基于网络教学平台的大学文科物理题库资源建设与应用

李加定

(华南理工大学广州学院 广东 广州 510800)

为了提高文科大学生的科学素质，均衡其知识结构，培养文理渗透、学科交叉的新型人才，目前国内不少高校开设了“文科大学物理”课程，如西安交通大学[1]、北京航空航天大学[2]等.笔者所在高校的国际商学院与荷兰、美国等高校联合办学，要求学生在大学一年级必修物理类课程.在此培养模式下针对该学院经济与管理类专业开设大学物理课程已有5年.为了配合校园信息化建设和教学质量工程项目，充分利用网络教学平台的优势，在文科物理课程资源建设方面进行了一系列积极的尝试.

1 问题提出

目前文科大学物理类教材有：赵峥编的《物理学与人类文明十六讲》[3],倪光炯、王炎森编的《物理与文化——物理思想与人文精神的融合》[4],宋峰编的《文科物理——生活中的物理学》[5]等.各高校对文科大学物理课程的目标和要求不尽相同，在课程评价考核环节中，大多采用平时成绩+期末测验成绩结合的模式，期末测验环节不少采用论文的形式[2]，一般就某个具体的问题进行深入的阐述，这种方式对于全面考核学生对物理知识的掌握程度是欠缺的.如果期末测验采用理工科“大学物理”的试题模式亦会让文科大学生们感觉物理难学，对本门课程兴趣受挫，这是文科大学物理教学中面临的一个问题.

其次，在教学过程中，学生也反映部分文科大学物理类教材接近于科普类书刊，阅读时不求甚解、翻翻而过，抓不住物理知识.对于教材课后习题，类似“什么是简谐运动”这类问题，感觉要靠记忆与背诵，提不上兴趣，与平常印象中物理以数学和实验为工具，强调逻辑推理和动手实践的设想大相径庭，过多的记忆和背诵亦不是教学者的初衷；而另外一方面,教材中的一些计算题又让文科的学生感觉力不从心.

鉴于以上两个方面，如何有效进行物理课程的教学评价和考核，同时帮助学生掌握物理知识，针对文科大学物理课程的特点和文科学生这一主体的特征，建立适当的文科物理学习资源是有必要的，这对文科大学生掌握物理概念、规律、方法和思想以及对课堂教学都将大有益处.而这样的学习资源应有别于理工科类物理，我国著名的物理教育家赵凯华先生曾指出,“文科的物理课不应是理工课的浓缩或稀释，而应当有自己的特色.”[6]那么作为文科物理学习资源也应该有自己的特色.

2 指导思想

建构主义认为知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得[7].教师要成为学生建构知识的积极帮助者和引导者，创设情境、提示线索、引导问题，帮助学生建构当前所学知识.建设文科大学物理试题库就是为学习的主体提供必要的学习资源，而这个主体对象就是文科大学生，必须考虑这个主体的特征.大多高校的文科大学物理课程针对经济和管理类专业大一或大二学生开设，高中阶段过早文理分科，学生的数学和物理基础参差不齐，大部分文科生畏惧物理中的逻辑分析和数学推导，偏重于形象思维、想象创意、文字描述、意境领悟.大多数学生在以后的工作中所涉及的内容不会像理工科那样做详细、精确的科学建模和数学计算，可能更加偏向于社会协调、导向、宣传等方面发挥自身能力.这就要求试题资源建设中应该用通俗易懂、人文化的语言来描述物理概念和规律，尽量避免繁琐复杂的理论公式推导和计算.

与理工科物理教学相比，文科物理在培养目标、内容体系、内容处理方面不同.理工科物理教学为了培养研究和应用型人才，为学生学习后续课程打基础，对于某一领域(比如电磁学)会具体深入学习，其中的物理规律以数学语言和符号来描述与表达，强调规律的应用和计算.文科物理侧重于物理思想和科学素养的培养，强调物理概念和规律的理解，物理规律与生活现象的联系，侧重于物理中哲学思想、创新思维、方法模式对原有知识结构的互补，在学习过程中感受自然科学的美、自然界的和谐与统一，提高科学素养和终生学习的愿望.文科大学物理作为科学素养通识教育的学科，决定其教学内容深度不大，但涉及面广泛.

