(2)教師難以在短時間內(通常考試時間為20～30分鐘)對認知水平千差萬別學生的實驗能力進行準確定位.(3)工作量太大.由于學生人數眾多，考試需要大量的實驗儀器和專職的實驗教師監考(其他教師無法監考實驗操作過程)，儀器數量和教師數量也不能滿足統一考試的需要.(4) 考試過程中容易出現不公平的現象.因為任何一個實驗室都很難保證每臺儀器設備都具有相近的工作狀況.(5)對學生實驗基礎知識、基本技能、基本方法的考核很不全面、很不到位.因此大范圍的進行實驗操作考試比較困難(許多學校因此取消了實驗操作考試).

1.4 綜合評定法

實驗成績由平時成績、期末理論考試成績、期末實驗操作考試成績按一定權重的綜合評定.這種考核方法雖然從理論上較前三種方法更具合理性，對提高教學質量會起到很好的作用；但它以增加教學成本，加重實驗教師和實驗室工作人員負擔為代價，實施過程中困難重重.

2 物理實驗課程考核方式改革

綜上分析可知，大學物理實驗課程的考核普遍存在一些問題.目前國內各高校關于物理實驗課的考核方法不一，總體呈淡化趨勢.有些學校放棄期末考試，以平時成績為準；也有的學校將主要精力放在本專業的學生上，對數量巨大的非本專業的學生要求則比較寬松;還有的學校僅進行筆試一項，不考實驗操作.筆試不能反映學生的動手操作能力，且筆試批改試卷的工作量也十分巨大.實驗操作考試費時、費力、費儀器、無法全面反映學生的基礎知識及基本技能，且信度和效度也都有問題.

針對目前這種困難處境，現在全國許多重點高校都在依據自身實際情況對物理實驗考核方法進行積極地研究、改革、探索，尚未建立起完整、統一、科學、高效的物理實驗考核方法.

2.1 物理實驗無紙化考試

以Internet網絡和計算機為代表的信息技術為實驗教學的改革提供了新的環境和工作平臺，也給實驗課程的考核開辟了新的途徑.我們認為，充分利用計算機無紙化考試手段，對物理實驗基礎知識、基本技能、基本方法、基本思想采用無紙化考試是一種科學、高效的考核方法.

2.2 大學物理實驗在線考試系統及其基本特點

針對物理實驗課程的特點，我們開發了“大學物理實驗在線考試系統”.該系統利用Visual Basic 6.0+SQL Server 2000開發設計，擁有完善的人機交互界面和較強的安全性，能解決考生信息驗證、登錄、選題和答題及判斷是否正確等各項完備功能.VB6.0具有操作界面和操作方法簡單，提示正確無歧異，有很強的錯誤處理能力等特點；SQL Server 2000數據庫操作簡單，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.

該系統是一個開放式的考試系統，它可以對任何實驗理論知識進行考核.使用此系統可改變傳統考試出卷難，花費大量的時間、人力、物力和財力的問題，實現不用紙筆也可對物理實驗進行考核.系統能隨機生成考生的試卷，使每個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間，還便于及時反映學生的學習情況，提高了教學效率.下面是該考試系統的一些典型界面圖.

圖1

2.3 物理實驗無紙化考試的實踐

教學實踐證明，物理實驗無紙化考試有許多優點，能夠減輕教師的負擔，降低實驗教學成本，取得事半功倍的實驗教學效果.利用“大學物理在線考試系統”，無需組織專門教師閱卷，考試系統能夠自動評閱學生的答題結果，評卷客觀、考完后可立即報告成績.在學生參加考試過程中，每一學生的試卷都是在考前由系統臨時生成，而且不同的學生所得到的試卷也不相同，這樣能夠有效防止學生之間的抄襲，保證考試的公平與公正.

使用“大學物理實驗在線考試系統”進行物理實驗無紙化考試，題庫建設至關重要.各類題型要全，如選擇題、判斷題、填空題、簡答題、計算題、操作題等，而且各類題的數量要足夠多，每次考試的題量適當大些，以此保證考核內容的覆蓋面.需要指出的是，對填空題和簡答題的評判，我們采用“模糊評判”法，即只要答案中出現預設的“關鍵詞”，就算答對.因為填空題和簡答題不能要求學生的答案與題庫中預設的參考答案的文字完全一致.這樣，簡答題參考答案預設的“關鍵詞”很重要，編制時要縝密考慮，盡可能多預設些與答案相近的“關鍵詞”，以便使計算機改卷有更高的可信度.

該系統存在的問題是：對計算題和操作題的考核偏弱，因為操作題要用到公式編輯器輸入公式，操作題要有相應的“虛擬儀器”，從而使得這兩類題的答題時間較長，以致增加整個考試時間，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，這些困難會被克服.

我們堅信，物理實驗實施無紙化考試必然使考核高效化、信息化、網絡化，是實驗課程考核方法改革的方向之一.