吳兆豐　孫厚謙

(鹽城工學(xué)院數(shù)理學(xué)院，江蘇 鹽城　224051)

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大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫的建設(shè)和使用

吳兆豐孫厚謙

(鹽城工學(xué)院數(shù)理學(xué)院，江蘇 鹽城224051)

針對應(yīng)用型本科院校工科學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理課程的現(xiàn)狀，筆者設(shè)計(jì)并建設(shè)了大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫.題庫的建設(shè)緊扣我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合我校物理課程教學(xué)現(xiàn)狀和多年來我校物理試卷庫建設(shè)與使用情況，選編了一千余道單項(xiàng)選擇題，覆蓋了我校大學(xué)物理教學(xué)要求中的所有知識點(diǎn).試用情況表明該套題庫配合自行設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)較好地克服了學(xué)生課后自測容易出現(xiàn)的抄襲現(xiàn)象，提高了學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)的積極性和自主學(xué)習(xí)的能力.

網(wǎng)絡(luò)自測；應(yīng)用型本科；大學(xué)物理題庫

大學(xué)物理是工科各專業(yè)不可缺少的重要基礎(chǔ)課程，對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和提高學(xué)生綜合素質(zhì)具有積極而深遠(yuǎn)的影響[1].然而，大學(xué)物理課程內(nèi)容繁雜、課時(shí)緊張等特點(diǎn)使得很多學(xué)生覺得學(xué)習(xí)較難.在應(yīng)用型本科院校中，學(xué)生對大學(xué)物理課程的畏難情緒往往導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高、課后作業(yè)敷衍，形成惡性循環(huán).如何調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性、主動(dòng)性以及讓任課老師及時(shí)了解到同學(xué)們學(xué)習(xí)的情況一直是我校大學(xué)物理課程組的主要教研課題.

針對上述現(xiàn)象并結(jié)合我校實(shí)際情況，我們設(shè)計(jì)開發(fā)了大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)以提高課程的教學(xué)效果.本文系統(tǒng)地介紹了我校近年來對大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)中題庫建設(shè)的成果和實(shí)際使用的經(jīng)驗(yàn).

1　大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫的建設(shè)

1.1自測題庫的建設(shè)

題庫是大學(xué)物理在線自測系統(tǒng)的核心.圍繞我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，幾年來，我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了題庫建設(shè).

(1) 覆蓋的知識點(diǎn)

目前我校大學(xué)物理有96學(xué)時(shí)、80學(xué)時(shí)和64學(xué)時(shí)3種.題庫覆蓋96學(xué)時(shí)的教學(xué)要求所涉及的知識點(diǎn)，其他學(xué)時(shí)的題庫作為96學(xué)時(shí)的子集.知識點(diǎn)選擇的依據(jù)是國家物理教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》[2](下稱《基本要求》)和我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合我校物理課程教學(xué)現(xiàn)狀和多年來我校物理試卷庫建設(shè)與使用情況.《基本要求》將大學(xué)物理的主要內(nèi)容分為力學(xué)、振動(dòng)與波、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、狹義相對論基礎(chǔ)和量子物理基礎(chǔ)等7個(gè)部分，其中包括74個(gè)A類知識點(diǎn)和37個(gè)B類知識點(diǎn).對A類知識點(diǎn)，除幾何光學(xué)中的4個(gè)外，我們的題庫涵蓋了其他所有的70個(gè)；對B類知識點(diǎn)，我們的題庫涵蓋了20個(gè).我們根據(jù)知識點(diǎn)在課程相關(guān)領(lǐng)域中的地位、所包含的基本內(nèi)容、難易度等，確定其在題庫中的題量分布比例.具體情況見表1.

表1　我校大學(xué)物理各篇章學(xué)時(shí)及其在題庫中的題目數(shù)

注：因?qū)W時(shí)限制，狹義相對論基礎(chǔ)部分和光學(xué)部分的幾何光學(xué)內(nèi)容未講授.

(2) 題目的選編

題目來源主要參照我校編寫的教材[3]與指導(dǎo)書[4]，并參考了國內(nèi)、外大量的教材和指導(dǎo)書，同時(shí)另外自編了部分題目.題目選編主要圍繞掌握各知識點(diǎn)所需的基本要素，即相關(guān)的基本概念、原理、公式與相應(yīng)的基本計(jì)算.例如，對剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定律這一知識點(diǎn)，相關(guān)的基本概念是力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角加速度；原理即為定律的語言表述及反映物體互相作用如何改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的規(guī)律；公式即為定律的數(shù)學(xué)表示，計(jì)算首先為剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、力矩的計(jì)算與方向的決定；還有應(yīng)用于常見剛體或物體組的運(yùn)動(dòng)等.在教材中，在新內(nèi)容的引入、原理的推演與說明、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的介紹等，往往要使用一些典型的圖形.對這些圖形的解讀往往對相關(guān)知識點(diǎn)的掌握有至關(guān)重要的作用，我們也特別注意利用這類圖形編寫題目.經(jīng)過幾年的建設(shè)，目前題庫已有1000余道試題.