理工科类大学物理试题不能直接用来考查文科学生，主要有如下几方面：

其一，理工科物理常常深入考查某个具体问题，比如电场强度通量，对于文科大学物理侧重通识教育，不一定在课堂教学涉及到具体细节方面的问题.

其二，理工科类的试题在描述过程中有大量的数学符号和数学语言，强调简洁、严谨.这对大多数文科学生来说，阅读起来有障碍.

其三，理工科类大学物理试题中的计算题需要运用微积分等高等数学知识，也是文科学生所欠缺的.

因此，文科大学物理试题的建设应体现通识教育的特点：范围广但不是深入，尽量不涉及到复杂的数学运算.

3 建设思路

3.1 物理学史

了解物理学中各个学科的起源和发展过程是文科物理一项重要的内容，包含物理概念、规律、思想以及研究方法的发展脉络和变革过程，关键事件、人物所产生的作用和影响，在学习这些有故事情节性、人物生动性、过程坎坷性的过程中，容易引发学生的兴趣和向往，在考查中同样能引起学生的共鸣.适当了解物理知识产生的背景、起源、发展、波折到成熟等过程，有利于文科生对知识的把握和深入的理解.在这一过程中，实际上也让学生回顾了现代文明发生和发展的过程,有利于学生养成独立思考、尊重客观事实、敢于质疑、勇于批判的科学精神，有利于学生树立科学的人生观、历史观和世界观.

3.2 物理与生活

考查物理知识与现实生活中的联系是文科物理所占篇幅最多的一项内容.以物理为基础的自然科学技术渗透到人们学习、生活、工作的方方面面，对人们的生活方式、社会生产、文化交流都产生广泛和深刻的影响.现代高科技如网络、通信、计算机、激光、纳米、核能、航天等技术都与基础物理存在关联性，但是鉴于课时的限制，在课堂教学不可能面面俱到.在文科物理的教学中还是聚焦于基础物理知识，如运动与力的关系、牛顿定律、热学中的基础定律、麦克斯韦的基本电磁理论、光的波粒二象性、原子物理和量子力学的基本观念等.引导文科学生建立生活中的事物与物理基本规律之间的联系就成了一项重要的教学目标和考查目标，期望学生能牢固掌握基础物理知识，遇事自觉运用物理的思想和观点来客观看待，运用物理的方法和模型来思考问题，以基本物理规律来判断事物准确与否和价值取向.对数学知识有限的文科学生，不一定要求他们利用物理规律，建立复杂数学模型来解决问题，但将生活中的现象和问题与具体的某个物理概念或规律联系起来，这就是文科物理教学的初步设想之一.

3.3 物理思想与方法

训练物理学中的思维方法是文科物理教学中一项隐藏在具体知识中的隐形任务.科学的思维方法比知识更加重要，是如何对待事物、如何思考、如何分析、如何解决实际问题的关键.物理学中有着丰富的思维方法，如猜想、假设、归纳、总结、类比、建模、演绎、统计、实验检验等.这些思想和方法不仅适用于物理学的研究，也适用于其他学科，是学生形成良好的科学思维方式，提高科学素养的重要素材.如库仑定律的提出，科学家坚信世界是和谐统一的且能用数学语言来描述这个世界——这样朴素的物理思想，运用猜想和类比的方法，联想到牛顿的万有引力公式，并以此类比提出电荷相互作用力的公式.以类比方法为例，历史上也有科学家出错的时候，惠更斯将光跟声波类比，认为光是一种纵波，后来的实验检验这是错误的.这些都是对新事物认识的起步，是科学发展的一部分，对学生有启发和教育意义.

4 实践与应用

4.1 题库资源的建设

利用超星公司提供的网络教学平台，将近年来文科物理教学中所积累的试题都录入网络教学平台，该网络平台功能强大且全面，可实现对复杂数学公式和特殊物理符号的录入.目前题库题量近500道，并在持续增加中，内容涵盖力学、电磁学、热学、光学、原子和量子物理等，具体如表1所示.

表1 题库资源中内容与题型在题量上的分布

注：因课时限制，对于常见教材中的狭义相对论未讲授.

