大學物理網絡自測題庫的建設和使用

吳兆豐　孫厚謙

(鹽城工學院數理學院，江蘇 鹽城　224051)

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大學物理網絡自測題庫的建設和使用

吳兆豐孫厚謙

(鹽城工學院數理學院，江蘇 鹽城224051)

針對應用型本科院校工科學生學習大學物理課程的現狀，筆者設計并建設了大學物理網絡自測題庫.題庫的建設緊扣我校應用型本科人才的培養目標，結合我校物理課程教學現狀和多年來我校物理試卷庫建設與使用情況，選編了一千余道單項選擇題，覆蓋了我校大學物理教學要求中的所有知識點.試用情況表明該套題庫配合自行設計的網絡自測系統較好地克服了學生課后自測容易出現的抄襲現象，提高了學生課后自主學習的積極性和自主學習的能力.

網絡自測；應用型本科；大學物理題庫

大學物理是工科各專業不可缺少的重要基礎課程，對后續專業課程的學習和提高學生綜合素質具有積極而深遠的影響[1].然而，大學物理課程內容繁雜、課時緊張等特點使得很多學生覺得學習較難.在應用型本科院校中，學生對大學物理課程的畏難情緒往往導致學習積極性不高、課后作業敷衍，形成惡性循環.如何調動學生學習物理的積極性、主動性以及讓任課老師及時了解到同學們學習的情況一直是我校大學物理課程組的主要教研課題.

針對上述現象并結合我校實際情況，我們設計開發了大學物理網絡自測系統以提高課程的教學效果.本文系統地介紹了我校近年來對大學物理網絡自測系統中題庫建設的成果和實際使用的經驗.

1　大學物理網絡自測題庫的建設

1.1自測題庫的建設

題庫是大學物理在線自測系統的核心.圍繞我校應用型本科人才的培養目標，幾年來，我們從以下幾個方面進行了題庫建設.

(1) 覆蓋的知識點

目前我校大學物理有96學時、80學時和64學時3種.題庫覆蓋96學時的教學要求所涉及的知識點，其他學時的題庫作為96學時的子集.知識點選擇的依據是國家物理教學指導委員會制定的《理工科類大學物理課程教學基本要求》[2](下稱《基本要求》)和我校應用型本科人才的培養目標，并結合我校物理課程教學現狀和多年來我校物理試卷庫建設與使用情況.《基本要求》將大學物理的主要內容分為力學、振動與波、熱學、電磁學、光學、狹義相對論基礎和量子物理基礎等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.我們根據知識點在課程相關領域中的地位、所包含的基本內容、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　我校大學物理各篇章學時及其在題庫中的題目數

注：因學時限制，狹義相對論基礎部分和光學部分的幾何光學內容未講授.

(2) 題目的選編

題目來源主要參照我校編寫的教材[3]與指導書[4]，并參考了國內、外大量的教材和指導書，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，即相關的基本概念、原理、公式與相應的基本計算.例如，對剛體轉動定律這一知識點，相關的基本概念是力矩、轉動慣量和角加速度；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的規律；公式即為定律的數學表示，計算首先為剛體轉動慣量、力矩的計算與方向的決定；還有應用于常見剛體或物體組的運動等.在教材中，在新內容的引入、原理的推演與說明、實驗現象的介紹等，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知識點的掌握有至關重要的作用，我們也特別注意利用這類圖形編寫題目.經過幾年的建設，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難度，如用多項選擇題，則無論是題目編寫，還是系統程序的開發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，曾聽過其他學校關于自測系統建設的經驗，如清華大學物理系的介紹.他們將填空題在線自測的實現，作為一項科研課題來進行研究，目前也僅能實現數值型填空題.因此多年來國家的多種標準化考試都采用選擇題形式.更重要的是我們建設題庫的目的在于幫助所有學生完成基本的學習任務，考慮到應用型本科學生的物理基礎，單項選擇題應該說是更合適的.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自測系統的功用

著眼于緊密地與教學實際過程相結合，自測系統提供了如下兩種功能.

(1) 與教學同步的測試練習

一是教師在課堂與教學進度同步地進行隨機組卷，學生在手機上完成后成績立即匯總到教師界面；二是學生每章可進行3次課后自測，測試完成后系統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.同步的測試練習可以立竿見影地測試課堂教學效果.

(2) 每篇3次在線自測考試

我校工科大學物理課程內容分為5篇：力學、電磁學、熱力學、振動與波動和量子物理基礎, 每篇內容平均達到近200道試題.學生進行在線自測時，用各自賬號登陸后由自測系統隨機抽取試題.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，課后網絡自測的過程中學生之間很難互相抄襲，能夠有效地促進他們及時自主復習所學知識.

2　大學物理網絡自測題庫的使用情況

我校大學物理網絡自測系統從2014年開始投入使用.2015年春學期在4個本科班級中開展試點使用，參與試點學生人數120人.另有31個班級和試點班級學時相同，由于我校各專業入學分數線相差很小，因此這些班級可以作為觀察試點效果的參照班級，參照學生人數1028人.實驗班級和參照班級對于平時課后作業的要求基本相同，均為每學期60道計算題左右.試用過程中，老師在完成各篇教學內容后，要求學生及時在課后上網完成相應內容的在線測試，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，學生提交后系統立即評分并顯示正確答案和解題過程.根據學生的反饋，在完成在線測試時雖有相互間的討論，但抄襲現象很少，因為周邊同學的試題基本是不相同的.這些反饋說明網絡自測系統能夠有效地促進學生對學習內容的及時復習、遏制在傳統課后作業中存在的抄襲現象.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班級學風等多種因素的影響，但試點結果仍可以在一定程度上說明大學物理網絡自測系統的使用對學生的學習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絡自測系統題庫.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生，供復習使用.

圖1　使用大學物理網絡自測系統的試點班級和參照班級期末考試成績對比

為了進一步了解學生的期末考試卷面成績和平時在線考試成績的關系，我們對試點班級120名學生的成績進行了統計樣本相關分析，圖2給出了學生期末考試卷面成績和平時在線考試成績的相關圖.其相互關系可由相關系數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.計算結果顯示學生期末考試卷面成績與平時在線考試成績的相關系數為r=0.297，表明兩者之間存在一定線性正相關關系.進一步的分析表明其相關關系可以用一元線性回歸關系描述

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，其對應的條件期望回歸線也在圖2中給出.這些統計結果表明學生期末考試卷面成績和平時的在線考試成績存在較大關聯，同時也表明在線考試成績基本反映了學生平時的學習狀況，進一步說明學生在課后自主完成在線考試的過程中沒有出現太多的抄襲現象，符合我們設計在線自測系統的初衷.

圖2　學生期末考試卷面成績與平時在線考試成績的相關圖

3　結語

經過多年積累，我校初步建立了一套面向應用型本科院校工科學生的大學物理網絡自測題庫.從試用的情況來看，該套題庫設計合理，能夠有效地遏制抄襲現象，促進學生在課后對大學物理課程的自主學習.同時，教師也能通過登錄網絡自測系統非常方便地了解學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，大學物理網絡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和題庫進

一步優化，更好地促進師生教與學的活力，為提高我校大學物理教學水平更好地服務.

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

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

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

[4]孫厚謙.大學物理學習指導與習題[M].長沙：湖南師范大學出版社,2014.

[5]賈俊平.統計學基礎[M].北京：中國人民大學出版社, 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

國家自然科學基金(11204266).

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

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