大学物理实验竞赛试题设计和考核方式的讨论

肖文波 何兴道 龚勇清 朱泉水 王 庆

(南昌航空大学大学物理国家级实验教学示范中心,江西南昌 330063)

大学物理实验竞赛试题设计和考核方式的讨论

肖文波 何兴道 龚勇清 朱泉水 王 庆

(南昌航空大学大学物理国家级实验教学示范中心,江西南昌 330063)

本文主要对大学物理实验竞赛的试题设计和考核方式进行了探讨.认为采用开放式和封闭式 (现场命题式)结合的试题模式,采取笔试和操作的基础上增加口试和实物展示相融合考核方式,能够体现物理实验竞赛的目的.达到物理实验教学质量的提高,激发大学生对物理实验的兴趣与潜能,选拔创新型人才.

物理实验;竞赛试题设计;评判方式;教学质量;素质培养

“物理定律不能单靠‘思维’来获得,还应致力于观察和实验.”这是著名物理学家普朗克对物理实验的评论.物理实验教学是大学基础教学活动过程中不可缺少的重要组成部分,是不可替代的实践性教学环节;对于工科为主的高等院校来说,实验教学的作用就显得尤为突出.一方面实验物理的学习是后继课程 (如电路等)的先行基础;另一方面实验物理中体现的基本原理广泛应用于工程技术中,只有具有良好的物理素养,才能培养工程技术力量的骨干.

如何提高物理实验教学的效果,强化学生实践能力,培养大学生的创新能力、实践能力和团队协作意识,促进大学生开展课外科技活动,并且提高教师教学水平成为高校大学物理实验教研者关注的重点.目前,许多学者认识到大学物理实验竞赛是实现上述目标的重要手段,并对竞赛成果进行了有意义的讨论.物理实验竞赛也得到了许多高等院校的普遍重视.

朱卫华等人[1]的实践表明,物理实验竞赛有利于大面积物理实验教学质量的提高.郑小娟等人[2]认为开展物理实验竞赛,不仅极大地提高了教师“教”的积极性,而且在很大程度上激发了学生“学”的热情.但竞赛结果表明,竞赛的形式和内容需要改革.项华的研究结论[3]是信息技术与物理实验竞赛的结合,将有助于体现现代科技在竞赛中的作用.余丽芳的结论[4]是实验竞赛中教师和同学的互动,能够调动学生的学习积极性,培养学生的能力,体现教与学的目的,但混淆了竞赛和实验考试不同之处.赵升频的研究结果[5]表明竞赛试题内容的新颖性十分重要,才能吸引老师和学生参与.霍剑青[6]认为物理实验竞赛创新试题的编制方面很重要,试题需要能灵活地考查学生对实验原理的掌握.

由最近的研究进展可以看出,尽管很多高校老师认识到物理实验竞赛是人才培养的重要环节,对教学改革起重要作用.然而,对于物理实验竞赛与物理实验考核之间的区别仍然存在认识误区.没有意识到实验竞赛试题的设计和考核方式的重要性.因为由于实验竞赛试题的设计和考核方式不合理性导致成绩不理想,既可能打击学生的积极性而对竞赛不感兴趣,使竞赛失去意义;也会使教师的积极性受到打击而不愿让自己的学生参加竞赛.下面从大学物理竞赛试题的设计和考核方式入手,讨论物理实验竞赛对于教学的作用.

1 物理实验竞赛试题的设计

大学物理实验竞赛是一项推广物理概念,培养动手能力,选拔物理学习尖子的活动,试题水平历来受到重视.物理实验竞赛试题大致可以分为开放式和封闭式 (现场命题式)两种.

第一种方式,开放方式,采取自选题目 (主要指论文或自制设备等)形式来完成某种问题.主要考查学生分析推理和归纳等方面能力,要求学生必须有熟练的基础知识,自学能力,并能组合实验器材,能灵活运用所学知识解决实际问题.这种试题评价标准不好确定,且竞赛结果不一定全是参赛者个人的结果;主要问题还存在解决问题方式不创新,但是做得却很精细且很好.而有些解决问题的方法很创新,结果却不是很好.

