吳兆豐　孫厚謙

(鹽城工學(xué)院數(shù)理學(xué)院，江蘇 鹽城　224051)

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大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫的建設(shè)和使用

吳兆豐孫厚謙

(鹽城工學(xué)院數(shù)理學(xué)院，江蘇 鹽城224051)

針對應(yīng)用型本科院校工科學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理課程的現(xiàn)狀，筆者設(shè)計并建設(shè)了大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫.題庫的建設(shè)緊扣我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合我校物理課程教學(xué)現(xiàn)狀和多年來我校物理試卷庫建設(shè)與使用情況，選編了一千余道單項選擇題，覆蓋了我校大學(xué)物理教學(xué)要求中的所有知識點.試用情況表明該套題庫配合自行設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)較好地克服了學(xué)生課后自測容易出現(xiàn)的抄襲現(xiàn)象，提高了學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)的積極性和自主學(xué)習(xí)的能力.

網(wǎng)絡(luò)自測；應(yīng)用型本科；大學(xué)物理題庫

大學(xué)物理是工科各專業(yè)不可缺少的重要基礎(chǔ)課程，對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和提高學(xué)生綜合素質(zhì)具有積極而深遠(yuǎn)的影響[1].然而，大學(xué)物理課程內(nèi)容繁雜、課時緊張等特點使得很多學(xué)生覺得學(xué)習(xí)較難.在應(yīng)用型本科院校中，學(xué)生對大學(xué)物理課程的畏難情緒往往導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高、課后作業(yè)敷衍，形成惡性循環(huán).如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性、主動性以及讓任課老師及時了解到同學(xué)們學(xué)習(xí)的情況一直是我校大學(xué)物理課程組的主要教研課題.

針對上述現(xiàn)象并結(jié)合我校實際情況，我們設(shè)計開發(fā)了大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)以提高課程的教學(xué)效果.本文系統(tǒng)地介紹了我校近年來對大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)中題庫建設(shè)的成果和實際使用的經(jīng)驗.

1　大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫的建設(shè)

1.1自測題庫的建設(shè)

題庫是大學(xué)物理在線自測系統(tǒng)的核心.圍繞我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，幾年來，我們從以下幾個方面進行了題庫建設(shè).

(1) 覆蓋的知識點

目前我校大學(xué)物理有96學(xué)時、80學(xué)時和64學(xué)時3種.題庫覆蓋96學(xué)時的教學(xué)要求所涉及的知識點，其他學(xué)時的題庫作為96學(xué)時的子集.知識點選擇的依據(jù)是國家物理教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》[2](下稱《基本要求》)和我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合我校物理課程教學(xué)現(xiàn)狀和多年來我校物理試卷庫建設(shè)與使用情況.《基本要求》將大學(xué)物理的主要內(nèi)容分為力學(xué)、振動與波、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、狹義相對論基礎(chǔ)和量子物理基礎(chǔ)等7個部分，其中包括74個A類知識點和37個B類知識點.對A類知識點，除幾何光學(xué)中的4個外，我們的題庫涵蓋了其他所有的70個；對B類知識點，我們的題庫涵蓋了20個.我們根據(jù)知識點在課程相關(guān)領(lǐng)域中的地位、所包含的基本內(nèi)容、難易度等，確定其在題庫中的題量分布比例.具體情況見表1.

表1　我校大學(xué)物理各篇章學(xué)時及其在題庫中的題目數(shù)

注：因?qū)W時限制，狹義相對論基礎(chǔ)部分和光學(xué)部分的幾何光學(xué)內(nèi)容未講授.

(2) 題目的選編

題目來源主要參照我校編寫的教材[3]與指導(dǎo)書[4]，并參考了國內(nèi)、外大量的教材和指導(dǎo)書，同時另外自編了部分題目.題目選編主要圍繞掌握各知識點所需的基本要素，即相關(guān)的基本概念、原理、公式與相應(yīng)的基本計算.例如，對剛體轉(zhuǎn)動定律這一知識點，相關(guān)的基本概念是力矩、轉(zhuǎn)動慣量和角加速度；原理即為定律的語言表述及反映物體互相作用如何改變物體運動狀態(tài)的規(guī)律；公式即為定律的數(shù)學(xué)表示，計算首先為剛體轉(zhuǎn)動慣量、力矩的計算與方向的決定；還有應(yīng)用于常見剛體或物體組的運動等.在教材中，在新內(nèi)容的引入、原理的推演與說明、實驗現(xiàn)象的介紹等，往往要使用一些典型的圖形.對這些圖形的解讀往往對相關(guān)知識點的掌握有至關(guān)重要的作用，我們也特別注意利用這類圖形編寫題目.經(jīng)過幾年的建設(shè)，目前題庫已有1000余道試題.

