基于创新型人才培养的大学物理实验报告评判体系

刘红艳　任树锋　王磊　李玉山

［摘 要］文章基于教育教学的客观规律和互联网信息化技术手段，根据大学物理实验课程的培养要求和教学目标，构建针对不同实验项目的大学物理实验报告标准化、智能化评判体系，通过网络实现实验报告评判，满足了新形势下社会对创新型人才培养的需求。在校内推广应用的实践表明，该体系能够有效地提高大学生的科技论文写作及综合创新能力。

［关键词］创新型人才；大学物理实验报告；评判体系

［中图分类号］ G521；G655 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）01-0133-03

大学物理实验课程是高校人才培养中的一个重要组成部分，它主要涵盖了基础物理中的力学、电学、热学、电磁学、光学、近代物理等相关实验内容，是面向理工科学生开设的基础性、研究性、实践性课程。针对该课程特点，结合学生基本知识、实践技能培养目标的要求，采用合理、可行的课程考评方式是教学改革工作中的重要环节。同时，大学物理实验课程分类指导与教学质量评价方式的研究也是教育部大学物理实验课程教学指导委员会计划重点开展的工作之一，其重要性引起了各个高校的重视。

大学物理实验报告是反映学生实验课程内容掌握情况以及实验能力的重要教学环节，也是学生综合成绩的重要评判标准。但是，实验报告批改量太大，完全靠人工批改，难以细致、全面、有效地进行。从菏泽学院（以下简称“我校”）实验报告评判的整体情况来看，评判质量差别较大，许多需要学生改正的问题没有指出，学生也未能充分地反馈信息，使得实验教学质量难以控制和提高[1]。调研发现，目前国内高校由于开设的实验项目各有侧重，还没有形成完整、系统的大学物理实验报告评判体系。因此，研究如何积极引导学生对大学物理实验报告投入更多的时间和精力，构建合理的大学物理实验报告标准化评判体系这一问题，具有重要意义。

一、大学物理实验报告存在的问题

大学物理实验报告是考核学生大学物理实验质量的最后一个环节，它的评价体系和机制严重影响着学生学习大学物理实验的热情。调研发现[2-4]，国内大多数高校大学物理实验课程的设置存在以下四个方面的问题。

（一）大学物理实验内容多，学生无法在课堂上消化实验教学的全部内容

大学物理实验课程具有内容丰富、实验条件复杂、综合性强等特点，学生在短短的一节实验课上很难在完成实验任务的同时消化所有的教学内容。而且，由于教师只重视实验报告的书写，不关注实验中的具体细节和过程，师生之间缺乏有效沟通，忽略了对学生动手能力和科学素养的培养。对学生而言，其在实验过程中难以获得真实的实验感悟，更不用说发现新的实验现象了。这与科学实验的精神相违背。

（二）面向的学生人数、专业较多，实验师资严重不足

由于小班制的要求，每节实验课面向的学生不超过20名，单人单机，这样需要的授课教师人数较多，因此多数高校要求在读研究生参与授课，使得实验教学师资队伍的实验教学专业水平差别较大。因为不用担心教学质量评价的影响，部分在读研究生教师可能会存在应付差事的心理，把上实验课当成走过场，只是为了完成学校安排的教学任务而已。同时，学校也缺乏对在读研究生担任实验教师的教学质量考核和约束机制，这必将导致大学物理实验教学质量的大幅下滑。更为严重的是，由于师资极度匮乏，为了解燃眉之急，非物理科班出身的在读研究生也可能被安排担任大学物理实验教师。

（三）实验教学质量的评估没有客观和一致的标准，评定缺乏科学性

实验课程的考核包括平时实验、实验报告、期末实验操作与笔试多个环节，不能通过统一的一份实验报告来考核全体学生对实验课程的掌握情况。实验报告的评判随意性很大，缺乏规范的评判标准，完全由教师自己掌握。各个实验班级之间、不同的教师之间的评价标准很不一致。评判体系的差异会造成不同教师所带学生的学习成绩差异较大，评定不科学，这使得学生对考试成绩难以信服，严重挫伤了学生的学习积极性，进而影响了实验教学的效果。因此，非常有必要尽快制定出科学有效、可操作性强的评判体系。

（四）实验报告模式化严重，区分度不够，难以反映学生的真实学习水平

实验报告是反映学生实验课程内容掌握情况以及实验能力的重要教学环节，但实验报告批改量太大，若完全靠人工批改，难以细致、全面、有效地进行。从实验报告评判的整体情况来看，评判质量差别较大，许多需要学生改正的问题没有被指出，学生未能充分地反馈信息。一方面，教师短时间内很难评判每一名學生实验数据的可靠性，特别是实验数据处理和误差估算，因此很多教学要求并不能真正落实。另一方面，部分学生存在侥幸心理，将别的同学的实验数据只进行稍微修改就变成自己的测量数据。这必将导致大量雷同的实验报告出现，使得大部分学生的实验成绩没有明显的差别。教师在短时间内很难判断出实验数据的“原始版本”，也就很难给出合理的成绩，久而久之，很多学生纷纷效仿，必将导致更多雷同的实验报告出现，造成恶性循环。