第二种方式,封闭式 (现场命题式),采取书本或课题的形式命题,通常是通过文字或数字的形式表述某种问题.要求学生利用题目中所给的仪器和资料条件,设计一个实验方法完成命题.试题的内容主要涉及测量原理、仪器设备的使用等.这种方式比较严格,且有明确的答案,可以定量评定.但这种方式也有一定局限性:试题形式过于呆板,无法体现大学生的创新能力的培养;其次,对保密要求和竞赛环境要求较多等.

由以上分析可以看出,无论开放式和封闭式的物理实验竞赛命题方式都各有优缺点,只有有机结合两种方式才能更好地体现物理实验竞赛的目的.2008年北京市大学生物理实验竞赛题目中的题目一“关于运用物理原理实现窃听”的题目和题目四“关于大学物理实验中实验仪器改进以及现代测量技术在物理实验中的应用”就很好地结合了以上两种方式命题.既能够考察大学生的基本素质 (题目一),又能够体现大学生的创新能力(题目四).南昌航空大学物理实验竞赛也对竞赛试题的设计进行了有意义的探索.始于 2008年的物理实验竞赛开始时,竞赛试题的设计过于单调,以封闭式命题为主;以热敏电阻仿真实验试题为例,考查的时候就是针对学生考察原理性知识,而没有提出实验中如何提高热敏电阻测量精度和避免误差.结果使得部分同学们追求知识的热情受到挫伤.2009年物理实验竞赛时,我们改变了命题方式,针对学生在大学物理实验课程中存在的问题,提出如何改善实验仪器的性能为课题的开放式和封闭式结合题目.结果大大激发了学生的求知欲望,参与竞赛学生人数增加了 50%,且学生的创新能力得到极大提高.以庄淡盛等五位大学生为例,他们提出如何提高大学物理实验中太阳电池性能以及利用高性能太阳电池制作飞机模型的试题,获得了很好的结果和收获.他们的成果在“安徽鲁班杯”2009年全国航空航天模型锦标赛上获得了科研创新类三等奖.但是,其中也存在一些问题,比如题目较大,时间较长,这些都有待提高.

2 物理实验竞赛的考核方式

物理实验竞赛的考核可以采取不同的方式,大致可以分为以下四种方式:

第一种笔试方式考核 笔试可以考察的面比较宽,对于实验原理可以进行深刻了解.但是这种方式的缺陷明显,笔试缺乏实验的现场感和对细节问题的处理能力的考核,更大的问题是笔试无法体现实验竞赛中动手能力和创新能力的培养宗旨.

第二种操作方式考核 操作可以考核学生的动手能力和实验过程的细节考虑.但是这种方式也有一定的缺陷.操作考试往往只能考一个实验的内容,考察的面比较窄.而且更大的缺陷是每个学校开的实验内容不同,实验设备不一样,考核结果也就不能完全反映学生的能力.

第三种口试方式考核 口试是让学生从口试题库中随机抽取 l～2道题,准备几分钟后接受老师的提问.它的有利方面是尽管只考少量的题,但学生要想答好题,需要有较广的实验知识及相当强的应变能力,对学生的能力和素质是一种锻炼.但是这种考核方式评判标准不好确定,容易引入人为的因素.

第四种实物方式考核 实物方式考核是让学生从竞赛题目中选择命题,经过数周或者数月的时间做出实物,最后参与答辩.这种方式对于学生综合素质是很好的考核方式,学生需要对竞赛实验方案、精度、技巧、测量方法进行详细的调研,并且解决其中的问题.但缺点也是很明显,首先它是团队的参与,无法单独考核单个学生的能力;其次,耗时比较长,无法进行现场考察.

