用时间因素量化实验操作考核成绩

2019-03-18杨伟志

物理教学探讨 2019年1期

杨伟志

摘要：改革实验课程考核办法，在期末考核中的实验操作考核阶段创新性引入时间因素，以竞赛模式进行，同时把操作考核时长用一元线性函数量化为考核分值。教学实践证明，该考核办法和评分体系具有可行性和较强的操作性，对教学状况有了一个公平客观、全面准确的评价。同时，可以激发学生对实验的重视和兴趣，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。

关键词：实验课程；考核评价；实验操作；时间因素；量化

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2019）1-0042-4

1 引言

高等教育的首要任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专业人才[1]，其中实践教学是实施素质教育和创新型人才培养不可缺少的重要环节，而实验教学又是实践教学的基础性环节，是高等教育整个教学内容和课程体系中不可分割的组成部分[2-3]。相对理论教学而言，实验教学更具有直观性、实践性、综合性和创新性等特点，实验课程在培养学生的创新意识、动手能力、分析问题和解决问题的能力方面有着不可替代的重要作用[4]。但在我国高校实验教学中仍存在“重知识，轻能力；重记忆，轻创新；重理论，轻操作”的现象[5]，直接影响了学生创新能力和实践能力的培养，不利于全面提升学生素质。造成这种现象的主要原因是实验教学没有一个严格的考核体系和考核标准。高校普遍将实验课程列为期末考查科目，而不是考试科目，其一是对实验课程的不够重视；二是实验课程考核方式的多样性；三是受实验场地、设备数量、师资力量等条件的限制，实验课程的考核很难操作；四是实验考核的各种方式中教师评价的主观因素影响较大，实验成绩较难量化。因此，必须重视实验教学，建立和优化实验教学体系，把实验教学从传统的注重传授知识型转变为传授知识和能力培养型的教学模式。根据教学过程的多样性和教学目的、教学改革目标的同一性寻求有效的考核方式，通过实验课程的考核评估，更好地落实教学目的，促进教学改革，提高教学质量，培养高素质人才。

2 实验考核的常用方法及不足

实验课程的考核是实验教学工作的一个重要环节，对实验教学有着重要的监督、诊断、反馈作用。实验课程的考核跟理论课程考核一样分平时考核和期末考核，平时考核是由平时实验情况和实验报告成绩构成，期末考核可以是理论考试、操作实验考试、口试、项目研究、小论文等方式。实验课程的考核具有多样性，中外众多一线实验教学工作者对实验课程考核提出了不同的方法并进行了有益的探索。如文献[6-9]介绍了欧美国家采用多环节结合项目研究、口头报告及写作练习的多方位综合成绩评价体系；文献[10-12]研究开发计算机软件并应用于辅助实验课程考试的开展；文献[13-15]提出基于工作单等方式的发展性和表现性评价的实验操作考核方式；文献[16-18]利用模糊理论等数学方法对学生的实验能力进行综合评价；还有一些文献提出“定制式”“360度考核法”“‘全方位、跟踪式考核方式”“科学图式”等各种考核评价办法。

综合分析文献所提的各类方法，均存在以下一种或多种不足：（1）主观性较强。如平时实验报告的预习部分，几乎都是照书抄一部分，基本雷同，导致教师评改随意性较大，甚至最终以书写整洁度作为印象来评定成绩。（2）操作性不强。计算机辅助实验考试需要开发专用软件，而软件操作考试与实际仪器的操作考试相比，缺乏真实性。应用模糊理论等数学方法一定程度上可避免评价者个人主观臆断的缺点，但这种方法会带来较大的工作量，同时要求教师数学基础较好，了解相关模糊理念。基于工作单等方式的发展性和表现性评价的实验操作考核方式，存在评价者的主观性，且效率低、工作量大，操作繁琐，一旦评价的项目过多，很难各项都兼顾。（3）有失公平、公正性。如期末操作考核采用抽签决定实验项目，学生考题、仪器不同，有失公平性；实验操作时间过长，学生考核时间有先后，较难保证考核内容的保密性；操作考试往往需要几个老师参与，容易存在不同教师评分不一致的问题。（4）区分度不高。以平时实验报告和理论考试为例，雷同较多，成绩分布比较趋同，也很难真正客观地反映学生的实验能力与水平，考试对教学的监督、诊断、激励导向功能被弱化。

