于文波

(沈陽工程學(xué)院電氣工程系，遼寧沈陽110136)

隨著高校不斷深化教育體制和人才培養(yǎng)模式改革，按大類招生、分流培養(yǎng)已成為高校教育體制改革的熱點?！半姽嶒灐弊鰹楣た票匦薜膶I(yè)基礎(chǔ)課程之一，也要適應(yīng)新的人才選拔模式，構(gòu)建多功能、開放型實驗教學(xué)大平臺，使學(xué)生都能做到跨學(xué)科、跨專業(yè)自主選擇“電工實驗”的實驗內(nèi)容和時間，其考試時間也可按教學(xué)安排自行選定，考試內(nèi)容也要滿足不同專業(yè)的教學(xué)大綱要求。同一時間進行考試的可以選擇不同難易成度的試題，而不是千篇一律。但目前實驗課程考核方式改革還遠遠落后于教學(xué)改革，因此“電工實驗”考試改革勢在必行。

一、“電工實驗”課程考試存在的問題及改革的必要性

1.存在的問題

“電工實驗”是工科院校學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，因而它涉及的學(xué)生多，專業(yè)覆蓋面廣，教師實驗教學(xué)工作量大。以往在“電工實驗”考試過程中存在偷看接線、數(shù)據(jù)抄襲和考試題型單一等問題，一些學(xué)生因投機取巧而得到了較高的成績，這嚴重影響了誠實學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動性。傳統(tǒng)的考試形式打擊了學(xué)生參與實驗的熱情，致使整體實驗教學(xué)效果越來越差，學(xué)生實踐技能的改善也受到了影響。

2.改革的必要性

考試是學(xué)校教學(xué)工作的重要環(huán)節(jié)，是評價和改進教學(xué)質(zhì)量的重要手段，在教學(xué)過程中合理組織考試能有效地了解和考查教學(xué)效果，有助于學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度，加強學(xué)風(fēng)建設(shè)，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

3“電工實驗”考試改革應(yīng)用的前景

沈陽工程學(xué)院電工實驗室每年承擔(dān)著大約20多個班級700多名學(xué)生的單列實驗課程，需要進行獨立的考核，還有40多個班級的課中課實驗。受現(xiàn)有實驗臺數(shù)限制，每次只能開一個班級的實驗，故工作任務(wù)相當(dāng)繁重?！半姽嶒灐笨荚嚫母锶裟軐θ合嚓P(guān)專業(yè)的學(xué)生試行，不僅能夠豐富“電工實驗”的考試手段，提高實驗教學(xué)的水準，而且可以提高考試過程的客觀、公正性，能夠激發(fā)學(xué)生對電工實驗的興趣，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，進而達到培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力，促進學(xué)生個性化學(xué)習(xí)以及增強創(chuàng)造性思維的目的。通過考試改革可以滿足對實驗教學(xué)大綱進行隨時調(diào)整的要求，批卷可采用自動閱卷與人工閱卷相結(jié)合的方式，這樣可以大幅度地減輕教師的工作負擔(dān)。改革后的考試試題對每名學(xué)生是唯一的，這樣也可減輕教師監(jiān)考的工作量，使教師有更多的時間用以提高教學(xué)質(zhì)量。

二、“電工實驗”考試方法改革的策略

1.基于LabVIEW的虛擬儀器開發(fā)平臺

LabVIEW(laboratory virtual instrument engineering)是由美國國家儀器公司(NI)推出的一種基于圖形編程語言(G語言)的開發(fā)環(huán)境，它具有十分強大的功能，已成為目前最重要的軟件開發(fā)環(huán)境。它主要用于儀器控制和數(shù)據(jù)的采集、分析、顯示，以及過程監(jiān)控和自動測試等領(lǐng)域。LabVIEW 具有控制 RS232、PXI、VXI、GPIB等各類接口通信模塊進行通信的組件，通過各種與之相對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集卡就可以構(gòu)成實際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；贚abVIEW設(shè)計開發(fā)出的虛擬儀器，不僅具有強大的數(shù)據(jù)運算和處理功能，而且儀器界面也可以做得非常友好和美觀，能夠集信號發(fā)送、數(shù)據(jù)采集、波形顯示、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果輸出等多種功能于一體，因而可采用LabVIEW完成“電工實驗”考試管理系統(tǒng)中的“實踐操作考試”部分的實時數(shù)據(jù)采集測量系統(tǒng)。