題庫的題型為單項選擇題.這樣做的目的一方面是為了減少建設(shè)難度，如用多項選擇題，則無論是題目編寫，還是系統(tǒng)程序的開發(fā)都要增加很大的難度.至于填空題，筆者在參加高校研討會時，曾聽過其他學(xué)校關(guān)于自測系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)驗，如清華大學(xué)物理系的介紹.他們將填空題在線自測的實現(xiàn)，作為一項科研課題來進行研究，目前也僅能實現(xiàn)數(shù)值型填空題.因此多年來國家的多種標(biāo)準(zhǔn)化考試都采用選擇題形式.更重要的是我們建設(shè)題庫的目的在于幫助所有學(xué)生完成基本的學(xué)習(xí)任務(wù)，考慮到應(yīng)用型本科學(xué)生的物理基礎(chǔ)，單項選擇題應(yīng)該說是更合適的.題目的難、易度方面，基于同樣的原因，我們以基本題為主，同時進行適當(dāng)拓展與加深，對較難的題目緊跟題干予以提示.

1.2自測系統(tǒng)的功用

著眼于緊密地與教學(xué)實際過程相結(jié)合，自測系統(tǒng)提供了如下兩種功能.

(1) 與教學(xué)同步的測試練習(xí)

一是教師在課堂與教學(xué)進度同步地進行隨機組卷，學(xué)生在手機上完成后成績立即匯總到教師界面；二是學(xué)生每章可進行3次課后自測，測試完成后系統(tǒng)立即自動打分并給出正確答案，較難的題目給予提示或主要的解題步驟.同步的測試練習(xí)可以立竿見影地測試課堂教學(xué)效果.

(2) 每篇3次在線自測考試

我校工科大學(xué)物理課程內(nèi)容分為5篇：力學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)、振動與波動和量子物理基礎(chǔ), 每篇內(nèi)容平均達(dá)到近200道試題.學(xué)生進行在線自測時，用各自賬號登陸后由自測系統(tǒng)隨機抽取試題.以每篇在線自測考試題量10道為例，若有3位同學(xué)一起自測，互相抽到完全相同題目的可能性僅為7.9×10-15，抽到6道相同題目的可能性也僅為7.0×10-7.因此，課后網(wǎng)絡(luò)自測的過程中學(xué)生之間很難互相抄襲，能夠有效地促進他們及時自主復(fù)習(xí)所學(xué)知識.

2　大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫的使用情況

我校大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)從2014年開始投入使用.2015年春學(xué)期在4個本科班級中開展試點使用，參與試點學(xué)生人數(shù)120人.另有31個班級和試點班級學(xué)時相同，由于我校各專業(yè)入學(xué)分?jǐn)?shù)線相差很小，因此這些班級可以作為觀察試點效果的參照班級，參照學(xué)生人數(shù)1028人.實驗班級和參照班級對于平時課后作業(yè)的要求基本相同，均為每學(xué)期60道計算題左右.試用過程中，老師在完成各篇教學(xué)內(nèi)容后，要求學(xué)生及時在課后上網(wǎng)完成相應(yīng)內(nèi)容的在線測試，并將測試成績納入課程總評成績.每篇在線考試的題目為10道，限定時間為40分鐘，學(xué)生提交后系統(tǒng)立即評分并顯示正確答案和解題過程.根據(jù)學(xué)生的反饋，在完成在線測試時雖有相互間的討論，但抄襲現(xiàn)象很少，因為周邊同學(xué)的試題基本是不相同的.這些反饋說明網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)能夠有效地促進學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的及時復(fù)習(xí)、遏制在傳統(tǒng)課后作業(yè)中存在的抄襲現(xiàn)象.從考試情況來看，試點也較為成功，試點班級在期末考試中取得了較好的成績.圖1給出了參與試點的班級和使用同份試卷的參照班級期末考試卷面成績對比，試點班級的卷面成績平均分為71.9分，比參照班級高出超過5分.盡管班級期末考試成績受不同專業(yè)班級學(xué)風(fēng)等多種因素的影響，但試點結(jié)果仍可以在一定程度上說明大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)的使用對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了較好的促進作用.需要說明的是，期末考試試卷中選擇題部分有60%左右的題目來源于網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)題庫.因此，為保證對比的有效性，期末考試前我們將在線自測題庫的題目也提供給參照班學(xué)生，供復(fù)習(xí)使用.

