大学物理网络自测题库的建设和使用

吴兆丰　孙厚谦

(盐城工学院数理学院，江苏 盐城　224051)



大学物理网络自测题库的建设和使用

吴兆丰孙厚谦

(盐城工学院数理学院，江苏 盐城224051)

针对应用型本科院校工科学生学习大学物理课程的现状，笔者设计并建设了大学物理网络自测题库.题库的建设紧扣我校应用型本科人才的培养目标，结合我校物理课程教学现状和多年来我校物理试卷库建设与使用情况，选编了一千余道单项选择题，覆盖了我校大学物理教学要求中的所有知识点.试用情况表明该套题库配合自行设计的网络自测系统较好地克服了学生课后自测容易出现的抄袭现象，提高了学生课后自主学习的积极性和自主学习的能力.

网络自测；应用型本科；大学物理题库

大学物理是工科各专业不可缺少的重要基础课程，对后续专业课程的学习和提高学生综合素质具有积极而深远的影响[1].然而，大学物理课程内容繁杂、课时紧张等特点使得很多学生觉得学习较难.在应用型本科院校中，学生对大学物理课程的畏难情绪往往导致学习积极性不高、课后作业敷衍，形成恶性循环.如何调动学生学习物理的积极性、主动性以及让任课老师及时了解到同学们学习的情况一直是我校大学物理课程组的主要教研课题.

针对上述现象并结合我校实际情况，我们设计开发了大学物理网络自测系统以提高课程的教学效果.本文系统地介绍了我校近年来对大学物理网络自测系统中题库建设的成果和实际使用的经验.

1　大学物理网络自测题库的建设

1.1自测题库的建设

题库是大学物理在线自测系统的核心.围绕我校应用型本科人才的培养目标，几年来，我们从以下几个方面进行了题库建设.

(1) 覆盖的知识点

目前我校大学物理有96学时、80学时和64学时3种.题库覆盖96学时的教学要求所涉及的知识点，其他学时的题库作为96学时的子集.知识点选择的依据是国家物理教学指导委员会制定的《理工科类大学物理课程教学基本要求》[2](下称《基本要求》)和我校应用型本科人才的培养目标，并结合我校物理课程教学现状和多年来我校物理试卷库建设与使用情况.《基本要求》将大学物理的主要内容分为力学、振动与波、热学、电磁学、光学、狭义相对论基础和量子物理基础等7个部分，其中包括74个A类知识点和37个B类知识点.对A类知识点，除几何光学中的4个外，我们的题库涵盖了其他所有的70个；对B类知识点，我们的题库涵盖了20个.我们根据知识点在课程相关领域中的地位、所包含的基本内容、难易度等，确定其在题库中的题量分布比例.具体情况见表1.

表1　我校大学物理各篇章学时及其在题库中的题目数

注：因学时限制，狭义相对论基础部分和光学部分的几何光学内容未讲授.

(2) 题目的选编

题目来源主要参照我校编写的教材[3]与指导书[4]，并参考了国内、外大量的教材和指导书，同时另外自编了部分题目.题目选编主要围绕掌握各知识点所需的基本要素，即相关的基本概念、原理、公式与相应的基本计算.例如，对刚体转动定律这一知识点，相关的基本概念是力矩、转动惯量和角加速度；原理即为定律的语言表述及反映物体互相作用如何改变物体运动状态的规律；公式即为定律的数学表示，计算首先为刚体转动惯量、力矩的计算与方向的决定；还有应用于常见刚体或物体组的运动等.在教材中，在新内容的引入、原理的推演与说明、实验现象的介绍等，往往要使用一些典型的图形.对这些图形的解读往往对相关知识点的掌握有至关重要的作用，我们也特别注意利用这类图形编写题目.经过几年的建设，目前题库已有1000余道试题.

题库的题型为单项选择题.这样做的目的一方面是为了减少建设难度，如用多项选择题，则无论是题目编写，还是系统程序的开发都要增加很大的难度.至于填空题，笔者在参加高校研讨会时，曾听过其他学校关于自测系统建设的经验，如清华大学物理系的介绍.他们将填空题在线自测的实现，作为一项科研课题来进行研究，目前也仅能实现数值型填空题.因此多年来国家的多种标准化考试都采用选择题形式.更重要的是我们建设题库的目的在于帮助所有学生完成基本的学习任务，考虑到应用型本科学生的物理基础，单项选择题应该说是更合适的.题目的难、易度方面，基于同样的原因，我们以基本题为主，同时进行适当拓展与加深，对较难的题目紧跟题干予以提示.

1.2自测系统的功用

着眼于紧密地与教学实际过程相结合，自测系统提供了如下两种功能.

(1) 与教学同步的测试练习

一是教师在课堂与教学进度同步地进行随机组卷，学生在手机上完成后成绩立即汇总到教师界面；二是学生每章可进行3次课后自测，测试完成后系统立即自动打分并给出正确答案，较难的题目给予提示或主要的解题步骤.同步的测试练习可以立竿见影地测试课堂教学效果.

