没有标准答案,只需解决问题——以开卷的形式、开放的试题探寻线上考试之道
发布时间：2021-01-06 11:49
本文以本学期一门理工科大学物理类课程线上半期考试为例,详尽分析了以开放性问题为试题、开卷为形式的线上考试的构思、设计和结果。本次半期考试以"开放"为核心特点,试题设计取材于生活,立足于课程内容,着重考核学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力;开卷考试,允许学生查阅任何资料,也允许学生之间交流,同时强调"借鉴"和"抄袭"的区别,针对抄袭行为采取专门的甄别和惩罚手段;试题没有标准答案,老师根据模型正确性、逻辑完整性和是否定量、是否存在抄袭等进行评分。本文意在探寻有别于传统考试思路的线上考试之道,同时借此探索本科基础课教学改革之道。
【文章来源】：物理与工程. 2020,30(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
引导学生讨论“为什么固体晶体的原子可以看成在格点附近做简谐振动?”
(1) 知识网络存在于不同维度。章节的知识网络构成课程,课程的知识网络构成学科,学科之间的知识网络又相互渗透交叉,最终形成笔者称之为“科学”的体系。在教学过程中,笔者特别注重引导学生逐步构建知识网络:学习完每一章,笔者会要求学生根据自己的理解、以自己喜欢的形式做总结;讲课过程中,笔者经常讨论分析不同章节、课程甚至学科之间的联系。如图1所示,在讲到简谐振动的时候,笔者先从势能函数、动力学方程、运动学方程三个角度分析了简谐振动并证明了三者的一致性,然后提出一个问题——为什么固体晶体的原子可以看成在格点附近做简谐振动?随后,笔者通过与学生互动讨论,共同得出答案——将原子间相互作用势能在平衡位置附近做泰勒展开,精确到二阶,就是一个谐振子势能,还可以由二阶导数值确定固有频率。接下来,又提出一个问题——知道了固有频率有什么用?随后,引导学生展开关于“石英钟表如何计时”的讨论。通过这一系列“提问—讨论—讲解—扩展”过程,希望学生不仅能掌握“简谐振动”这一“知识点”,还能够辐射出“如何运用数学分析物理问题”“如何从理到工”等一系列思考;这些思考对学生成长的促进作用不会立竿见影,但日积月累,将帮助学生逐步建立自己的知识网络。(2) 除了学习知识之外,建立系统的方法论同样重要。笔者认为,大学和高中的一大不同之处在于:高中可能更关注快速解题技巧,大学则必须建立系统的方法论。以学生最为熟悉的“质点运动的牛顿力学”为例,大部分学生都知道“受力分析”在牛顿力学体系中的重要性,却不知道“为什么要做受力分析”?要回答这个问题,就要先回答“牛顿力学的基本目的”和“牛顿力学是什么”这两个问题。牛顿力学的基本目的是“预测”;为了达到这一目的,笔者需要先找到描述研究对象状态的物理量,牛顿力学中用位矢和速度描述质点的状态;然后笔者需要找到质点状态随时间演化的动力学方程,牛顿力学中即牛顿第二定律;接下来在一定的初始条件和边界条件下求解动力学方程,得到质点位矢和速度随时间的变化函数,即运动方程;最后,牛顿力学中的其他物理量,如动能、势能等,是质点位矢和速度的函数。至此,笔者达到了“预测质点运动和相关物理量取值”的目的,牛顿力学则是实现这一目的的系统方法论,牛顿第二定律是这套方法论的核心方程,因此“受力分析”非常重要。笔者在授课过程中就此问题与学生进行了讨论和讲解,如图2所示;笔者希望学生不仅能明白“为什么要进行受力分析”,更能进一步理解牛顿力学的逻辑体系,同时逐步建立科学图景——无论牛顿力学、分析力学、电动力学还是量子力学,其目的都是预测,都遵从同一套方法论,即找到描述研究对象状态的物理量,写出其演化方程,求解方程,同时找出物理量和系统状态的关系。这将帮助学生在思考学习中逐步建立立体知识网络,进而形成科学世界观。
