分析化学实验在线考试的实践

赵云斌，王宏，刘敏，王楠，陈浩，吴康兵

华中科技大学化学与化工学院，武汉 430074

分析化学实验是化学化工、材料、环境、生命科学类等专业的重要基础课，在巩固分析化学理论知识、训练基本实验操作技能、培养科学思维能力等方面具有关键作用。分析化学实验的学习成绩，是评价教师的教学效果、学生对相关知识和技能掌握程度的量化指标，对“教”与“学”双方都具有重要意义。因此，如何客观、科学地评定分析化学实验课的学习成绩，一直是分析化学实验教学中重点关注的课题[1,2]。

课程学习成绩一般由平时成绩(形成性评定)和考试成绩(总结性评定)两部分构成。实验课的成绩评定与理论课的成绩评定存在较大差异，平时成绩的占比显著高于理论课成绩中平时成绩的占比。但是，平时成绩的评定存在主观性强、成绩区分度低等弊端。因此，实验课的成绩评定，不能过分依赖平时成绩，而应适当发挥考试成绩在实验课成绩评定中的作用。本文对分析化学实验考试中存在的问题进行分析，并结合教学实践，对分析化学实验的考试模式进行探讨。

1 分析化学实验成绩评定现状

1.1 分析化学实验成绩的构成

分析化学实验成绩的评定，应做到客观、准确、科学、公正，尽量减小成绩评定的偏差。学习态度认真、实验操作能力强、实验知识掌握程度高、知识综合应用能力强的学生，应在学习成绩上得到充分体现。尤其是对化学、化工类专业而言，分析化学实验为一门独立的课程，学习成绩的科学评定更为重要。

分析化学实验成绩由平时成绩和考试成绩构成。平时成绩依据实验预习报告、实验操作、实验报告等进行评定，考试成绩通过笔试或实验操作进行评定。

目前，分析化学实验的成绩评定普遍存在过分依赖实验报告的现象[1,2]，具有较大的主观性和随意性，成绩分布不合理、成绩区分度低。主要原因是实验报告的评分依据为实验报告的形式、实验结果等，并不能全面反映学生的实验操作技能和对实验知识的掌握程度，评分标准比较模糊，不同教师评定的成绩缺乏可比性。

为提高分析化学实验成绩评定的客观性和公平性，应根据学生在各实验环节中的表现全面评定平时成绩，同时，应发挥实验考试在分析化学实验成绩评定中的作用。一般而言，实验课程的平时成绩受主观因素影响较大，而考试成绩可定量、客观地反映学生对本课程知识的掌握程度和学习效果。将实验考试成绩按适当权重计入分析化学实验课程总成绩，可有效降低主观因素对成绩评定的影响、提高成绩的准确性、可靠性和公平性。因此，实验考试是科学评定分析化学实验成绩的必要手段。进行实验考试，还可促使学生对本课程知识进行复习和总结、增加学生对实验知识掌握的牢固程度，避免学过即忘的尴尬局面。

1.2 分析化学实验考试面临的困境

分析化学实验考试，主要有实验操作考试和笔试两种形式。

实验操作考试在实验室进行，实验室在考前需根据试题内容准备相应的仪器和试剂。为便于教师监考，每组考试的学生人数不宜过多，必然造成学生分组数较多、实验考试占用的总时间较长。这种考试形式比较适合学生人数较少的情形。

当学生人数较多时，一般采用笔试的形式进行分析化学实验考试。笔试需要经过教师命题出卷–学生到考场进行考试–教师阅卷等环节。这种考试形式往往受到考试时间安排、学校考场安排等诸多因素的制约。

由此可见，在传统的实验考试模式下，无论采用实验操作考试的形式还是笔试的形式，均受到多种因素的制约。这就使得分析化学实验考试，经常陷入两难境地。

将信息化技术融入到分析化学实验考试改革中，可有效克服传统实验考试模式面临的困境。在线考试可实现自动组卷、在线答题、自动评分、管理成绩等功能，具有简便、灵活、快速、高效等优势，目前在理论课的考试中已得到广泛应用。将在线考试模式引入到分析化学实验考试中，可大大缩短考试时间、节约考试成本，保障分析化学实验考试的顺利进行。

2 分析化学实验在线考试系统

2.1 在线考试平台

在互联网+时代，出现了网络教学、混合式教学等新的教学模式。为满足这些教学模式的需求，各类网络教学平台应运而生。目前，基于超星泛雅平台(学习通)构建的教学平台[3]、基于微信公众号构建的教学平台[4,5]以及雨课堂[6]等，在理论课的教学中均已得到广泛应用。虚拟仿真实验平台[7,8]则在实验课的网络教学中逐渐得到推广应用。上述网络教学平台均内置了在线考试模块，可用于分析化学实验的在线考试。

在线考试系统，普遍采用B/S架构，即浏览器/服务器模式，计算机终端用户(学生)通过Web浏览器与服务器进行数据交互，服务器安装SQL Sever、Oragle、MySQL等数据库[9–11]。

