基于大學物理實驗模塊化課程的過程性考核評價改革

王亞輝 謝 寧 賀平貴 劉 麗

新疆工程學院數理學院 新疆烏魯木齊 830023

一、概述

隨著社會經濟的發展，各個高校培養人才的能力不斷提升，而大學物理實驗作為大學生進入大學剛接觸的第一門科學基礎實驗課程，對于他們以后學習其他實踐課程起到非常關鍵的作用，并且物理實驗練習對大學物理理論課程的學習起到相當重要的作用，尤其是對學生今后學習能力、創新能力的培養尤為重要。

傳統大學物理實驗考核評價方式很難做到激發學生學習興趣、促進學習積極性及培養自主創新。與此同時，大學物理實驗考核評價是教學過程中不可或缺的一部分，大部分高校基本上都是按照各個實驗的平均成績作為該實驗課程最終成績。除此之外，也有部分高校(華中科技大學、哈爾濱工業大學等)采用期末筆試和平時成績的加權平均作為最終的實驗成績。總的來說，大學物理實驗考核評價方式的改革對于提高學生動手能力、增強團隊、創新等意識，以及在培養優秀人才方面具有現實意義。

二、大學物理實驗過程性考核方式的改革

為了提高學生學習的積極性，引導學生在平時過程實驗中注意自身素質、創新能力的培養，結合大學物理實驗的特點，在遵循全面、公平、客觀、方便的基礎上，逐步探索建立、完善了一套科學的、公正的物理實驗過程性考核評價機制。

(一)構建模塊化的物理實驗課程體系

大學物理實驗是依托大學物理理論課程的一門基礎實驗課程，構建模塊化的大學物理實驗課程體系將對物理理論課程的學習顯得尤為重要，按照物理實驗項目類型，可以分為具體模塊實驗如下所示，每一個模塊有著與之相對應的基礎實驗，通過這些模塊實驗可以鍛煉學生的獨立思考及創新思維能力。

(1)演示實驗模塊：包括Excel在物理實驗中的應用，該實驗項目旨在幫助學生對物理實驗數據的處理及分析提供有力的支持。

(2)驗證性實驗模塊：包括固體密度測定、密里根油滴實驗、光電效應測普朗克常數，該實驗項目為適應理工科各專業普及性實驗，為以后綜合性實驗和設計性實驗的學習鋪墊基礎。

(3)工程應用性實驗模塊：包括彈性模量的測定、三線扭擺測圓盤的轉動慣量、惠斯通電橋測電阻、空氣比熱容比測定、金屬線膨脹系數測定、硅光電池特性測試等，該項目開設的主要目的是鍛煉學生對工程應用型實驗的初步了解，為以后專業課實驗打下夯實的基礎。

(4)設計性實驗模塊：包括電表的改裝及校準，該實驗項目其目的鍛煉學生創新能力，進一步鍛煉學生利用所學的知識解決實際問題的能力。

(5)綜合性實驗模塊：包括雙棱鏡干涉、薄透鏡焦距的測定、超聲光柵衍射等，該實驗項目注重對學生實驗自主動手能力和綜合能力的提升。

如果是從網上的論壇或博客上面復制別人的文字而寫成文章，這種情況下，論壇或博客上的內容一般是沒有公開發表的，也就是說中國知網的數據庫中是檢測不到的，那么，就必須利用百度和谷歌兩大搜索引擎來檢測。其方法是，從文章中輸入隨機抽取一小段文字進行搜索。如果是該段文字是從網上復制過來的，瀏覽器上字體會顯示紅色。

(二)完善過程性考核評價機制

大學物理實驗過程性考核評價機制主要依托大學物理實驗報告冊，主要的基本考核架構包含：實驗預習、實驗內容、數據記錄、數據處理及分析、誤差來源、學習目標檢測及過程化考核評價，詳細的操作過程如下所示。

1.實驗預習

學生應該在教師的指導之下，要求學生明確實驗目的，理解實驗原理、方法、條件及注意事項的情況之下，通過獨立思考，獨立完成實驗預習題目，該過程可參照《大學物理實驗教程》、“新工院物理實驗室”微信公眾號、物理實驗仿真實驗教學平臺以及其他網絡學習資源對擬做實驗項目的實驗目的、實驗原理、實驗內容進行初步了解，然后作答。

2.實驗內容

為了幫助學生更好地理解上課內容，輔助學生對知識點(實驗方案設計、實驗儀器選取、實驗操作及注意事項)的梳理，設置實驗內容這一板塊內容，實驗內容的撰寫分為兩部分：第一部分，學生需在聽課過程中按教師的指導，記錄課堂筆記和重點內容；第二部分，學生在課后對所學內容進行翔實的總結與反思。教師根據內容書寫是否完整、是否規范整齊、書寫內容是否正確給予相應的評價，該部分滿分為25分。

實驗數據記錄是進行實驗和編寫報告的原始材料，是一切認識、推論、設想和驗證工作的主要依據。學生完成實驗操作的同時，嚴格按照教師的要求記錄實驗數據，實驗數據的記錄一定要求實驗數據實事求是，嚴禁數據抄襲，嚴禁主觀猜測。在數據檢查過程中，教師可根據數據的真實性、有效性給予評價，數據記錄滿分為10分。

