本文以本學(xué)期一門理工科大學(xué)物理類課程線上半期考試為例,詳盡分析了以開放性問題為試題、開卷為形式的線上考試的構(gòu)思、設(shè)計和結(jié)果。本次半期考試以"開放"為核心特點,試題設(shè)計取材于生活,立足于課程內(nèi)容,著重考核學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和技能解決實際問題的能力;開卷考試,允許學(xué)生查閱任何資料,也允許學(xué)生之間交流,同時強調(diào)"借鑒"和"抄襲"的區(qū)別,針對抄襲行為采取專門的甄別和懲罰手段;試題沒有標準答案,老師根據(jù)模型正確性、邏輯完整性和是否定量、是否存在抄襲等進行評分。本文意在探尋有別于傳統(tǒng)考試思路的線上考試之道,同時借此探索本科基礎(chǔ)課教學(xué)改革之道。 

【文章來源】：物理與工程. 2020,30(05)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

引導(dǎo)學(xué)生討論“為什么固體晶體的原子可以看成在格點附近做簡諧振動?”

(1) 知識網(wǎng)絡(luò)存在于不同維度。章節(jié)的知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成課程,課程的知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成學(xué)科,學(xué)科之間的知識網(wǎng)絡(luò)又相互滲透交叉,最終形成筆者稱之為“科學(xué)”的體系。在教學(xué)過程中,筆者特別注重引導(dǎo)學(xué)生逐步構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò):學(xué)習(xí)完每一章,筆者會要求學(xué)生根據(jù)自己的理解、以自己喜歡的形式做總結(jié);講課過程中,筆者經(jīng)常討論分析不同章節(jié)、課程甚至學(xué)科之間的聯(lián)系。如圖1所示,在講到簡諧振動的時候,筆者先從勢能函數(shù)、動力學(xué)方程、運動學(xué)方程三個角度分析了簡諧振動并證明了三者的一致性,然后提出一個問題——為什么固體晶體的原子可以看成在格點附近做簡諧振動?隨后,筆者通過與學(xué)生互動討論,共同得出答案——將原子間相互作用勢能在平衡位置附近做泰勒展開,精確到二階,就是一個諧振子勢能,還可以由二階導(dǎo)數(shù)值確定固有頻率。接下來,又提出一個問題——知道了固有頻率有什么用?隨后,引導(dǎo)學(xué)生展開關(guān)于“石英鐘表如何計時”的討論。通過這一系列“提問—討論—講解—擴展”過程,希望學(xué)生不僅能掌握“簡諧振動”這一“知識點”,還能夠輻射出“如何運用數(shù)學(xué)分析物理問題”“如何從理到工”等一系列思考;這些思考對學(xué)生成長的促進作用不會立竿見影,但日積月累,將幫助學(xué)生逐步建立自己的知識網(wǎng)絡(luò)。(2) 除了學(xué)習(xí)知識之外,建立系統(tǒng)的方法論同樣重要。筆者認為,大學(xué)和高中的一大不同之處在于:高中可能更關(guān)注快速解題技巧,大學(xué)則必須建立系統(tǒng)的方法論。以學(xué)生最為熟悉的“質(zhì)點運動的牛頓力學(xué)”為例,大部分學(xué)生都知道“受力分析”在牛頓力學(xué)體系中的重要性,卻不知道“為什么要做受力分析”?要回答這個問題,就要先回答“牛頓力學(xué)的基本目的”和“牛頓力學(xué)是什么”這兩個問題。牛頓力學(xué)的基本目的是“預(yù)測”;為了達到這一目的,筆者需要先找到描述研究對象狀態(tài)的物理量,牛頓力學(xué)中用位矢和速度描述質(zhì)點的狀態(tài);然后筆者需要找到質(zhì)點狀態(tài)隨時間演化的動力學(xué)方程,牛頓力學(xué)中即牛頓第二定律;接下來在一定的初始條件和邊界條件下求解動力學(xué)方程,得到質(zhì)點位矢和速度隨時間的變化函數(shù),即運動方程;最后,牛頓力學(xué)中的其他物理量,如動能、勢能等,是質(zhì)點位矢和速度的函數(shù)。至此,筆者達到了“預(yù)測質(zhì)點運動和相關(guān)物理量取值”的目的,牛頓力學(xué)則是實現(xiàn)這一目的的系統(tǒng)方法論,牛頓第二定律是這套方法論的核心方程,因此“受力分析”非常重要。筆者在授課過程中就此問題與學(xué)生進行了討論和講解,如圖2所示;筆者希望學(xué)生不僅能明白“為什么要進行受力分析”,更能進一步理解牛頓力學(xué)的邏輯體系,同時逐步建立科學(xué)圖景——無論牛頓力學(xué)、分析力學(xué)、電動力學(xué)還是量子力學(xué),其目的都是預(yù)測,都遵從同一套方法論,即找到描述研究對象狀態(tài)的物理量,寫出其演化方程,求解方程,同時找出物理量和系統(tǒng)狀態(tài)的關(guān)系。這將幫助學(xué)生在思考學(xué)習(xí)中逐步建立立體知識網(wǎng)絡(luò),進而形成科學(xué)世界觀。