(2) 每篇3次在线自测考试

我校工科大学物理课程内容分为5篇：力学、电磁学、热力学、振动与波动和量子物理基础, 每篇内容平均达到近200道试题.学生进行在线自测时，用各自账号登陆后由自测系统随机抽取试题.以每篇在线自测考试题量10道为例，若有3位同学一起自测，互相抽到完全相同题目的可能性仅为7.9×10-15，抽到6道相同题目的可能性也仅为7.0×10-7.因此，课后网络自测的过程中学生之间很难互相抄袭，能够有效地促进他们及时自主复习所学知识.

2　大学物理网络自测题库的使用情况

我校大学物理网络自测系统从2014年开始投入使用.2015年春学期在4个本科班级中开展试点使用，参与试点学生人数120人.另有31个班级和试点班级学时相同，由于我校各专业入学分数线相差很小，因此这些班级可以作为观察试点效果的参照班级，参照学生人数1028人.实验班级和参照班级对于平时课后作业的要求基本相同，均为每学期60道计算题左右.试用过程中，老师在完成各篇教学内容后，要求学生及时在课后上网完成相应内容的在线测试，并将测试成绩纳入课程总评成绩.每篇在线考试的题目为10道，限定时间为40分钟，学生提交后系统立即评分并显示正确答案和解题过程.根据学生的反馈，在完成在线测试时虽有相互间的讨论，但抄袭现象很少，因为周边同学的试题基本是不相同的.这些反馈说明网络自测系统能够有效地促进学生对学习内容的及时复习、遏制在传统课后作业中存在的抄袭现象.从考试情况来看，试点也较为成功，试点班级在期末考试中取得了较好的成绩.图1给出了参与试点的班级和使用同份试卷的参照班级期末考试卷面成绩对比，试点班级的卷面成绩平均分为71.9分，比参照班级高出超过5分.尽管班级期末考试成绩受不同专业班级学风等多种因素的影响，但试点结果仍可以在一定程度上说明大学物理网络自测系统的使用对学生的学习起到了较好的促进作用.需要说明的是，期末考试试卷中选择题部分有60%左右的题目来源于网络自测系统题库.因此，为保证对比的有效性，期末考试前我们将在线自测题库的题目也提供给参照班学生，供复习使用.

图1　使用大学物理网络自测系统的试点班级和参照班级期末考试成绩对比

为了进一步了解学生的期末考试卷面成绩和平时在线考试成绩的关系，我们对试点班级120名学生的成绩进行了统计样本相关分析，图2给出了学生期末考试卷面成绩和平时在线考试成绩的相关图.其相互关系可由相关系数r判断[5]：

(1)

式(1)中的x、y分别为在线考试平均成绩与期末考试卷面成绩.计算结果显示学生期末考试卷面成绩与平时在线考试成绩的相关系数为r=0.297，表明两者之间存在一定线性正相关关系.进一步的分析表明其相关关系可以用一元线性回归关系描述

y=b0+b1x=11.63+0.593x

(2)

式(2)中的x、y分别为在线考试平均成绩与期末考试卷面成绩，其对应的条件期望回归线也在图2中给出.这些统计结果表明学生期末考试卷面成绩和平时的在线考试成绩存在较大关联，同时也表明在线考试成绩基本反映了学生平时的学习状况，进一步说明学生在课后自主完成在线考试的过程中没有出现太多的抄袭现象，符合我们设计在线自测系统的初衷.

图2　学生期末考试卷面成绩与平时在线考试成绩的相关图

3　结语

经过多年积累，我校初步建立了一套面向应用型本科院校工科学生的大学物理网络自测题库.从试用的情况来看，该套题库设计合理，能够有效地遏制抄袭现象，促进学生在课后对大学物理课程的自主学习.同时，教师也能通过登录网络自测系统非常方便地了解学生完成在线测试的情况，了解讲课的真实效果.在试用过程中，大学物理网络自测题库受到了师生的好评.在今后的扩大试点过程中，我们还将对该自测系统和题库进

一步优化，更好地促进师生教与学的活力，为提高我校大学物理教学水平更好地服务.

[1]白璐,吴振森.多层面分层次大学物理教学改革[J].物理与工程,2010,20(6):43-50.

[2]理工科类大学物理课程教学基本要求(2008 版).北京:高等教育出版社,2008.

[3]孙厚谦,俞晓明,史友进.大学物理学[M].2版.北京：清华大学出版社,2013.

[4]孙厚谦.大学物理学习指导与习题[M].长沙：湖南师范大学出版社,2014.

[5]贾俊平.统计学基础[M].北京：中国人民大学出版社, 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

国家自然科学基金(11204266).

吴兆丰，男，副教授，主要从事物理教学与研究，科研方向为凝聚态物理.wuzhaofeng@126.com

引文格式: 吴兆丰,孙厚谦. 大学物理网络自测题库的建设和使用[J]. 物理与工程，2016，26(3)：63-65，70.