《大學化學》課程在線測試平臺的建設和應用前景

張 冶，王孝杰，胡天嬌，楚增勇，蔣振華

(中國人民解放軍國防科技大學 文理學院 生物與化學系，湖南 長沙 410073)

《大學化學》是我校為非化學專業本科學生開設的公共基礎課程，旨在學生能夠掌握基本的化學原理，提高分析與解決實際化學問題的能力。在《大學化學》課程教學過程中的一個重要環節是檢測學習效果，通常是在講解教學內容后進行測試，如隨堂練習、課后作業和章節測驗等。多年來，測試主要是在線下進行，在批閱、成績統計分析等方面消耗了教師大量的精力，工作效率較低，而且存在時間和空間(測試環境)限制，靈活性較差。

現今，信息時代的迅速發展使得教學方式發生了巨大變革，相應的測試手段也在發展變化，無紙化的線上測試方式逐漸“走進”課堂。對于“MOOC”“學堂在線”等教學平臺上的在線課程，能夠直接進行線上測試，實時檢驗學習效果[1]。但除了特殊的疫情時期外，線下教學仍是主要的教學方式。為節省資源和滿足時代發展需要，許多高校在積極研發建設相應的線上測試平臺。例如，同濟大學的施劍凡等提出了高校無紙化考試系統的設計方案，并進行了實踐，能夠解決傳統測試中的很多問題[2]。

在《大學化學》課程教學過程中融入在線測試環節，建設課程在線測試平臺豐富教學反饋活動，快速掌握學員的學習情況，對提升教學效果具有重要意義。本文重點討論《大學化學》課程在線測試平臺的建設情況和應用前景。

1 《大學化學》課程在線測試平臺的建設

1.1 《大學化學》課程試題庫的編制和整理

試題庫是建設在線測試平臺的基礎。《大學化學》課程試題庫的編撰從教學內容出發，包括化學反應基本規律和物質結構基礎兩大部分，共7個章節的題目。化學反應基本規律包括化學反應熱力學、化學動力學、化學平衡、氧化還原反應與電化學等四章內容，相關題目主要是關于化學反應中的能量變化、反應的方向、程度等問題。物質結構部分由原子結構、化學鍵與分子結構、晶體結構等三章組成，這部分的題目主要圍繞物質微觀世界的客觀規律、物質的性質及其變化規律的內在原因。具體到每一個章節，要對題目涉及的知識點內容進行梳理，并對知識點進行編碼。知識點編碼 = 一級知識單元代碼 & 二級知識單元代碼 & 知識點代碼，一共6位數字。其中，“一級知識單元”對應“章”名，“二級知識單元”對應“節”名，“三級知識單元”最小，對應“知識點”名稱。例如，第四章晶體結構第二節晶體的類型中第三個知識點分子晶體的編碼為040203。

根據《大學化學》課程歷年期末考試題目的情況，基本確定試題庫題型為單選題、填空題、判斷題、簡答題和計算題。分值的設置初步確定為：單選題每題2分，填空題每空1分，判斷題每題1分，簡答題每題4分，計算題目通常包括2個或者2個以上小問題，分值根據實際情況而定，基本是每小問5分。題目的難易程度劃分為3級，“較易-中等-較難”。不同難易程度的題目要按照比例劃分，基本是較易占30%，中等占50%，較難20%。題目數量以每張試卷50道題目，能夠組卷60套以上計算，題目數量在3000道以上，建立大體量的綜合性題庫，實現對知識點的全部覆蓋。

題目的來源一方面是歷年考試題目和課后習題，另一面要在此基礎結合科技前沿動態進行挖掘。例如，在物質結構部分，加入石墨化氮化碳和石墨的結構和性質對比題目：“石墨化氮化碳和石墨具有相似的層狀結構，每一層中碳原子和氮原子的連接方式如圖所示(給出圖例)，試對比二者的導電性，并分析原因”。再如，化學反應基本規律部分，設置和催化劑相關的題目：“清華大學的李亞棟院士利用一種通用的主客體策略成功制備各種金屬單原子催化劑，用于催化甲酸氧化的通用策略，請簡述催化劑在化學反應中發揮的作用及原理”。試題庫的題目要根據實際情況不斷地更新，適應時代地發展。

1.2 《大學化學》課程在線測試平臺的設計

經過前期的充分調研，《大學化學》課程在線測試平臺要集考試、課堂練習、課后作業等功能為一體。從平臺的設計角度應包含用戶管理、測試管理、統計分析等三大模塊，從而保證平臺的正常運行(如圖1所示)。