4.數據處理及分析

按教師要求，學生可根據課堂實際時間選擇課后完成數據計算過程。數據處理部分要求學生能夠結合數據記錄和數據處理要求，獨立完成待測物理量和相應的誤差計算，對計算內容和計算過程有疑問的學生，教師有義務給予解答，數據處理及誤差計算部分滿分為10分。

以實驗“線膨脹系數測定”為例，該實驗主要的處理步驟為：第一，使用Excel軟件畫出-(金屬伸長量與溫度變化量)曲線，并對曲線進行擬合。第二，從計算結果中讀出曲線斜率。第三，計算金屬的線膨脹系數。第四，根據測試結果，查表判斷，加熱倉內放置的是什么樣的金屬材料。第五，計算測量結果的相對誤差或標準偏差。

5.誤差來源

誤差來源有多方面的因素，按照它的性質和產生的原因，就可以將其分為系統誤差和偶然誤差。上課結束以后，學生需及時反思實驗過程及數據計算結果，對實驗結果進行定量或者定性的誤差分析及總結，要求實事求是，認真完成，該部分滿分為5分。

6.學習目標檢測

學習目標檢測題目的設置旨在幫助學生對實驗細節進行梳理，也是判斷學生是否對實驗過程進行了獨立思考，是否按學習目標完成了相應的實驗內容學習的主要體現。檢測題目的作答要求學生仔細回憶實驗課堂所學，并參考實驗內容和記錄數據獨立完成，嚴禁抄襲。教師在實驗報告評價時有權對抄襲內容不給予評價，該部分滿分為20分。

以實驗“聲速的測定”為例，學習目標檢測第一題：一根弦線上產生的駐波，其駐波方程為：

y=0.04sin5πcos40πt

式中y、x以m為單位，t以s為單位，計算：(1)弦線上除波節位置以外，其他點的振動周期是多少？(2)在0～0.40m內，計算所有波節出現的位置；第二題：數據處理選擇逐差法計算波長，若用相鄰兩次測量的標尺刻度直接相減得到波長對實驗結果有什么影響？舉例說明。這兩道題主要檢測學生對駐波的特征的理解，除此之外，也能檢測出學生對逐差法處理實驗數據的掌握程度。

7.過程化考核評價

為了促使學生更加積極參與到課堂之中，設置了課堂學習過程加分環節，主要包括回答問題、實驗操作、方案設計及實驗結果分析等。單次實驗項目的過程化考核由教師參照過程化考核量表和學生實驗學習過程給予現場評價，該部分滿分為10分。

三、大學物理實驗過程性考核方式實施效果分析

(一)學生成績分析

較傳統的實驗報告冊評價方式，模塊化的過程性考核基本上避免學生大幅度的抄襲現象，也極大地提升了學生的學習興趣，進一步培養了學生獨立思考及創新能力的培養。據統計模塊化的過程性考核的學生及格率要比傳統實驗報告冊給出的及格率高15%。除此之外，我們統計了學生過程性考核模塊項目得分情況如圖1所示。從圖1中可看出，學生每個項目學生的得分情況基本上接近于滿分，這充分說明過程性考核方式是能夠達到培養學生的基本能力。

圖1 過程性考核模塊項目得分情況

(二)基于過程性考核的學生實驗能力及素養分析

基于過程性考核，完成對學生實驗能力及素養調查問卷，該問卷基本上包括實驗興趣(你是否對科學實驗方法和實驗工作過程有興趣)、實驗操作(①你是否喜歡自己動手修理一些自己的東西？②家人或其他人維修機械或電器時，你是否喜歡觀看并希望參與？③實驗課堂筆記撰寫過程中，是否有很好的收獲)、實驗預習(①你是否可以按照教師的要求，在課前進行實驗預習并盡可能地記錄預習過程中出現的問題？②你是否思考過將一些科學理論用實驗的方式驗證出來并將結果用于提升相應的工作效率？③實驗報告預習題目是否可以提升上課效率)、實驗協作精神[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學習中遇到困難時，你通常習慣先努力嘗試自己解決問題，迫不得已時再尋求幫助嗎？③實驗數據記錄是否按照教師設計的表格進行]、實驗科學精神(①當你努力做完一件事后，發現未能達到預期的效果，你會放棄嗎？②你有記錄自己生活點滴或學習心得的習慣，將其用于反思自己的學習經歷，回顧當初遇到的一些問題嗎？③你會努力學習課程內容，并將其作為自身素養的一部分，而不是僅僅為了課程考試)、學習目標檢測(實驗報告學習目標檢測題目是否達到達到考核目標要求)。根據以上調查問卷分析如圖2所示，每一塊內容基本上都超過了70%左右，因此，大部分學生對模塊化過程性考核評價相關內容給予較大的認可，認真積極參與到整個大學物理實驗的過程性評價考核環節之中，極大地鍛煉了學會生自主動手能力及分析研究問題的能力。

圖2 調查問卷統計分析圖

結語

大學物理實驗考核是教學中的重要環節，也是教學過程中和教學方法的重要組成部分。為此，新疆工程學院物理實驗室以“理工科類大學物理實驗課程教學基本要求”為指導思想，在學校和學院的全力支持下，從2019年開始對大學物理實驗考核方式進行了全方位的改革，尤其重視過程性評價考核方式，該方法全方位覆蓋了教學的各個環節，極大地增強了學生在實驗過程中的主觀能動性和綜合創新的實驗能力。