为了切实反映我校大学物理实验教学的质量，我们以物理与电子工程学院作为改革试点，通过不记名的方式发放并回收200份调查问卷，总结出我校大学物理实验报告存在的问题，具体如下：（1）超过60%的学生反映实验报告模板单一，知识与讲义雷同率高，与其说是写实验报告还不如说是抄袭讲义，而且学生之间实验报告相互抄袭现象尤其严重。（2）超过50%的学生反映实验报告分数评定不合理，教师仅仅以书写内容是否完整、是否符合学校模板为依据。（3）超过40%的学生反映书写实验报告过于浪费时间，而且写完之后没有任何收获，实验内容很容易遗忘。

针对以上问题，我们积极转变思想，将实验教学的指导思想由教学型转变为探究型，开始以实验报告为抓手，在注重对学生基本技能培养的基础上，更加注重对学生创新能力的培养。同时，通过此次问卷调查，我们还收到了很多学生的合理化建议，诸如要求教师改革实验报告的内容和形式，通过制订更加合理、有效的措施和方法进一步规范实验成绩等。

二、改革的具体策略和成效

要建立大学物理实验课程最合适的考评制度，必须制定出最合理、最可行的详细实施办法及实施方案，以实现对实践课程的多样化考评。我们在各专业开设的大学物理实验课程中分别针对学生知识能力水平及各课程特点，尝试并实施各具特色的实验成绩评价体系。提出几种期末考核方式及实施办法，在各课程期末考评中分别采取不同的考核方式进行实践，通过经验总结制定出较为完善的大学物理实验课程学生实验成绩考评制度。

（一）充分调动学生的主观能动性，注重培养学生的动手能力和科学实验能力

课前要求学生通过广泛查阅文献资料，能够自行阅读与钻研实验教材和资料，掌握实验原理及方法，做好实验前的准备工作。课中要求学生能够借助教材或仪器说明书，正确使用常用仪器及辅助设备，独立完成实验内容，逐步形成自主实验的基本能力。课下要求学生能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识对实验结果进行分析、判断、归纳与整合，掌握通过实验进行物理现象和物理规律研究的基本方法，具有初步的分析与研究科学问题的能力。掌握科学与生产生活实践中普遍使用的数据处理与分析方法，建立误差与不确定度等概念，借助误差分析理论正确记录和处理实验数据，绘制曲线，分析说明实验结果，撰写合格的实验报告，逐步培养科学技术报告和科学论文的写作能力，为下一步的研究生阶段学习打好科研基础。同时，还要求学生能够在实验中发现问题、分析问题并学习解决问题的科学方法，逐步提高综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力；能够完成符合规范要求的设计性、综合性内容的实验，进行初步的具有研究性或创意性内容的实验，逐步培养创新能力。

（二）对大学物理实验课程所涉及的各个实验项目进行分析，对不同类型的实验项目提出不同标准的评价策略

一是要注重目前科研领域和测量技术领域的最新实验数据处理与测量结果表示的规范性，根据规范制定一套标准的实验数据处理和测量结果标准算法与标准化评价方案，从根本上解决目前我校大学物理实验评价标准不一，难以对全体学生给出客观、公平、公正的实验成绩，评价结果不能有效促进学生的学习能力和创新能力的提高等问题。二是要切实重视实验报告在大学物理实验课程中的重要作用。众所周知，实验报告是学生展现其创造性思维的重要载体，实验报告中关于实验结果的分析讨论和实验结论两个部分是非常个性化的内容，对这两个部分内容的评定还需要实验教师的主观判定。要求教师主要从实验目的、实验原理、实验操作、实验数据处理、实验分析讨论与实验结论5个部分分别进行判定。实验目的与实验原理这两个部分将限制字数（100字以内），要求学生对实验原理进行简单概括即可，从而锻炼学生的概括总结能力，绝对不允许学生照抄实验教材或者实验讲义的内容。实验操作部分，要求学生将实验实际操作过程用文字比较详细、客观地表述出来，锻炼学生文字表达的逻辑性、细致性、准确性。实验数据处理部分将是实验教师要重点考查的内容。鉴于这一部分的重要性，我们对大学物理实验课程所涉及的8个实验项目进行了逐一分析，对不同类型的实验项目也提出了不同的评价策略。依据《科研领域和测量技术领域的最新实验数据处理与测量结果表示规范》系列文件的内容，对基础性（验证性）、综合性、设计性（研究性）和应用性实验分别制定了实验数据处理和测量结果标准算法与标准化评价方案。实验分析讨论与实驗结论部分，要求学生对数据处理的结果以及实验中观察到的现象进行较充分的讨论，规定讨论部分要有一定的文字篇幅，并希望学生在这部分能够展现出他们的个性化视角和观点。