由以上的物理实验竞赛的考核方式的优缺点可以看出,只有结合起来才能做到最大的公平公正.2008年的南昌航空大学物理实验竞赛开始时,考核方式是通过笔试和考核操作,这种简单方式,使得部分学生通过背诵来记忆实验原理,通过复习操作来提高竞赛成绩,学生的创造性能力没有得到提高.2009年以后的开放式和封闭式相结合的题目,我们增加了口试和实物展示环节,学生在答辩中提高了对理论的理解,实物展示了其动手能力.例如,太阳电池飞机航模的成功制作和现场试飞说明考核方式很重要.因此,通过南昌航空大学大学生物理实验竞赛的总结,考核中笔试是第一步;现场操作和口试答辩是竞赛中重要的部分,学生需要现场操作实验并清晰阐述其中物理原理,能够最大程度地反映学生的基础知识和创新能力.最后才是实物展示,考核学生制作的成果.

3 总结

由以上关于大学物理实验竞赛试题的设计和考核方式优缺点的讨论,可以看出:对于试题设计,需要进行竞赛剖析,结合大学生物理基础,设计开放式和封闭式的试题模式,才能避免考试内容预设的“纸上谈兵”味道,展现当代大学物理实验竞赛的本质.营造了一个良好的物理学习氛围,培养了学生的竞争意识和创造能力.而对于考核方式,应在笔试和操作的基础上增加口试和实物展示方式,学生通过理论分析、动手操作、分析和解决实验中出现问题,回答和展示成果,将培养独立思考、创新精神和良好的学习方法,为人才的脱颖而出创造了条件.总之,大学生参加物理实验竞赛并拿到奖项本身不是目的,目的是通过积极参与,营造了一个良好的物理学习氛围,培养高层次知识结构的人才.所以,大学物理实验竞赛试题设计和考核方式的慎重选择显得尤为重要.

该工作得到了“江西省研究生教育创新基地”的资助.

[1] 朱卫华,印友法,林建伟等.物理竞赛与物理教学质量的提高 [J].安徽师范大学学报 (自然科学版),2001,24:63～64

[2] 郑小娟,罗益民,周一平等.开展物理竞赛,促进大学物理教学——湖南省首届大学生物理竞赛启示录 [J].物理与工程,2009,19(4):50～51

[3] 项华.仿真模拟技术在物理竞赛中的应用与研究——信息技术与物理教学整合的新尝试 [J].高中数理化,2009,(7):26～28

[4] 余丽芳,黄伟.依托大学物理竞赛,提高学生学习能力[J].江苏教育学院学报(自然科学版),2007,24(4):90～91

[5] 赵升频.浅议实验教学竞赛对提高实验教学质量的作用[J].大学物理实验,2007,20(1):91～93

[6] 霍剑青.大学物理实验课程教学基本要求的指导思想与内容解读[J].物理与工程,2007,17(1):5～9

DISCUSSION ON QUESTIONS DESIGN AND EVALUATION METHODS OF COLLEGEPHYSI CS EXPERIMENT COMPETITION

Xiao Wenbo He Xingdao Gong Yongqing Zhu Quanshui Wang Qing
(National Physics Experiment Teaching Center,Nanchang Hangkong University,Nanchang,Jiangxi 330063)

In this paper,it was discussed on questions design and evaluation methods of phy-sics experiment competition.The purpose of the physical experiment competition can be rea-lized,only when combination of open and close(spot propositional)questions were taken and the integration of written,operating,physical display and oral examinations were adopted as an evaluation method in competition. It will improve the quality of physics experiments teaching,stimulate interest in students,and select innovative student’s talents.

physics experiment;competition questions design;evaluation methods; teaching quality;quality training

2010-06-27;

2010-10-14)

江西省教育厅赣教技字[2007]179号;博士启动基金(EA200908017).

肖文波 (1975年出生),男,博士,主要从事大学物理教学以及研究工作.