圖1 《大學化學》課程在線測試平臺的設計

用戶管理是平臺有序正常運行的前提，主要是對于使用《大學化學》課程在線測試平臺用戶身份的設定。平臺的用戶主要包括三類，學生、老師和管理員。不同身份具有不同的權限：學生可以申請賬號登錄，參與課堂練習和測試，完成課后作業；教師可以進行題目的推送、添加和主觀題目試題的批閱；管理員主要是對平臺進行維護，完善平臺功能。

測試管理是平臺設計的重點，包括考場管理、試卷管理和成績管理。無論隨堂練習、課后作業，還是章節測試，在《大學化學》課程在線測試平臺都以“考試”的方式進行，在指定時間發送題目，限定考試時間。在線測試平臺應滿足有固定試卷、隨機組卷和抽題組卷的功能。固定試卷主要用于課后作業和隨堂測試；隨機組卷主要用于章節測試，通常先確定試卷類型，然后設計試卷結構，再添加試題，要求系統可以根據指定的條件，如考試內容、題目數量、題型等自動組卷；抽題試卷主要用于學員自測，指定知識點隨機抽取題目，考察學員對教學內容的掌握情況。無論何種試卷形式，客觀題都可以實現自動批閱，系統有自動判分出分的功能，不需要手動去檢查對錯；主觀題由教師根據實際回答給出得分。學員可以隨時登錄系統查看分數，不僅可以查看自己的成績，還可以查詢測試成績的總體情況，包括最高分和最低分和不同分數段的成績分布，幫助學員認識整體學習情況。

統計分析主要對教學過程的測試數據，包括每一次測試和和每個學員的情況，進行收集和整理，為教學和評測提供智能支持。對于每一次測試及時給出分析報告，包括學員的整體作答情況、完成時間、不同分數段的成績分布等，能夠進行可視化分析，及時了解學員對知識的掌握程度。對于學員，要能夠給出所有參與的測試的情況，通過分值的變化進行難點分析，便于學生及時發現和彌補學習中的薄弱之處，更有針對性地學習。

2 《大學化學》課程在線測試平臺的應用前景

2.1 指導教學設計

《大學化學》課程在線測試平臺充分利用當今互聯網技術優勢，以線上測試代替傳統的線下模式。學生參與的所有教學活動都會在平臺上留下痕跡，同時能夠將課堂參與情況，課后作業完成情況進行分析和總結。智能化的系統支持生成考試報告，教師可以在系統的統計分析模塊，查看學生做錯的題目有哪些，實時高效獲取學員學習數據，掌握整體學習動態，抓出薄弱環節，從而評價教學質量，指導教學設計。

2.2 促進學生自主學習

學習大學化學課程地學員是非化學專業的本科學員，他們來自不同專業、不同的年級，化學基礎知識和學習能力各有不同。通過《大學化學》課程在線測試平臺：一方面，學員可以針對容易出現錯誤的知識點，自己選擇相關資源進行進一步練習，在充分掌握知識內容后，再進入下一階段的學習；另一方面，在線測試系統實時反饋學員的學習數據，學員能夠了解自己的情況，由整體的排名變化激發學習熱情，促進自主學習。

2.3 建立全面客觀的形成性考核評價機制

《大學化學》課程的考核構成包括形成性考核和終結性考核兩部分，終結性考核是期末考試，課程結束后學校統一組織進行。形成性考核占總成績的20%，傳統的線下教學主要是根據學員的課后作業完成情況和課堂表現給出形成性考核成績。對于課堂表現，由于受到時間、授課人數等各方面因素的影響，教員常常無法把握每位同學課堂活動的參與情況，為準確客觀地給出形成性考核成績帶來了難度。通過《大學化學》課程的在線測試平臺，可以很好解決這一問題。對于學員參與的每次測試，無論答案對錯，都會留下痕跡，作為衡量學員對教學參與情況的指標，再加上學員的課后作業和章節測試情況，共同作為形成性考核成績，使得考核評價機制更加客觀。

3 結語

《大學化學》課程在線測試平臺相較于傳統的線下測試方式有很大的變革，從題庫的編撰到在線平臺的設計，其強大的線上功能增加了學員的參與程度，充分調動學員的學習熱情，增強學員的自主學習能力，有利于教師及時準確掌握學員的學習情況，建立了更加完善的形成性考核評價機制。在今后的教學中，《大學化學》課程在線測試平臺會緊跟時代發展，堅持以“以學生發展為中心”，進一步完善平臺建設并推廣使用，為提升教學效果提供有力支持。