每个题目都归入到具体的知识点，综合性的题目则根据突出考查的知识点来分类(这有利于在作业布置和考卷出题时的调用).在题型上包含选择、填空、判断、简答与论述、材料阅读与计算等，其中选择题占据六成以上，如此高比例的选择题与前面强调了解物理而非死记硬背，强调建立物理与生活的联系而非理想模式下的计算这两条指导思路相吻合.另外，比如在材料阅读与计算题型中，主要是阅读一段科技类的文章，其间涉及到一些方法和计算，要求学生能够运用相关的物理知识理解它，并根据其提供的公式和参数来回答问题.这类题目主要是考查综合运用物理知识的能力，无需学生记忆数学公式，侧重考查新情景下解决实际问题的能力.

4.2 题库资源的使用

4.2.1 题库在课堂教学中的运用

利用题库、网络教学平台、手机客户端三者有机结合能呈现另外一番景象：教师在网络教学平台从题库中调出某个具体讨论的题目，学生手机端即可看到讨论的问题，学生给出自己的作答，教师在网络平台通过统计功能，既可查看到结果，亦可展示统计数据.相比传统教学模式更加彰显其实时性和高效性.

4.2.2 题库在课后作业上的运用

网络教学平台的作业模块能针对某个教学班级新建作业，从题库中调用题目，设定好开始和结束时间，即可完成作业发布，另外可根据实际情况对作业发布方式和参数进行修改,如图1所示.

图1 作业发布设置

学生可在电脑端作答，也可在手机端利用闲暇时间来完成.教师批阅作业也很简单，通过查看功能，进入批阅，如图2所示.

图2 作业批阅界面

选择、判断甚至是填空题可事先设定好为客观题，系统可以自动打分；简答、论述、计算题，学生可在网上直接作答，也可在纸面上写好后拍照上传.教师批阅作业时，可以给定分数，附上评语，评语甚至可以是一段语音信息，也可导入线下作业分数.相比传统作业模式，网络平台优势在于它的辅助、管理、统计功能，让教师省心省力，同时能完整有效记录每个学生平常的作业完成情况，为期末总评成绩的平时分提供准确的参考.

4.2.3 题库在期末考试中的运用

(1)组卷

出题者利用平台的考试功能模块可针对特定教学班级发起考试.创建试卷的方式有手动编辑试卷和自动随机组卷，两者均是从题库中调取试题.其中自动随机组卷，可以设定题型、数量、分值,由系统从题库中按要求随机挑选题目组合成一套试卷，一般需要题库量大且全面才可真正有效组卷.手动编辑试卷，出卷者从题库中逐个挑选试题并设定分值来实现组卷，在题库资源系统还未丰富时，手动组卷是首选，试卷可根据需要进行相应的设置，如图3所示.

图3 考试设置

(2)考试实施

学生经过一个学期在网络教学平台上完成课后作业，再加上教师在课堂上的适时引导，到了期末学生已熟悉网络教学平台上的基本操作，进行网络无纸化考试也就水到渠成.为了便于学生期末复习，也可在考前开放题库让学生练习，有助于学生利用题库中的问题和答案发现不足，认识差距，查漏补缺，获得帮助，从而提高学习效果；另一方面，学生通过在网络教学平台的练习，可以进一步熟悉操作，不至于在后续网考中不适应.

机房考试，只需要有足够联网的电脑，无需专门安装特定客户端程序，管理简单.学生通过指定的网页登录账号(与平时作业账号一致)，点击开始考试，系统自动计时.技术上可实现学生无法半途退出考试界面转而通过网络查找答案；学生在提交时，系统会提示学生是否有未作答的题目；管理员可监控整个学生考试状况，如遇特殊情况，可延长某个学生的考试时间.考前曾有这样的担忧：物理试卷中有不少数学公式和符号，学生在电脑输入需要大量时间而影响正常作答，在实际中这个问题并不突出，或者并不影响考试过程的实施.一方面由于文科物理中涉及到的计算相对少，另一方面，学生在平时作业与考前练习已经熟悉网络公式编辑器的使用.

(3)阅卷与统计

网络平台进行考试，在阅卷方面能给教师带来便捷，对于选择、判断等题型可由系统自动统计出结果，填空题也可由系统先行批阅，然后再人工修改，可大幅提高效率.阅卷教师主要对主观题进行评阅和打分，系统自动计算出每个学生的成绩,如图4所示.