在线考试系统各组成模块及功能见表1。

表1 在线考试系统的构成

2.2 试题库

试题库是在线考试不可缺少的教学资源。试题库建设是分析化学实验课程建设的重要内容。

试题库的建设，首先应围绕课程的培养目标、教学内容和课程特点，确定试题的知识点分布、题型、题量、分值、难易程度等参数，再进行命题、审题等工作，最后将试题及标准答案以系统兼容的格式输入到数据库中[12]。

工欲善其事，必先利其器。试题库建设完成后，可以在考试平台上快速生成试卷，为教师节约大量的考务时间。

3 分析化学实验在线考试的实践

3.1 试题库建设

分析化学实验涉及的基本操作多、规范性强。学生在平时实验时出现的操作错误较多，教师往往要花费相当的时间和精力来纠正学生的实验操作错误。为客观评价分析化学实验的教学效果和学生对实验操作技能的掌握情况，基本操作应作为分析化学实验考试的重点内容之一。试题库建设应围绕课程培养目标、针对分析化学实验的课程特点，将考核的知识点分布于基本实验操作、基本实验原理、基本实验方法与实验条件、数据处理、实验设计等方面。

我院试题库建设由参与实验教学的全体教师共同参与，根据上述考核知识点进行分工协作，经过出题–互审–修改–定稿等环节，完成试题库建设。最后将试题及标准答案输入考试系统数据库。2019年完成了分析化学实验试题库的建设，并已应用于化学专业的分析化学实验考试、大学生化学实验竞赛的校内选拔。

3.2 在线考试的实施

我院面向化学类专业开设分析化学实验48学时，包括酸碱滴定、配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定、光度分析法、试样预处理方法等内容，涉及滴定分析、重量分析、分光光度计等操作技能。

采用大连微瑞虚拟仿真实验平台的考试模块进行分析化学实验在线考试。该平台采用java语言开发，B/S架构，MySQL数据库，可在Windows、Linux、Unix等操作系统上运行。

在线考试安排在实验课教学结束后数周内完成。考试前主考教师从试题库中随机抽取试题生成试卷，学生按时进入机房进行考试，输入学号后进入考试答题页面。为防止学生作弊，在试卷设置中设定试题乱序排列、选项乱序排列，可使同一套试题、不同计算机终端的题序不同、选择题的选项顺序不同。学生完成答题后，点击提交按钮提交答卷。若在规定的考试时间内未上传答卷，考试系统将终止考试并自动提交答卷。考试完成后，客观题由考试系统自动阅卷并生成考试成绩，主观题需人工阅卷。在线考试流程如图1所示。

图1 在线考试流程

3.3 在线考试实践效果

我院从2019年开始，分析化学实验考试采用在线考试的方式进行，替代以前的笔试方式。考试题量为50题，考试时间设定为25分钟。

选取2018级化学专业111名学生的线上考试成绩和平时成绩进行对比，成绩区分度按下式计算[13]：

D= (27%高分组平均分 - 27%低分组平均分)/最高分

线上考试成绩分布如图2所示，平均分70.2，标准差10.3。成绩接近正态分布，成绩区分度0.29。

图2 考试成绩分布图

图3为平时实验成绩分布图，均分为87.8，标准差6.5。平时实验成绩总体偏高，成绩区分度0.09，明显偏低。

图3 平时实验成绩分布图

将考试成绩和平时实验成绩分别按0.3、0.7的统计权重计算综合成绩，均分为83.0，标准差6.02。

考试成绩主要反映学生本课程的学习结果，平时实验成绩主要反映学生的实验过程情况，两者均具有一定的局限性。综合成绩能更全面、真实地反映学生本课程的学习效果。

分析化学实验在线考试，有效克服了传统实验考试存在的弊端，突破了考试场地、考试时间的制约，考试过程大大简化、效率明显提高，师生均乐于接受。

4 结语

互联网信息化技术的广泛普及，为分析化学实验在线考试取代传统实验考试模式提供了十分便利的条件。为保障在线考试的顺利进行，首先必须进行高质量的试题库建设，其次应根据实际情况，选择适当的在线考试平台。在线考试可以选择在计算机终端进行，也可以选择在手机端进行。前者需要专门的机房，但便于监考；后者考试更加便利，但一定要做好监考的组织安排。

通过在线考试的实践，发现在线考试平台还存在以下不足，如果能得到改进和完善，将有助于在线考试的推广和普及：(1) 自动阅卷方面，目前仅能对选择题和判断题进行自动阅卷，填空题的阅卷错判率较高；(2) 在输入试题时，在线考试系统还不能完全识别公式编辑器编辑的公式以及上、下标等；(3) 简答题、计算题、实验设计题等主观题，答题时需要在终端输入答案，但涉及到符号、公式等的输入时，由于在线考试平台提供的工具有限，答题极为不便，只能采用手写后拍照上传的方式答题。