3 用时间因素量化实验操作考核成绩

3.1 理论基础

实验课程的教学目的，一是讓学生学习基本的实验方法和操作技能，在观察、测量与分析中，加深对学科知识的了解；二是学习实验思想，为用实验方法探索问题进行一定的基本训练；三是培养学生的思维能力，主要是分析问题、解决问题和提出问题的能力，增强学生的素质，以适应学生各种可能的发展方向。从教育测量原理角度看，考试是根据教育目标的要求，按照一定的规则用数字对教育效果加以描述和确定的过程，即是将教育效果数量化的过程。考试也是测量学生所学知识和技能的系统方法。无论哪种评价方式，其最终目的都是最大可能地在实验教学中让学生的实践技能得以提高。实验课的期末考核十分必要，操作与笔答相结合的考核方式较为适宜，特别是操作考试的积极效应最为明显[19]。从心理学角度来说，对经历过的事，人们才可能建立真正的自我把握感和自我胜任感，有自我把握感和自我胜任感的支持，才会在环境适当时显示才能。学生只有通过动脑思考、动手实践，在实验中获得运用理论知识的经验，学会分析问题和解决问题的本领，并亲身体验知识的力量、思维的奥秘和创造的神奇，才会逐步养成创造的能力和学以致用的本领[20]。

用时间因素量化实验操作考核成绩涉及两方面的因素：一是引入时间竞赛模式；二是将考核时间用函数量化为考核分数。在实验操作考核中引入时间竞赛模式，能充分调动学生的实验积极性，改善实验教学过程中有人不愿做实验的现状，让学生真正动起手来，自觉地投入到实验过程中，独立操作并完成实验。将考核时间用函数量化为考核分数，简易可行，同时避免了教师评分的主观因素。用时间因素量化实验操作考核成绩便于实施，是一种适应性好、操作性强的实验考核方式，也较好地体现了考核的公平、公正性，使考核真正达到对实验教学的监督、诊断、激励导向作用。

3.2 实施方式

整个实验课程的成绩评定包括平时实验成绩和期末考核成绩，两者按不同比例合成。期末考核在实验操作考核后也有相应的数据处理及理论考核。考核可根据实际情况，选定或设计一个实验项目作为实验操作考核项目。这里的实际情况包括实验课程内容和要求、实验室现有仪器设备、实验难易程度及学生层次等。选定项目是指平时学生完成的实验项目之一，通過考核主要分析学生的课程掌握情况及实验基本操作能力和素养。也可采用设计实验项目进行考核，但这对教师及学生的要求较高。可以是在原有实验项目上的更改设计，或采用未开设的新实验项目，或教师根据课程内容重新设计的实验项目。这种实验项目的考核可以防止学生“死记硬背”的学习方式，提高学生分析问题、解决问题的能力和创新能力。

实验操作考核期间，教师分阶段记录学生的考试时间，主要分为三个阶段：实验操作时间、实验测量时间、笔试（数据处理及理论考核）时间。其中，实验操作时间是指对仪器的调节或针对设计性实验项目的实验设计和仪器准备所用的时间，其衡量标准考前由教师制定，考试时确认符合标准后记录时间。教师亦可根据需要，在记录时间时，对学生的实验素养（如是否按实验安全规范操作、是否遵守实验注意事项、实验完成后的仪器整理等）作一个评定。对考试时间采用函数分别赋予不同的分值，同时赋予不同时间分值以不同权重，最后和笔试评定成绩合成期末考核成绩。