本文详细阐述了笔者进行的一场以“开放”为主要特点的线上考试的构思、设计和反馈。相较于传统试题,笔者希望以此考查学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,同时为解决线上考试令人头疼的防作弊问题提供一种可行思路。实际上,开放性考试作为其中一环,与笔者长期以来坚持的“从生活中来,到物理中去”的教学理念、“以学生为主体”的教学原则、重视师生交流的教学特点、“提问—讨论—讲解—扩展”的课堂组织流程、指导学生参加学科学术竞赛和科研创新训练的教学实践、“创建与本科基础教学相融合的跨学科科研训练平台”的教改研究等环节共同构成完整的本科教学研究体系。笔者希望以此体系为依托,进一步探索本科教育教学改革之道——学生不仅能学到知识和方法、学以致用,更能提出问题、提好问题。实际上,学生要做到“提出问题、提好问题”并不容易,能提出问题意味着学生不再被动接受知识,开始主动思考;能提好问题意味着学生不仅基础扎实,且不满足于重复,开始寻求创新。随着教学理念的深化和教学改革的推进,笔者惊喜地发现,学生的好问题逐渐多了起来,有些时候,笔者甚至可以根据学生提出的问题现场组织课堂。此时的授课内容不再是提前准备好的,而是笔者根据学生现场提出的问题,现场组织讨论,现场讲解;在讲解的过程中,学生可能还会提出新的问题,又引发更深入的讨论和讲解。这样的课堂是鲜活的、富于生命力的,师生都沉浸其中,课堂氛围、学习效果俱佳!相较于传统试卷,开放性考试的困难在于极大增加了任课教师的工作量。笔者授课的40多人小班尚可,如果班级人数较多,任课教师将面临试题设计和阅卷的双重挑战。与传统试卷、特别是包含大量选择题和填空题的试卷相比,笔者设计的试题都是需要进行定量分析的计算题,且没有标准答案,还需要判断是否存在雷同或抄袭,研究生助教是无法胜任阅卷工作的,需要任课教师耗费大量时间精力亲力亲为,一人之力确实勉为其难;因此,建立稳定的教师团队进行分工合作就显得尤为重要了。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“三位一体、三创融合”的高校创新创业训练体系构建[J]. 李双寿,李乐飞,孙宏斌,杨斌. 清华大学教育研究. 2017(02)
[2]地方高校“大学生创新创业训练计划”的实施策略[J]. 张瑞. 创新与创业教育. 2017(01)
[3]基于小班化探究式教学的拔尖创新人才培养模式[J]. 李峻,陈鹤鸣,方萍,徐慧,刘陈. 中国大学教学. 2016(07)
[4]启发·自主·合作·探究·反馈——“探究式-小班化”课堂教学模式的理论研究[J]. 刘吕红,肖孟夏. 大学教育. 2016(04)
[5]大学物理实验在线教学及资源建设的思考[J]. 王必利,张明,王黎. 大学物理实验. 2016(01)
[6]大学物理课程网络化教学体系的建设[J]. 尹岚,张睿智,郭萍,陈铀. 物理通报. 2014(08)
[7]大学生创新创业训练计划项目的实践与探索[J]. 刘长宏,李晓辉,李刚,岳庆荣,任永功. 实验室研究与探索. 2014(05)
本文编号：2960515
【文章来源】：物理与工程. 2020,30(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
引导学生讨论“为什么固体晶体的原子可以看成在格点附近做简谐振动?”
(1) 知识网络存在于不同维度。章节的知识网络构成课程,课程的知识网络构成学科,学科之间的知识网络又相互渗透交叉,最终形成笔者称之为“科学”的体系。在教学过程中,笔者特别注重引导学生逐步构建知识网络:学习完每一章,笔者会要求学生根据自己的理解、以自己喜欢的形式做总结;讲课过程中,笔者经常讨论分析不同章节、课程甚至学科之间的联系。如图1所示,在讲到简谐振动的时候,笔者先从势能函数、动力学方程、运动学方程三个角度分析了简谐振动并证明了三者的一致性,然后提出一个问题——为什么固体晶体的原子可以看成在格点附近做简谐振动?随后,笔者通过与学生互动讨论,共同得出答案——将原子间相互作用势能在平衡位置附近做泰勒展开,精确到二阶,就是一个谐振子势能,还可以由二阶导数值确定固有频率。接下来,又提出一个问题——知道了固有频率有什么用?随后,引导学生展开关于“石英钟表如何计时”的讨论。通过这一系列“提问—讨论—讲解—扩展”过程,希望学生不仅能掌握“简谐振动”这一“知识点”,还能够辐射出“如何运用数学分析物理问题”“如何从理到工”等一系列思考;这些思考对学生成长的促进作用不会立竿见影,但日积月累,将帮助学生逐步建立自己的知识网络。(2) 除了学习知识之外,建立系统的方法论同样重要。笔者认为,大学和高中的一大不同之处在于:高中可能更关注快速解题技巧,大学则必须建立系统的方法论。以学生最为熟悉的“质点运动的牛顿力学”为例,大部分学生都知道“受力分析”在牛顿力学体系中的重要性,却不知道“为什么要做受力分析”?要回答这个问题,就要先回答“牛顿力学的基本目的”和“牛顿力学是什么”这两个问题。