2.考核方式、方法改革方案設(shè)計與研究

“電工實驗”課程具有“實踐應(yīng)用性”較強的特點，其考核形式也不應(yīng)等同于理論教學(xué)的紙質(zhì)試卷的考試方法，而應(yīng)當(dāng)探索一條新的適用于實踐教學(xué)的考試模式。通過對電工實驗過程的分析，以及實驗設(shè)備和相關(guān)軟件特點的研究，利用現(xiàn)代科技條件并充分挖掘現(xiàn)有儀器設(shè)備的潛力，開發(fā)一套基于虛擬儀器研制的“電工實驗”考試管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用LabVIEW軟件進行開發(fā)，它將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺與電工實驗教學(xué)有效地結(jié)合，豐富了學(xué)院“電工實驗”課程的考試手段，有效彌補了傳統(tǒng)考試的不足。改革后的實驗數(shù)據(jù)只能在實驗中實時采集，無法自行輸入，保證了實驗考核結(jié)果的客觀真實性。

3.考核過程研究

依據(jù)“電工實驗”考試管理系統(tǒng)的基本需求確定了如圖1所示的系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖，根據(jù)管理系統(tǒng)要實現(xiàn)的系統(tǒng)管理、試卷管理和考試管理三大功能，設(shè)計出了如圖2所示的系統(tǒng)用例圖。學(xué)生注冊登錄“電工實驗”考試管理系統(tǒng)后，隨機生成客觀題和主觀題組合成的考試試卷，考試時間可以自行設(shè)定且系統(tǒng)會自動控制結(jié)束時間，考試的數(shù)據(jù)能夠自動存儲且生成備份。考生完成考試后，所交試卷系統(tǒng)會自動保存，客觀題系統(tǒng)會自動評分給出成績，主觀題需要教師評閱給出成績后再錄入系統(tǒng)。“電工實驗”課程含有實踐操作考核，在考試過程中教師必須不斷巡視，對學(xué)生在考試時遇到的設(shè)備故障、參數(shù)問題等一些突發(fā)狀況做出相應(yīng)的處理，對考生電路連接錯誤及設(shè)備使用錯誤等進行記錄。若有作弊的學(xué)生，可根據(jù)具體情節(jié)的輕重可給予警告或者通過系統(tǒng)進行強制交卷措施。考試過程中若出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊故障、電源斷電等異常狀況，要采取適當(dāng)延長考試時間或者暫停考試等處理手段。整個考試過程要進行實時監(jiān)控，方便教師和學(xué)生進行溝通和管理。整個考試過程可以充分發(fā)揮實驗設(shè)備的功能，豐富實驗教學(xué)內(nèi)容，改進實驗方法，進而提高實驗效益和實驗質(zhì)量。

圖1 電工實驗考試管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

圖2 電工實驗考試管理系統(tǒng)用例

4.考核試卷庫建設(shè)

“電工實驗”試卷主要包括客觀題和主觀題兩大部分，其中客觀題占30%，主觀題占70%?？陀^題包括單項選擇題和判斷題，主要考核學(xué)生對實驗基本知識的掌握情況，客觀題有標準答案，在閱卷、評分時可以避免人為主觀因素的干擾，可以通過系統(tǒng)自動閱卷，提高了閱卷效率，減輕了教師的工作量。主觀題是對實際操作能力的考核，主要考核學(xué)生對實驗項目原理的理解與電路原理圖設(shè)計;實際電路連接是否正確;能否正確地使用電子儀器儀表;實驗電路調(diào)試及實驗結(jié)果是否正確，以及實驗數(shù)據(jù)記錄與整理，它是對一個完整的獨立操作實驗過程的考核。此類試題主要考查考生的思維創(chuàng)新能力，但它的評分需要人工輔助完成。

“電工實驗”考試管理系統(tǒng)可以對試卷庫進行維護和管理，系統(tǒng)中的試卷庫內(nèi)容可以隨時更新和調(diào)整。試卷中的客觀題對知識點的考察應(yīng)盡量豐富;主觀題設(shè)計依據(jù)不同學(xué)科專業(yè)的教學(xué)大綱，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置不同的實操試題，這樣可以更好地滿足實驗教學(xué)大綱調(diào)整的要求，還能夠滿足電工實驗的實際操作考核參數(shù)多樣性的要求，保證學(xué)生的考核難度一致。并且設(shè)計時還應(yīng)當(dāng)多考慮些能夠拓展課堂教學(xué)內(nèi)容的試題，使每名學(xué)生的考試內(nèi)容都各不相同，這樣既能豐富實驗考試內(nèi)容，又能使理論與實踐的結(jié)合更加緊密，有助于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。拓展性試題設(shè)計了實驗指導(dǎo)書外的實踐考核項目，使實踐教學(xué)內(nèi)容得到補充、完善和提高。這樣的題庫既能達到考核學(xué)生學(xué)習(xí)能力的目的，也可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強學(xué)生自主實踐和創(chuàng)新的能力。

