考核是实验教学中的重要环节[1],是教学过程和教学方法的重要组成部分.物理实验不仅考核学生的理论能力,还要考核学生实践、操作能力,但目前的实际情况是,很难实现大面积实验操作考试.物理实验操作考试怎样有效的进行已经成为影响大学物理实验课程教学质量的瓶颈问题.现在大学物理实验存在"重教学,轻考核"的现象,这不利于物理实验教学,也不利于培养大学生的动手能力、创新思维和科学素养.传统的大学物理实验考核方式[2]为笔试和操作考试. 笔试考核方式内容一般包括实验原理、实验数据处理、实验数据的分析等理论部分的考查,但难以达到对学生动手能力和实践能力的全面考核. 操作考试对学生的实践能力可以有很好的考查,但必须分班级、分时段安排,这样就存在学生太多无法安排考试的问题.另外,操作考试必须给学生安排一定的复习时间,这样就会造成大量仪器在复习过程中出现损坏现象,导致后续的操作考试无法进行.目前,相当一部分学校已经放弃了实验操作考核.
将计算机网络技术运用到物理实验考核中是一个发展趋势,网络考试不仅能实验大面积的实验考核,而且还节省了大量人力,克服仪器不足的问题. 我校在大学物理实验教学过程中,在加强物理实验教学的同时,非常注重物理实验的考核. 目前,我们采用了物理仿真实验[3]与自动评分系统相结合的考核方式,同时兼顾理论考试与操作考试,强化大面积学生实践能力的考核.
1仿真实验与自动评分系统功能结构模块[4]
考试系统可以进行理论及物理实验仿真操作考试.自动评分系统包括公告管理、试题库、试卷库、组卷系统、考试安排、成绩管理、用户信息管理和学生考试八个模块. 整个评分系统将题库管理、自动评分和成绩管理三大功能融合在一起,共同完成系统成绩核算与管理.
(1)公告管理模块. 管理员可以在系统中公布考试公告 ,学生、教师可以具有查看功能.
(2)试题库模块. 系统试题库中包含大量的实验习题和答案,内容涉及常规的物理实验.管理员和教师可以根据需要增添或删减题库中的题目.
(3)试卷库模块. 系统自带部分试卷,教师可以根据需要新增试卷存入试卷库,试卷可以以 WORD 的格式导出.
(4)组卷模块. 教师可以用试题库习题组成试卷,提交到试题库.
(5)考试安排模块. 教师根据教学计划安排考试或查询已安排过的考试. 每场考试可以同时采用试卷库中多份试卷,系统可以自动分配给不同的同学.
(6)成绩管理模块. 系统自动判卷、自动统分,教师可以在系统中查看或以 EXCEL 格式导出成绩,也可以导出成绩分布图表、利用分布曲线调整成绩分布.
(7)用户信息管理模块. 系统管理员具有最高的管理权限,可以对所有系统用户各种基本信息进行管理和授权.用户信息管理分为学生用户管理、班级管理和教师权限管理.
(8)学生考试模块. 教师安排完考试后,学生可以在规定的时间内进入考试大厅进行考试. 考试分为理论考试和实验仿真操作考试,也可以只进行操作考试.
2仿真实验与自动评分考核方式特色和优点
(1)公正公平. 我校在传统操作考试中,成绩认定根据操作的熟练程度、数据处理质量、仪器的整理三个方面.但由于每个老师同时要监考 2~3 个实验室,监考老师在评分的过程中,难免出现评分不客观公正的现象,而且如果有同学作弊或更改数据老师难以及时发现.另外,由于操作考试同时安排多个实验项目, 在项目安排上存在随机性,不同同学要做不同的实验项目,操作的难易程度也不一样,评分尺度也不一样,对学生的成绩认定存在不公平性. 利用考试评分系统在对学生进行实验考核评分时, 可以用同一个实验项目考查同批次的同学,而且每个仿真实验中初始物理量都由系统随机产生,每次实验操作所测得的正确结果是不同的, 这样就从根本上杜绝了考场作弊的问题,体现了实验考核的公正公平性.
(2)方便灵活. 教师在安排考试时每场考试可以同时使用多份试卷,并通过系统安排不同的学生对应不同的试卷. 教师可以选择操作实验,或调用试卷库试卷,也可以调用试题库中的题目组成试卷,并拟定评分标准. 学生考试完毕提交试卷后,系统可根据老师拟定的评分标准进行自动阅卷、统计成绩,教师可查阅系统评阅结果,系统开放后学生也可以利用网络查询自己的考试成绩.
(3)真实一致. 考试评分系统中的仿真实验均全新的 Sliverlight、WPF 技术,界面更为美观,操作更加贴近真实实验. 仿真实验仪器与真实仪器相一致,仿真实验的操作测量方法和真实仪器一致.
3考试系统的应用效果及思考
在过去两年里,物理实验中心一直使用物理仿真的网络考试考试作为大学物理实验重要的考核方式之一,通过使用觉得总体效果比较好. 通过仿真考试评分系统对学生的实践能力能有很好的考查,对物理实验考核难的问题是个很好的解决方式.考试试卷的组卷包括理论部分和操作部分,其中理论部分占 30%,主要考查学生对相关实验理论知识的掌握程度. 操作考试部分占 70%,主要包括仪器的调试和数据的测量以及数据处理的结果.仿真考试可以安排同批次的同学考查同一个实验,避免了实物操作考试中同一批次的同学不能用同一个实验考查的问题. 系统可以根据出卷老师给定的正确答案自动评判试卷,并给出失分点的分析,考试成绩由系统给出,并得到成绩分析图表,大大减轻了教师工作量,同时也避免了在实际操作考试中出现的主观性评分的问题,成绩真实公正.考试结束后,可以导出学生试卷及成绩评定,便于存档和学生查阅试卷.
仿真实验考试系统得到了学校和同学们的认可,但也存在不足之处和进一步改进完善的地方.第一,目前,系统自带的仿真实验个数太少,不能满足考试需要.而且部分仿真仪器与我校真实仪器不符,需要根据我校真实仪器定制,成本太高. 第二,对硬件建设要求比较高. 要有相应的计算机房,目前实验中心有物理仿真实验室一个和学院机算中心一个共配置 200 台电脑. 系统对服务器的要求也比较高,如果服务器配置低,同时考试有时无法运行.
对学生实验能力的客观正确评价一直是实验教学中的重点和难点. 特别是现在高校扩大办学规模的情况下,传统的操作考试难以实现. 物理仿真实验与自动评分考试系统,为物理实验大面积考核提供比较好的平台,可以很好的解决物理实验考核难的现实问题,但仍有可以改进和提高的地方.
【参考文献】
[1]高等工科物理课程教学指导委员会.理工科类大学物理实验课程教学基本要求[M].高等教育出版社,2008.
[2]原安娟,丁晓红.大学物理实验考核方式评价[J].大学物理实验 ,2009,22(1):117-119.
[3]葛智勇,毛巍威. 仿真技术在大学物理实验教学中的应用 [J]. 科技信息 ,2009,15,144.
[4]李联臣,王晓蒲,霍剑青.基于 Web 的物理实验信息化教学系统的设计[J].中国科技大学学报,2010(3):245-248.