牛顿力学的基本目的是“预测”;为了达到这一目的,笔者需要先找到描述研究对象状态的物理量,牛顿力学中用位矢和速度描述质点的状态;然后笔者需要找到质点状态随时间演化的动力学方程,牛顿力学中即牛顿第二定律;接下来在一定的初始条件和边界条件下求解动力学方程,得到质点位矢和速度随时间的变化函数,即运动方程;最后,牛顿力学中的其他物理量,如动能、势能等,是质点位矢和速度的函数。至此,笔者达到了“预测质点运动和相关物理量取值”的目的,牛顿力学则是实现这一目的的系统方法论,牛顿第二定律是这套方法论的核心方程,因此“受力分析”非常重要。笔者在授课过程中就此问题与学生进行了讨论和讲解,如图2所示;笔者希望学生不仅能明白“为什么要进行受力分析”,更能进一步理解牛顿力学的逻辑体系,同时逐步建立科学图景——无论牛顿力学、分析力学、电动力学还是量子力学,其目的都是预测,都遵从同一套方法论,即找到描述研究对象状态的物理量,写出其演化方程,求解方程,同时找出物理量和系统状态的关系。这将帮助学生在思考学习中逐步建立立体知识网络,进而形成科学世界观。
本文详细阐述了笔者进行的一场以“开放”为主要特点的线上考试的构思、设计和反馈。相较于传统试题,笔者希望以此考查学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,同时为解决线上考试令人头疼的防作弊问题提供一种可行思路。实际上,开放性考试作为其中一环,与笔者长期以来坚持的“从生活中来,到物理中去”的教学理念、“以学生为主体”的教学原则、重视师生交流的教学特点、“提问—讨论—讲解—扩展”的课堂组织流程、指导学生参加学科学术竞赛和科研创新训练的教学实践、“创建与本科基础教学相融合的跨学科科研训练平台”的教改研究等环节共同构成完整的本科教学研究体系。笔者希望以此体系为依托,进一步探索本科教育教学改革之道——学生不仅能学到知识和方法、学以致用,更能提出问题、提好问题。实际上,学生要做到“提出问题、提好问题”并不容易,能提出问题意味着学生不再被动接受知识,开始主动思考;能提好问题意味着学生不仅基础扎实,且不满足于重复,开始寻求创新。随着教学理念的深化和教学改革的推进,笔者惊喜地发现,学生的好问题逐渐多了起来,有些时候,笔者甚至可以根据学生提出的问题现场组织课堂。此时的授课内容不再是提前准备好的,而是笔者根据学生现场提出的问题,现场组织讨论,现场讲解;在讲解的过程中,学生可能还会提出新的问题,又引发更深入的讨论和讲解。这样的课堂是鲜活的、富于生命力的,师生都沉浸其中,课堂氛围、学习效果俱佳!相较于传统试卷,开放性考试的困难在于极大增加了任课教师的工作量。笔者授课的40多人小班尚可,如果班级人数较多,任课教师将面临试题设计和阅卷的双重挑战。与传统试卷、特别是包含大量选择题和填空题的试卷相比,笔者设计的试题都是需要进行定量分析的计算题,且没有标准答案,还需要判断是否存在雷同或抄袭,研究生助教是无法胜任阅卷工作的,需要任课教师耗费大量时间精力亲力亲为,一人之力确实勉为其难;因此,建立稳定的教师团队进行分工合作就显得尤为重要了。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“三位一体、三创融合”的高校创新创业训练体系构建[J]. 李双寿,李乐飞,孙宏斌,杨斌. 清华大学教育研究. 2017(02)
[2]地方高校“大学生创新创业训练计划”的实施策略[J]. 张瑞. 创新与创业教育. 2017(01)
[3]基于小班化探究式教学的拔尖创新人才培养模式[J]. 李峻,陈鹤鸣,方萍,徐慧,刘陈. 中国大学教学. 2016(07)
[4]启发·自主·合作·探究·反馈——“探究式-小班化”课堂教学模式的理论研究[J]. 刘吕红,肖孟夏. 大学教育. 2016(04)
[5]大学物理实验在线教学及资源建设的思考[J]. 王必利,张明,王黎. 大学物理实验. 2016(01)
[6]大学物理课程网络化教学体系的建设[J]. 尹岚,张睿智,郭萍,陈铀. 物理通报. 2014(08)
[7]大学生创新创业训练计划项目的实践与探索[J]. 刘长宏,李晓辉,李刚,岳庆荣,任永功. 实验室研究与探索. 2014(05)
本文编号：2960515
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