三、電工實驗考試改革的具體實施

圖3 “電工實驗”考試單選題界面

圖4 “電工實驗”考試判斷題界面

(1)改革后的考試管理系統(tǒng)的應(yīng)用。學(xué)生登錄“電工實驗”考試管理系統(tǒng)后，系統(tǒng)會給學(xué)生自動分配一套考試試卷。單選題答題界面如圖3所示;單擊圖3界面中的“判斷題”按鈕可進入如圖4所示的判斷題答題界面;單擊圖3界面中的“實踐操作題”按鈕可進入如圖5所示操作題答題界面，單擊圖5界面下方的“進入實踐操作界面”按鈕即可打開利用LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡開發(fā)的如圖6所示的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面，系統(tǒng)抽取了“疊加定理驗證”實踐操作考題，根據(jù)實操題目中的具體要求、提示、實驗電路參考圖、實驗項目及數(shù)據(jù)表格等內(nèi)容進行連接電路，如圖7所示，對連接好的實物電路進行測量，將測量數(shù)據(jù)實時采集到圖6所示電腦數(shù)據(jù)表格中，實踐操作數(shù)據(jù)自動保存到數(shù)據(jù)庫中。試卷中的3項內(nèi)容都完成后即可交卷完成考試，若有未完成的題目即交卷，系統(tǒng)將彈出“試卷中有未答完試題，是否確定交卷?”的提示框，選擇“否”繼續(xù)答卷，選擇“是”交卷完成考試。

圖5 “電工實驗”考試實操題界面

圖6 疊加定理驗證實時測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面

圖7 疊加定理考試實際連接電路

(2)改革后的考試效果分析。通過在學(xué)院發(fā)電本、自本等相關(guān)專業(yè)班級試點應(yīng)用這套考試軟件系統(tǒng)，并與采用傳統(tǒng)考試方法的班級進行對比，結(jié)果表明，該考試軟件的應(yīng)用充分利用了實驗室的電腦資源，使學(xué)院的設(shè)備利用率達到最大化;改革后的考試，可以更好地滿足實驗教學(xué)大綱調(diào)整的要求，還能滿足電工實驗的實踐操作考核試題參數(shù)多樣性的要求，保證學(xué)生的考核難度一致;可以克服傳統(tǒng)考試試題一致而產(chǎn)生的抄襲的弊端。電工實驗課程開始時就對每一名學(xué)生傳達考試題目的獨立唯一性以及實驗數(shù)據(jù)需要實時采集的考試思想，這就從源頭上使學(xué)生杜絕了想作弊、投機取巧獲取好成績的可能性，因此在學(xué)生實驗學(xué)習(xí)過程中就減少了依賴別人的心理，課堂就會加強注意力，學(xué)習(xí)態(tài)度更加端正，考試前也會認真復(fù)習(xí)，充分準備，考核效果良好。由于考試的公正公平性得到了學(xué)生的認可，真正考核了學(xué)生課程學(xué)習(xí)的綜合能力，這就有利于提高班級的學(xué)風(fēng)，對學(xué)院的教學(xué)改革有一定的促進作用。

(3)學(xué)生反饋。利用“電工實驗”考試管理系統(tǒng)完成考試的學(xué)生普遍認為，這種考試形式很好，可以避免紙質(zhì)試卷傳抄的可能，保證了考試的公平性，能夠反映學(xué)生的真實水平。由于在考試過程中實時采集數(shù)據(jù)且試題內(nèi)容不同，因此，學(xué)生不得不加強平時的實驗學(xué)習(xí)，學(xué)生動手操作的主動性也隨之增強，實驗效果明顯提高。

“電工實驗”課程考試改革的試點應(yīng)用取得了良好的效果，它真正考核了學(xué)生課程學(xué)習(xí)的綜合能力，該系統(tǒng)可以更好地為教學(xué)服務(wù)，為學(xué)生營造一個公平、公正的考試環(huán)境，能更好地促進學(xué)生對實驗的重視，激發(fā)學(xué)生的實驗熱情。它既為教師和學(xué)生提供了極大的便利，又能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和電工實驗課程教學(xué)質(zhì)量，最大限度地發(fā)揮考核的反饋與激勵導(dǎo)向作用，故該考試方法可以在“電工實驗”所有的班級應(yīng)用。

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