分析化學實驗在線考試的實踐

趙云斌，王宏，劉敏，王楠，陳浩，吳康兵

華中科技大學化學與化工學院，武漢 430074

分析化學實驗是化學化工、材料、環境、生命科學類等專業的重要基礎課，在鞏固分析化學理論知識、訓練基本實驗操作技能、培養科學思維能力等方面具有關鍵作用。分析化學實驗的學習成績，是評價教師的教學效果、學生對相關知識和技能掌握程度的量化指標，對“教”與“學”雙方都具有重要意義。因此，如何客觀、科學地評定分析化學實驗課的學習成績，一直是分析化學實驗教學中重點關注的課題[1,2]。

課程學習成績一般由平時成績(形成性評定)和考試成績(總結性評定)兩部分構成。實驗課的成績評定與理論課的成績評定存在較大差異，平時成績的占比顯著高于理論課成績中平時成績的占比。但是，平時成績的評定存在主觀性強、成績區分度低等弊端。因此，實驗課的成績評定，不能過分依賴平時成績，而應適當發揮考試成績在實驗課成績評定中的作用。本文對分析化學實驗考試中存在的問題進行分析，并結合教學實踐，對分析化學實驗的考試模式進行探討。

1 分析化學實驗成績評定現狀

1.1 分析化學實驗成績的構成

分析化學實驗成績的評定，應做到客觀、準確、科學、公正，盡量減小成績評定的偏差。學習態度認真、實驗操作能力強、實驗知識掌握程度高、知識綜合應用能力強的學生，應在學習成績上得到充分體現。尤其是對化學、化工類專業而言，分析化學實驗為一門獨立的課程，學習成績的科學評定更為重要。

分析化學實驗成績由平時成績和考試成績構成。平時成績依據實驗預習報告、實驗操作、實驗報告等進行評定，考試成績通過筆試或實驗操作進行評定。

目前，分析化學實驗的成績評定普遍存在過分依賴實驗報告的現象[1,2]，具有較大的主觀性和隨意性，成績分布不合理、成績區分度低。主要原因是實驗報告的評分依據為實驗報告的形式、實驗結果等，并不能全面反映學生的實驗操作技能和對實驗知識的掌握程度，評分標準比較模糊，不同教師評定的成績缺乏可比性。

為提高分析化學實驗成績評定的客觀性和公平性，應根據學生在各實驗環節中的表現全面評定平時成績，同時，應發揮實驗考試在分析化學實驗成績評定中的作用。一般而言，實驗課程的平時成績受主觀因素影響較大，而考試成績可定量、客觀地反映學生對本課程知識的掌握程度和學習效果。將實驗考試成績按適當權重計入分析化學實驗課程總成績，可有效降低主觀因素對成績評定的影響、提高成績的準確性、可靠性和公平性。因此，實驗考試是科學評定分析化學實驗成績的必要手段。進行實驗考試，還可促使學生對本課程知識進行復習和總結、增加學生對實驗知識掌握的牢固程度，避免學過即忘的尷尬局面。

1.2 分析化學實驗考試面臨的困境

分析化學實驗考試，主要有實驗操作考試和筆試兩種形式。

實驗操作考試在實驗室進行，實驗室在考前需根據試題內容準備相應的儀器和試劑。為便于教師監考，每組考試的學生人數不宜過多，必然造成學生分組數較多、實驗考試占用的總時間較長。這種考試形式比較適合學生人數較少的情形。

當學生人數較多時，一般采用筆試的形式進行分析化學實驗考試。筆試需要經過教師命題出卷–學生到考場進行考試–教師閱卷等環節。這種考試形式往往受到考試時間安排、學校考場安排等諸多因素的制約。

由此可見，在傳統的實驗考試模式下，無論采用實驗操作考試的形式還是筆試的形式，均受到多種因素的制約。這就使得分析化學實驗考試，經常陷入兩難境地。

將信息化技術融入到分析化學實驗考試改革中，可有效克服傳統實驗考試模式面臨的困境。在線考試可實現自動組卷、在線答題、自動評分、管理成績等功能，具有簡便、靈活、快速、高效等優勢，目前在理論課的考試中已得到廣泛應用。將在線考試模式引入到分析化學實驗考試中，可大大縮短考試時間、節約考試成本，保障分析化學實驗考試的順利進行。

2 分析化學實驗在線考試系統

2.1 在線考試平臺

在互聯網+時代，出現了網絡教學、混合式教學等新的教學模式。為滿足這些教學模式的需求，各類網絡教學平臺應運而生。目前，基于超星泛雅平臺(學習通)構建的教學平臺[3]、基于微信公眾號構建的教學平臺[4,5]以及雨課堂[6]等，在理論課的教學中均已得到廣泛應用。虛擬仿真實驗平臺[7,8]則在實驗課的網絡教學中逐漸得到推廣應用。上述網絡教學平臺均內置了在線考試模塊，可用于分析化學實驗的在線考試。