（三）制定针对各个具体实验项目的智能评判计算方法

根据我校制定的教学大纲，我们将我校开设的8个大学物理实验项目分为基础性（验证性）实验、综合性实验、设计性（研究性）实验和应用性实验4个类型，在具体实验项目的选题上又涵盖了力学、热学、电磁学、光学和近代物理实验5个部分。8个大学物理实验项目做到了既注重基础又重视先进技术；既包含了训练学生基础物理实验思想、物理实验方法、物理实验技能的经典实验，又包含了与现代物理技术应用密切结合的课题。大学物理实验的数据处理方法则包含了直接测量量误差处理的方法、间接测量量误差处理的方法、逐差法、最小二乘法等多种算法，而每个实验项目在数据处理过程中具体使用这些方法时也存在着较大的差异，并不能够直接套用现成的公式和结论。我们根据目前国家颁布的《科研领域和测量技术领域的最新实验数据处理与测量结果表示规范》等系列文件，对8个实验项目都制定了相应的成绩评判计算方法，并评估每个实验项目中各计算步骤的给分点的合理分布区间，以及客观评价部分与主观评价部分评分的合理分配，力争做到公平、公正、公开、可靠[5]。

（四）充分发挥信息化技术和实验平台的作用，将信息化技术引入大学物理实验报告的评判中，实现对实验报告的标准化智能评判

针对大学物理实验课程本身的特点与每个具体实验项目的特点，以及本项目所研究的标准化评价方案，对智能评判系统的智能评价方式与评价点进行研究，使智能评判系统可以有效、客观地体现每个具体实验项目和实验课程整体的教学意图与要求。智能评判系统的算法内嵌于实验报告智能评判软件中，不向学生和教师开放，可以客观地对学生的学习质量和教学人员的教学质量进行评判，解决了目前实验报告评判中存在的问题，提高了学生的学习质量，也促使实验教学人员提高教学质量[6]。每学期都针对学生和教师的反馈意见对系统进行进一步的完善和软件升级，最终形成了稳定性和可靠性较强的大学物理实验报告智能化评判系统。在上一个学年，我们已经将该系统在校内的大学物理实验教学课程中进行了推广使用，从目前教师和学生反馈的结果来看，大家对其的认可度还是比较高的，也都表示会积极支持其进一步的推广使用。

（五）扩大教师自主权，允许设置额外加分项目，利用各类竞赛调动学生的积极性，提高实验室利用率

要充分发挥各类学科竞赛在培养学生创新能力方面的引领作用，将学生吸引到实验室中，鼓励学生在实验室独立完成竞赛作品，提高仪器使用率。鼓励学生利用实验设备完成科技论文，在不同级别的期刊发表均有不同的加分。在国家级竞赛中获一等奖、在国家级期刊发表论文或获得国家专利的可以获得额外20分的加分，获二等奖或论文署名为第二作者的加15分，获三等奖或论文署名为第三作者的加10分。其他省级竞赛或省级期刊减半，即一等奖10分，二等奖7分，三等奖5分，校级一、二、三等奖分别获4分、3分、2分。学生只要积极参加，即使没有获奖也可以获得1分或者0.5分的参与分。鼓励实验教师根据自己所带实验项目的特点，自行设置学生感兴趣的各类竞赛、学术沙龙。这一系列措施有效地调动了学生进入实验室的积极性，提高了学生的动手能力和科技创新能力。相关数据表明，近几年物理与电子工程学院获得额外加分的学生占到学生总人数的10%以上。

三、结论

我们结合多年的实验课程考核经验，针对目前大学物理实验课程研究性教学改革建设的实施情况，经过几年的努力和实践，最终形成了一套适合我校的大学物理实验报告标准化评判体系和基于网络的实验报告智能化评判系统。该体系切实提高了教学质量，显示出了实验课程的实践性和系列课程的基础性、渐进性，实现了对学生科学实践技能与综合科学素养的全方位考核，这对于创新型人才的培养具有重要意义。该系统的扩展性和推广性很强，通过进一步修改、完善后可以面向全国同类高校大学物理实验教学进行推广使用。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 敬晓丹，李久会，袁泉.大学物理实验报告改革探索[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2018，1233（1）：51-52.

[2] 凌向虎，杨长铭，江西，等.大学物理实验报告的缺弊及改革探讨[J].物理与工程，2000，10（6）：52-55.

[3] 张培峰，崔燕岭.大学物理实验报告的探索与改革[J].实验室科学，2013，16（4）：206-208.

[4] 汤国富，曹旭乐，罗勇，等.大学物理实验研究型实验报告的设计与实践[J].物理与工程，2016，26（2）：57-61.

[5] 马登学，夏其英，梁士明，等.基于创新能力培养的高分子物理实验学生学习评价改革实践与研究[J].高教学刊，2020（3）：47-49.

[6] 白洪亮，周汉杰，惠煌，等.一种在线通用物理实验报告系统的设计与实现[J].实验室研究与探索，2019，38（12）：169-172.

［责任编辑：刘凤华］