題庫的題型為單項(xiàng)選擇題.這樣做的目的一方面是為了減少建設(shè)難度，如用多項(xiàng)選擇題，則無論是題目編寫，還是系統(tǒng)程序的開發(fā)都要增加很大的難度.至于填空題，筆者在參加高校研討會(huì)時(shí)，曾聽過其他學(xué)校關(guān)于自測系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，如清華大學(xué)物理系的介紹.他們將填空題在線自測的實(shí)現(xiàn)，作為一項(xiàng)科研課題來進(jìn)行研究，目前也僅能實(shí)現(xiàn)數(shù)值型填空題.因此多年來國家的多種標(biāo)準(zhǔn)化考試都采用選擇題形式.更重要的是我們建設(shè)題庫的目的在于幫助所有學(xué)生完成基本的學(xué)習(xí)任務(wù)，考慮到應(yīng)用型本科學(xué)生的物理基礎(chǔ)，單項(xiàng)選擇題應(yīng)該說是更合適的.題目的難、易度方面，基于同樣的原因，我們以基本題為主，同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)拓展與加深，對較難的題目緊跟題干予以提示.

1.2自測系統(tǒng)的功用

著眼于緊密地與教學(xué)實(shí)際過程相結(jié)合，自測系統(tǒng)提供了如下兩種功能.

(1) 與教學(xué)同步的測試練習(xí)

一是教師在課堂與教學(xué)進(jìn)度同步地進(jìn)行隨機(jī)組卷，學(xué)生在手機(jī)上完成后成績立即匯總到教師界面；二是學(xué)生每章可進(jìn)行3次課后自測，測試完成后系統(tǒng)立即自動(dòng)打分并給出正確答案，較難的題目給予提示或主要的解題步驟.同步的測試練習(xí)可以立竿見影地測試課堂教學(xué)效果.

(2) 每篇3次在線自測考試

我校工科大學(xué)物理課程內(nèi)容分為5篇：力學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)、振動(dòng)與波動(dòng)和量子物理基礎(chǔ), 每篇內(nèi)容平均達(dá)到近200道試題.學(xué)生進(jìn)行在線自測時(shí)，用各自賬號登陸后由自測系統(tǒng)隨機(jī)抽取試題.以每篇在線自測考試題量10道為例，若有3位同學(xué)一起自測，互相抽到完全相同題目的可能性僅為7.9×10-15，抽到6道相同題目的可能性也僅為7.0×10-7.因此，課后網(wǎng)絡(luò)自測的過程中學(xué)生之間很難互相抄襲，能夠有效地促進(jìn)他們及時(shí)自主復(fù)習(xí)所學(xué)知識.

2　大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫的使用情況

我校大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)從2014年開始投入使用.2015年春學(xué)期在4個(gè)本科班級中開展試點(diǎn)使用，參與試點(diǎn)學(xué)生人數(shù)120人.另有31個(gè)班級和試點(diǎn)班級學(xué)時(shí)相同，由于我校各專業(yè)入學(xué)分?jǐn)?shù)線相差很小，因此這些班級可以作為觀察試點(diǎn)效果的參照班級，參照學(xué)生人數(shù)1028人.實(shí)驗(yàn)班級和參照班級對于平時(shí)課后作業(yè)的要求基本相同，均為每學(xué)期60道計(jì)算題左右.試用過程中，老師在完成各篇教學(xué)內(nèi)容后，要求學(xué)生及時(shí)在課后上網(wǎng)完成相應(yīng)內(nèi)容的在線測試，并將測試成績納入課程總評成績.每篇在線考試的題目為10道，限定時(shí)間為40分鐘，學(xué)生提交后系統(tǒng)立即評分并顯示正確答案和解題過程.根據(jù)學(xué)生的反饋，在完成在線測試時(shí)雖有相互間的討論，但抄襲現(xiàn)象很少，因?yàn)橹苓呁瑢W(xué)的試題基本是不相同的.這些反饋說明網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)能夠有效地促進(jìn)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的及時(shí)復(fù)習(xí)、遏制在傳統(tǒng)課后作業(yè)中存在的抄襲現(xiàn)象.從考試情況來看，試點(diǎn)也較為成功，試點(diǎn)班級在期末考試中取得了較好的成績.圖1給出了參與試點(diǎn)的班級和使用同份試卷的參照班級期末考試卷面成績對比，試點(diǎn)班級的卷面成績平均分為71.9分，比參照班級高出超過5分.盡管班級期末考試成績受不同專業(yè)班級學(xué)風(fēng)等多種因素的影響，但試點(diǎn)結(jié)果仍可以在一定程度上說明大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)的使用對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了較好的促進(jìn)作用.需要說明的是，期末考試試卷中選擇題部分有60%左右的題目來源于網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)題庫.因此，為保證對比的有效性，期末考試前我們將在線自測題庫的題目也提供給參照班學(xué)生，供復(fù)習(xí)使用.