在線考試系統，普遍采用B/S架構，即瀏覽器/服務器模式，計算機終端用戶(學生)通過Web瀏覽器與服務器進行數據交互，服務器安裝SQL Sever、Oragle、MySQL等數據庫[9–11]。

在線考試系統各組成模塊及功能見表1。

表1 在線考試系統的構成

2.2 試題庫

試題庫是在線考試不可缺少的教學資源。試題庫建設是分析化學實驗課程建設的重要內容。

試題庫的建設，首先應圍繞課程的培養目標、教學內容和課程特點，確定試題的知識點分布、題型、題量、分值、難易程度等參數，再進行命題、審題等工作，最后將試題及標準答案以系統兼容的格式輸入到數據庫中[12]。

工欲善其事，必先利其器。試題庫建設完成后，可以在考試平臺上快速生成試卷，為教師節約大量的考務時間。

3 分析化學實驗在線考試的實踐

3.1 試題庫建設

分析化學實驗涉及的基本操作多、規范性強。學生在平時實驗時出現的操作錯誤較多，教師往往要花費相當的時間和精力來糾正學生的實驗操作錯誤。為客觀評價分析化學實驗的教學效果和學生對實驗操作技能的掌握情況，基本操作應作為分析化學實驗考試的重點內容之一。試題庫建設應圍繞課程培養目標、針對分析化學實驗的課程特點，將考核的知識點分布于基本實驗操作、基本實驗原理、基本實驗方法與實驗條件、數據處理、實驗設計等方面。

我院試題庫建設由參與實驗教學的全體教師共同參與，根據上述考核知識點進行分工協作，經過出題–互審–修改–定稿等環節，完成試題庫建設。最后將試題及標準答案輸入考試系統數據庫。2019年完成了分析化學實驗試題庫的建設，并已應用于化學專業的分析化學實驗考試、大學生化學實驗競賽的校內選拔。

3.2 在線考試的實施

我院面向化學類專業開設分析化學實驗48學時，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、試樣預處理方法等內容，涉及滴定分析、重量分析、分光光度計等操作技能。

采用大連微瑞虛擬仿真實驗平臺的考試模塊進行分析化學實驗在線考試。該平臺采用java語言開發，B/S架構，MySQL數據庫，可在Windows、Linux、Unix等操作系統上運行。

在線考試安排在實驗課教學結束后數周內完成。考試前主考教師從試題庫中隨機抽取試題生成試卷，學生按時進入機房進行考試，輸入學號后進入考試答題頁面。為防止學生作弊，在試卷設置中設定試題亂序排列、選項亂序排列，可使同一套試題、不同計算機終端的題序不同、選擇題的選項順序不同。學生完成答題后，點擊提交按鈕提交答卷。若在規定的考試時間內未上傳答卷，考試系統將終止考試并自動提交答卷。考試完成后，客觀題由考試系統自動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 在線考試實踐效果

我院從2019年開始，分析化學實驗考試采用在線考試的方式進行，替代以前的筆試方式。考試題量為50題，考試時間設定為25分鐘。

選取2018級化學專業111名學生的線上考試成績和平時成績進行對比，成績區分度按下式計算[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，標準差10.3。成績接近正態分布，成績區分度0.29。

圖2 考試成績分布圖

圖3為平時實驗成績分布圖，均分為87.8，標準差6.5。平時實驗成績總體偏高，成績區分度0.09，明顯偏低。

圖3 平時實驗成績分布圖

將考試成績和平時實驗成績分別按0.3、0.7的統計權重計算綜合成績，均分為83.0，標準差6.02。

考試成績主要反映學生本課程的學習結果，平時實驗成績主要反映學生的實驗過程情況，兩者均具有一定的局限性。綜合成績能更全面、真實地反映學生本課程的學習效果。

分析化學實驗在線考試，有效克服了傳統實驗考試存在的弊端，突破了考試場地、考試時間的制約，考試過程大大簡化、效率明顯提高，師生均樂于接受。

4 結語

互聯網信息化技術的廣泛普及，為分析化學實驗在線考試取代傳統實驗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行，首先必須進行高質量的試題庫建設，其次應根據實際情況，選擇適當的在線考試平臺。在線考試可以選擇在計算機終端進行，也可以選擇在手機端進行。前者需要專門的機房，但便于監考；后者考試更加便利，但一定要做好監考的組織安排。

通過在線考試的實踐，發現在線考試平臺還存在以下不足，如果能得到改進和完善，將有助于在線考試的推廣和普及：(1) 自動閱卷方面，目前僅能對選擇題和判斷題進行自動閱卷，填空題的閱卷錯判率較高；(2) 在輸入試題時，在線考試系統還不能完全識別公式編輯器編輯的公式以及上、下標等；(3) 簡答題、計算題、實驗設計題等主觀題，答題時需要在終端輸入答案，但涉及到符號、公式等的輸入時，由于在線考試平臺提供的工具有限，答題極為不便，只能采用手寫后拍照上傳的方式答題。