圖1　使用大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)的試點班級和參照班級期末考試成績對比

為了進一步了解學(xué)生的期末考試卷面成績和平時在線考試成績的關(guān)系，我們對試點班級120名學(xué)生的成績進行了統(tǒng)計樣本相關(guān)分析，圖2給出了學(xué)生期末考試卷面成績和平時在線考試成績的相關(guān)圖.其相互關(guān)系可由相關(guān)系數(shù)r判斷[5]：

(1)

式(1)中的x、y分別為在線考試平均成績與期末考試卷面成績.計算結(jié)果顯示學(xué)生期末考試卷面成績與平時在線考試成績的相關(guān)系數(shù)為r=0.297，表明兩者之間存在一定線性正相關(guān)關(guān)系.進一步的分析表明其相關(guān)關(guān)系可以用一元線性回歸關(guān)系描述

y=b0+b1x=11.63+0.593x

(2)

式(2)中的x、y分別為在線考試平均成績與期末考試卷面成績，其對應(yīng)的條件期望回歸線也在圖2中給出.這些統(tǒng)計結(jié)果表明學(xué)生期末考試卷面成績和平時的在線考試成績存在較大關(guān)聯(lián)，同時也表明在線考試成績基本反映了學(xué)生平時的學(xué)習(xí)狀況，進一步說明學(xué)生在課后自主完成在線考試的過程中沒有出現(xiàn)太多的抄襲現(xiàn)象，符合我們設(shè)計在線自測系統(tǒng)的初衷.

圖2　學(xué)生期末考試卷面成績與平時在線考試成績的相關(guān)圖

3　結(jié)語

經(jīng)過多年積累，我校初步建立了一套面向應(yīng)用型本科院校工科學(xué)生的大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫.從試用的情況來看，該套題庫設(shè)計合理，能夠有效地遏制抄襲現(xiàn)象，促進學(xué)生在課后對大學(xué)物理課程的自主學(xué)習(xí).同時，教師也能通過登錄網(wǎng)絡(luò)自測系統(tǒng)非常方便地了解學(xué)生完成在線測試的情況，了解講課的真實效果.在試用過程中，大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫受到了師生的好評.在今后的擴大試點過程中，我們還將對該自測系統(tǒng)和題庫進

一步優(yōu)化，更好地促進師生教與學(xué)的活力，為提高我校大學(xué)物理教學(xué)水平更好地服務(wù).

[1]白璐,吳振森.多層面分層次大學(xué)物理教學(xué)改革[J].物理與工程,2010,20(6):43-50.

[2]理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求(2008 版).北京:高等教育出版社,2008.

[3]孫厚謙,俞曉明,史友進.大學(xué)物理學(xué)[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社,2013.

[4]孫厚謙.大學(xué)物理學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題[M].長沙：湖南師范大學(xué)出版社,2014.

[5]賈俊平.統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：中國人民大學(xué)出版社, 2014.

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THECONSTRUCTIONANDUSEOFANITEMBANKOFANETWORKSELF-TESTSYSTEMFORCOLLEGEPHYSICS

WuZhaofengSunHouqian

(CollegeofMathematicsandPhysics,YanchengInstituteofTechnology,Yancheng,Jiangsu224051)

Inthisstudy,anitembankofanetworkself-testsystemwasdesignedandconstructedtoexploreandunderstandthephysicslearninglevelofengineeringstudentsinapplication-orienteduniversities.Theitembankwasdevelopedcloselyrelatedtothetraininggoalofappliedundergraduatetalentsinourschoolandfacilitatetheself-testofundergraduatestudentsafterclassandtherebycultivatetheirapplicationskills.Combinedwiththepresentsituationofphysicsteachingandtheconstructionofphysicsexaminationlibraryinourschoolformanyyears,uptonow,therearemorethanonethousandmultiplechoicequestionsintheitembank,coveringalloftheknowledgepointsincollegephysicsteachingrequirements.Thetrialuseoftheitembankindicatedthatalongwiththedesignednetworkself-testsystem,theitembankeffectivelyreducedthelikelihoodofstudentstocommitplagiarisminafter-classtests,aswellasimprovedtheirabilitiesandenthusiasmforindependentstudyduringtheirsparetime.

networkself-test;application-orienteduniversities;itembankforcollegephysics

2015-12-20

國家自然科學(xué)基金(11204266).

吳兆豐，男，副教授，主要從事物理教學(xué)與研究，科研方向為凝聚態(tài)物理.wuzhaofeng@126.com

引文格式: 吳兆豐,孫厚謙. 大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)自測題庫的建設(shè)和使用[J]. 物理與工程，2016，26(3)：63-65，70.