应用一元线性函数，可以简单地将考试用时转换为考试分数。也可参考体育项目计分的办法，以分段函数或三次多项式累进计分的方式，使考试用时与分数有更好的函数表达形式。

3.3 具体实例

以我校物理专业某班（51人）的《普通物理实验光学实验》课程考核为例。该课程独立设课，共完成10个实验项目，每个实验3课时，采用高等教育出版社出版、杨述武等编著的《普通物理实验3——光学部分》作教材。操作考核选用分光计实验作为考核项目。作为常用的光学仪器，分光计是一种精密的测角仪，其调节要求较高，调节步骤分粗调、细调，操作性较强。分光计实验在光学实验中具有较强的代表性。项目又分为两个实验：棱镜折射率的测定、用透射光栅测定光波波长。两个实验都是在分光计调节好的基础上进行数据测量，其难易度相当。每个实验有8套分光计，合计16套。把学生分成4组，每组约13人，预留2～3套分光计作为备用。采用闭卷考试，每人考试时间60分钟。考核前先把仪器调乱。第1组完成实验操作后进行笔试时，第2组即可同时进行实验操作。第3、4组同理。最终整个班考核用时约150分钟，由一位教师即可完成监考任务。

在此只讨论操作考核用时，其他类似。以操作考核用时[单位为分（min）]为纵坐标，按用时长短顺序为横坐标，作图得到操作考核用时情况，如图1所示。从图中可以看出，操作考核用时基本按线性递增的方式改变。其中有三名学生用时较长，与其他学生差距较大，可基本判定为不合格，不计入函数讨论。将分数与用时的对应函数关系式定义为f=at+b，其中f为得分，t为操作考核用时，设定用时最短4分钟对应满分100分，用时最长51分钟对应及格60分。应用两特殊点（100，4）（60，51）解方程即可得分数与用时的一元函数表达式，最后应用函数得到不同用时所对应的分数，如图2所示。

3.4 结果分析

实验课程的考核与理论课考试目的基本相同，一是检查教学情况，发现问题，以获得反馈信息；二是促进学习。相对比于理论课考试，实验课程的考核其第二点作用尤其突出。由于实验操作考核项目具有代表性，通过对操作考核用时情况的分析，可了解学生对该门实验课程的掌握情况，以及教学过程中存在的问题。教育统计学统计规律表明，学生的智力水平，包括学习能力、实际动手能力等呈正态分布。因而，目前教育界普遍认为，正常的考试成绩分布应基本服从正态分布。基于时间量化的操作考核成绩分布如图3所示。

将操作考核得分情况与卷面分（理论考核得分）、平时分（平时实验报告成绩得分）、电磁学[电磁学实验课程期末考试得分，同一学期开设，另一位教师执教，期末考试采用多个实验分组抽签决定操作考核项目，并只以试卷评卷得分（类似于实验报告）]等几个成绩按座位号排列进行对比，结果如图4所示。

从操作分和卷面分的对比可知，两曲线走势基本吻合。存在个别学生操作分和卷面分差异较大的情况，说明个别学生存在理论知识与动手操作能力不相符。从操作分与平时分和电磁学的对比分析可知，用时间因素量化实验操作考核成绩具有较好的区分度，比较客观、真实地反映了学生的实验能力与水平。如对3名操作考核不合格的学生，通过考后交流，他们对考核结果心服口服，承认自己确实没有认真对待课程，平时实验操作应付了事。用时间因素量化实验操作考核成绩使学得好的学生得到肯定，差的学生难以蒙混过关。同时一定程度上可避免“观察员”“记录员”现象和“实验做不了实验报告写得好”的现象，对学生具有较好的激励效果，提高学生的动手操作能力，对提高实验课程的教学质量起到保障作用。

4 结语

改革和完善实验课程考核机制是提高实验教学质量的重要环节，最终目标是结合课程特点、人才培养需要，科学地运用考试手段，比较全面地评价考生的基本实验知识、实验能力、科学素养、创新精神和能力，为培养更多的优秀人才而努力。改革实验课程考核办法，在期末考核中的实验操作考核阶段创新性引入时间因素，以竞赛模式进行，同时把操作考核时长用一元线性函数量化为考核分值。用时间因素量化实验操作考核成绩，是一种公正公平的、科学客观的实验课程考核办法。教学实践证明，该考核办法和评分体系具有可行性和较强的操作性，对教学状况有了一个公平客观、全面准确的评价，同时激发学生对实验的重视和兴趣，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。

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