本文詳細闡述了筆者進行的一場以“開放”為主要特點的線上考試的構(gòu)思、設(shè)計和反饋。相較于傳統(tǒng)試題,筆者希望以此考查學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力,同時為解決線上考試令人頭疼的防作弊問題提供一種可行思路。實際上,開放性考試作為其中一環(huán),與筆者長期以來堅持的“從生活中來,到物理中去”的教學(xué)理念、“以學(xué)生為主體”的教學(xué)原則、重視師生交流的教學(xué)特點、“提問—討論—講解—擴展”的課堂組織流程、指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科學(xué)術(shù)競賽和科研創(chuàng)新訓(xùn)練的教學(xué)實踐、“創(chuàng)建與本科基礎(chǔ)教學(xué)相融合的跨學(xué)科科研訓(xùn)練平臺”的教改研究等環(huán)節(jié)共同構(gòu)成完整的本科教學(xué)研究體系。筆者希望以此體系為依托,進一步探索本科教育教學(xué)改革之道——學(xué)生不僅能學(xué)到知識和方法、學(xué)以致用,更能提出問題、提好問題。實際上,學(xué)生要做到“提出問題、提好問題”并不容易,能提出問題意味著學(xué)生不再被動接受知識,開始主動思考;能提好問題意味著學(xué)生不僅基礎(chǔ)扎實,且不滿足于重復(fù),開始尋求創(chuàng)新。隨著教學(xué)理念的深化和教學(xué)改革的推進,筆者驚喜地發(fā)現(xiàn),學(xué)生的好問題逐漸多了起來,有些時候,筆者甚至可以根據(jù)學(xué)生提出的問題現(xiàn)場組織課堂。此時的授課內(nèi)容不再是提前準備好的,而是筆者根據(jù)學(xué)生現(xiàn)場提出的問題,現(xiàn)場組織討論,現(xiàn)場講解;在講解的過程中,學(xué)生可能還會提出新的問題,又引發(fā)更深入的討論和講解。這樣的課堂是鮮活的、富于生命力的,師生都沉浸其中,課堂氛圍、學(xué)習(xí)效果俱佳!相較于傳統(tǒng)試卷,開放性考試的困難在于極大增加了任課教師的工作量。筆者授課的40多人小班尚可,如果班級人數(shù)較多,任課教師將面臨試題設(shè)計和閱卷的雙重挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)試卷、特別是包含大量選擇題和填空題的試卷相比,筆者設(shè)計的試題都是需要進行定量分析的計算題,且沒有標準答案,還需要判斷是否存在雷同或抄襲,研究生助教是無法勝任閱卷工作的,需要任課教師耗費大量時間精力親力親為,一人之力確實勉為其難;因此,建立穩(wěn)定的教師團隊進行分工合作就顯得尤為重要了。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2960515