圖1　使用大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)的試點(diǎn)班級和參照班級期末考試成績對比

為了進(jìn)一步了解學(xué)生的期末考試卷面成績和平時(shí)在線考試成績的關(guān)系，我們對試點(diǎn)班級120名學(xué)生的成績進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)樣本相關(guān)分析，圖2給出了學(xué)生期末考試卷面成績和平時(shí)在線考試成績的相關(guān)圖.其相互關(guān)系可由相關(guān)系數(shù)r判斷[5]：

(1)

式(1)中的x、y分別為在線考試平均成績與期末考試卷面成績.計(jì)算結(jié)果顯示學(xué)生期末考試卷面成績與平時(shí)在線考試成績的相關(guān)系數(shù)為r=0.297，表明兩者之間存在一定線性正相關(guān)關(guān)系.進(jìn)一步的分析表明其相關(guān)關(guān)系可以用一元線性回歸關(guān)系描述

y=b0+b1x=11.63+0.593x

(2)

式(2)中的x、y分別為在線考試平均成績與期末考試卷面成績，其對應(yīng)的條件期望回歸線也在圖2中給出.這些統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明學(xué)生期末考試卷面成績和平時(shí)的在線考試成績存在較大關(guān)聯(lián)，同時(shí)也表明在線考試成績基本反映了學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)狀況，進(jìn)一步說明學(xué)生在課后自主完成在線考試的過程中沒有出現(xiàn)太多的抄襲現(xiàn)象，符合我們設(shè)計(jì)在線自測系統(tǒng)的初衷.

圖2　學(xué)生期末考試卷面成績與平時(shí)在線考試成績的相關(guān)圖

3　結(jié)語

經(jīng)過多年積累，我校初步建立了一套面向應(yīng)用型本科院校工科學(xué)生的大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫.從試用的情況來看，該套題庫設(shè)計(jì)合理，能夠有效地遏制抄襲現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生在課后對大學(xué)物理課程的自主學(xué)習(xí).同時(shí)，教師也能通過登錄網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)非常方便地了解學(xué)生完成在線測試的情況，了解講課的真實(shí)效果.在試用過程中，大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫受到了師生的好評.在今后的擴(kuò)大試點(diǎn)過程中，我們還將對該自測系統(tǒng)和題庫進(jìn)

一步優(yōu)化，更好地促進(jìn)師生教與學(xué)的活力，為提高我校大學(xué)物理教學(xué)水平更好地服務(wù).

[1]白璐,吳振森.多層面分層次大學(xué)物理教學(xué)改革[J].物理與工程,2010,20(6):43-50.

[2]理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求(2008 版).北京:高等教育出版社,2008.

[3]孫厚謙,俞曉明,史友進(jìn).大學(xué)物理學(xué)[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社,2013.

[4]孫厚謙.大學(xué)物理學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題[M].長沙：湖南師范大學(xué)出版社,2014.

[5]賈俊平.統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：中國人民大學(xué)出版社, 2014.

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THECONSTRUCTIONANDUSEOFANITEMBANKOFANETWORKSELF-TESTSYSTEMFORCOLLEGEPHYSICS

WuZhaofengSunHouqian

(CollegeofMathematicsandPhysics,YanchengInstituteofTechnology,Yancheng,Jiangsu224051)

Inthisstudy,anitembankofanetworkself-testsystemwasdesignedandconstructedtoexploreandunderstandthephysicslearninglevelofengineeringstudentsinapplication-orienteduniversities.Theitembankwasdevelopedcloselyrelatedtothetraininggoalofappliedundergraduatetalentsinourschoolandfacilitatetheself-testofundergraduatestudentsafterclassandtherebycultivatetheirapplicationskills.Combinedwiththepresentsituationofphysicsteachingandtheconstructionofphysicsexaminationlibraryinourschoolformanyyears,uptonow,therearemorethanonethousandmultiplechoicequestionsintheitembank,coveringalloftheknowledgepointsincollegephysicsteachingrequirements.Thetrialuseoftheitembankindicatedthatalongwiththedesignednetworkself-testsystem,theitembankeffectivelyreducedthelikelihoodofstudentstocommitplagiarisminafter-classtests,aswellasimprovedtheirabilitiesandenthusiasmforindependentstudyduringtheirsparetime.

networkself-test;application-orienteduniversities;itembankforcollegephysics

2015-12-20

國家自然科學(xué)基金(11204266).

吳兆豐，男，副教授，主要從事物理教學(xué)與研究，科研方向?yàn)槟蹜B(tài)物理.wuzhaofeng@126.com

引文格式: 吳兆豐,孫厚謙. 大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫的建設(shè)和使用[J]. 物理與工程，2016，26(3)：63-65，70.