图4 批阅试卷列表

4.3 网络题库资源的使用效果检验

我校文科物理课程开设已有5年，2014年开始立项教育质量工程，超星网络教学平台于2015年引入测试，2016年下学期正式投入使用.

为此，笔者挑选2015级和2016级两个具有代表性的班级作为本次抽样分析的参照班和实验班，实验班在作业布置、课堂测验、复习资料、期末考试都经过网络教学平台来进行，参照班都以纸质形式进行.由于施教的主体不变，提供给两个班级的资料相差无几，假设两个班入学物理基础整体上保持一致，在此基础上施以相同的期末测试题目，期末测试试卷结构如表2所示.

表2 期末测试试卷题目结构

我们期望通过比较实验班和传统参照班的期末成绩差异来回答下列两个问题：

(1)网络教学平台提供的资源是否有利于提高学生的成绩?

(2)网络教学平台上平时作业成绩与期末网考成绩是否存在关联性?

为此对照这两个班级的期末成绩表,对比分析结果如表3所示.

表3 实验班与参照班期末成绩对比分析

注：表中数据为人数/百分比.

由表3可以看出,实验班相对参照班的平均成绩高出了9.4分，尽管受两个班学风等其他因素影响，但是测试结果还是能在一定程度上说明网络教学平台资源提供的资料对学生成绩提高确实有帮助.由参照班与实验班成绩分布比例的对比(图5)可以看出：成绩有一个由中低分向中高分段整体挪移的明显现象，可以说网络教学平台资源对于中间分数段学生的成绩提高影响显著，这跟教学中部分学生经常反复要求教师打回做错的作业重做这一现象相吻合，网络教学平台能促使学生更加关注平常的作业，促使其积极主动学习.

图5 2015级参照班与2016级实验班成绩分布比例对比图

为了回答第二个问题，我们将实验班26名学生的平时作业成绩与期末考试成绩进行统计样本的相关性分析.相关系数R可表示为

R=

上式中的xi和yi表示第i个学生在网络教学平台上的平时作业平均分和期末考试成绩，计算可得到两者的相关系数R=0.336，这说明两者存在一定的相关性，反映了期末网考成绩跟平时网上作业成绩存在一定的关联性，虽然这种关联性不是特别高，但数据能反映出真实情况.

5 结束语

网络教学平台题库作为一项学习资源，给学习文科物理的学生提供了一种新的途径和方式，有利于学生掌握知识，增强学习效率，提高教学效果.其主要工作在于编辑大量新颖合适的高质量题目来丰富题库，需要教师团队还包括学生留心生活、点滴积累才得以实现.另一方面要充分利用和发挥网络平台的功能，要靠教师课堂引导、学生课后练习共同来发挥其效应.在我校的文科物理教学实践中，得到了学生的好评，是提高教学质量、实现教考分离改革的一项重要举措，值得推广.

1 王小力,李宏荣,徐忠锋,等.文科物理课程的内容设置与教学方法改革.中国大学教学,2010(9):37～39

2 于磊,王政,王金良.以学生为本的“文科大学物理(人文类)”课程建设.高等理科教育,2014(3):103～106

3 赵峥.物理学与人类文明十六讲.北京:高等教育出版社,2008

4 倪光炯,王炎森.物理与文化——物理思想与人文精神的融合(第3版).北京:高等教育出版社,2015

5 宋峰.文科物理——生活中的物理学.北京:科学出版社,2014

6 赵凯华.定性与半定量物理学(第2版).北京:高等教育出版社,2008.4

7 方志.建构主义教学理论及其对高等教育教学改革的启示.当代教育论坛,2009(5):26～28

8 Hobson A.物理学的概念与文化素养. 秦克诚,刘培森,周国荣，译.北京:高等教育出版社,2008

9 王星,杨文正.网络教学组织形式优化发展研究.中国电化教育，2013(1):50～56

10 吴兆丰,孙厚谦.大学物理网络自测题库的建设与使用.物理与工程，2016(1):63～65

11 罗浩.大学生基于网络教学平台自主学习的现状与对策：[学位论文].济南：山东师范大学,2014

12 卢佃清,王莉,王勇,等.适合文科学生的物理实验教学模式 .实验技术与管理,2011(6):179～181