項　華

提高每一位學生的科學素養(yǎng)水平是物理新課程的總目標，如何利用評價進一步推進物理新課程教學是當前迫切需要解決的問題?？傮w來講，評價是一個復雜的系統(tǒng)工程，而缺少評價手段是一個基本的問題。多媒體測試是基于計算機的一種測試，是信息時代教育測量的新途徑和新方法。探討多媒體測試的特點，對于加強物理教學評價的導向、診斷、發(fā)展等功能，有效實現(xiàn)物理新課程目標具有重要意義。

● 科學素養(yǎng)水平的檢測指標與常見檢測手段的比較

全面考查學生的科學素養(yǎng)水平需要將定性考查和定量考查相結(jié)合，自評和他評相結(jié)合。但是，通過問題解決來考查學生的科學素養(yǎng)水平是日?？茖W教學評價中最基本、最普遍的方法。全面檢測學生的物理科學素養(yǎng)水平需要考查下表中幾方面指標。

由此可見，全面考查學生科學素養(yǎng)水平是一件頗難的事情，如表中的“科學意識和習慣”、“科學精神”指標很難在常規(guī)的紙筆測驗中得到檢測。應該看到，物理新課程有效實施的重要標志，是學生的主流學習范式由被動接收式轉(zhuǎn)向自主探究式，這種轉(zhuǎn)變主要在這兩個指標中體現(xiàn)，這兩個維度檢測方面的缺失，將直接影響物理新課程評價的導向性。有效的測試是科學素養(yǎng)水平評價的必要條件。

為了尋找新的考查手段和途徑，不妨首先比較一下紙筆測試、真實實驗測試、多媒體測試的優(yōu)勢與劣勢。

紙筆測試（即筆試）指借助文字、圖形或者符號創(chuàng)設問題情境，考查學生問題解決素養(yǎng)的過程。這是一種廣泛使用的物理檢測形式。事實說明，這種檢測形式能夠有效地檢測學生的物理思維能力。盡管有的學者已經(jīng)開始關(guān)注如何挖掘紙筆測試的探究檢測功能，大家也嘗試使用該種方式檢測物理實驗動手情況，但是，紙筆檢測方式在這方面檢測會受到很大限制。

真實實驗測試是指為學生創(chuàng)設實驗條件，通過考查學生動手實驗解決物理問題而考查學生科學素養(yǎng)的過程。它也是一種較為常見的物理檢測形式。這種檢測形式能夠綜合檢測學生物理思維能力、基本操作技能、處理復雜和次要因素能力、控制實驗條件、動手習慣、科學精神，等等。但是它需要儀器設備的基本條件，而且做實驗需要較長時間，在實施的時候需要多名教師監(jiān)考或輔導等，難以形成多角度、大面積測試。

多媒體測試是指利用相似原理，借助計算機綜合處理多種媒體信息——文本、圖形圖像和聲音，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個交互系統(tǒng)測試學生科學素養(yǎng)水平的過程。這種檢測手段的功能原則上能夠涵蓋紙筆測試功能，但是它的檢測功能要遠遠大于紙筆測試。它能夠創(chuàng)設虛擬的場景，還能夠讓學生與虛擬場景之間進行交互，考查學生的動手能力和獲取數(shù)據(jù)的能力。盡管如此，多媒體測試還是替代不了真實實驗測試。比如，學生在真實實驗中控制誤差的復雜性，在真實實驗中可能面臨不可控現(xiàn)象的出現(xiàn)等，這些都是多媒體測試難以考查的。

紙筆測試、多媒體測試、真實實驗測試三者的測試關(guān)系如圖1所示。盡管三者測試的功能有區(qū)別也有聯(lián)系，但是學生的物理思維能力和物理觀察能力卻是三者考核的必要內(nèi)容。

圖1 紙筆測試、多媒體測試、真實實驗測試三者的關(guān)系

● 多媒體測試的案例研究

案例1：觀察與分析影片中違背物理原理或規(guī)律的地方

【平臺】多媒體計算機或者錄像機，影片DVD。

【要求】觀察現(xiàn)象；寫一個簡單的分析報告（包括現(xiàn)象分析、原理分析、結(jié)論等）（已知空氣的密度是1.2kg/m³）。

影片中主要存在兩處物理問題：一個問題是熱氣球太小了，不足以提升攻城的士兵；另一個問題是影片中沒有推動熱氣球前進的風。（如圖2、圖3所示）

圖2 影片中士兵乘坐熱氣球攻城

圖3 現(xiàn)代熱氣球與乘坐者

學生具體分析時，需要用到空氣中物體浮力大小的計算，還要用到理想氣體狀態(tài)方程的計算，還需要對日常物體的物理量進行估計。比如，學生要能夠推出n/V 1/T，其中n為熱氣球中的摩爾數(shù)，V為熱氣球中的空氣的體積，T為熱氣球中的空氣的溫度，并由此得出結(jié)論——熱氣球中的空氣密度與其溫度成反比。如果估計熱氣球的空氣被加熱到97℃，可以估算出1m3的熱空氣可以提升0.23kg的物體。學生還得估計出士兵的質(zhì)量約70kg，竹籃的質(zhì)量約30kg，加熱器和燃料質(zhì)量約40kg。古時候制作熱氣球的材料應該是布，其質(zhì)量約60kg，所以整個需要提升的物體質(zhì)量約200kg。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以估算出熱氣球的體積至少需要870m³（由200 kg÷0.23kg/m³得出），這個體積的熱氣球直徑會超過12m。影片中的熱氣球太小，產(chǎn)生的浮力不足以搭乘幾個士兵。

看電影是學生日常生活中常做的事，該案例能夠很好地考查學生的物理觀察能力、探究意識和探究能力。另外，由于影片創(chuàng)設的物理情境接近真實生活，為了解決問題，已知量是開放的，需要學生平時積累下來關(guān)于常見物體的物理量的經(jīng)驗，因此可以有效考查學生理論聯(lián)系實際的意識和能力。

相比較之下，紙筆測試在創(chuàng)設物理情境的時候，可能會受到限制。因為，對于學生缺少經(jīng)驗的情境，有限的文字描述，對于閱讀能力可能存在障礙的學生來講，不能有效檢測他們的科學素養(yǎng)水平。此外，由于可以拍攝真實實驗，多媒體測試可以一定程度地實現(xiàn)某些真實實驗的測試效果。但是在考查學生的實際操作技能方面和控制誤差方面，多媒體測試一般是無能為力的。

案例2：測定天平上游碼的質(zhì)量m

【器件】天平一臺，直尺一把。

【平臺】南京金華科仿真物理實驗室。

【要求】在仿真平臺上操作，得出必要的數(shù)據(jù)，測定出游碼的質(zhì)量；寫一個簡單的實驗報告（包括主要的實驗步驟，原理，結(jié)果，如圖4所示)。

圖4 高一年級物理多媒體測試題

學生在這個虛擬的實驗環(huán)境中解決題目問題，一般需要經(jīng)過如下過程：

①先把游碼調(diào)到最左邊，把天平調(diào)平；

②分別測出游碼到中間的距離a，托盤中心到中間的距離b（注意估讀）；

③把游碼調(diào)到最右邊，在左邊放5克的砝碼，天平重新平衡；

④假設在橫梁在左右兩邊各放一個游碼，根據(jù)杠桿原理，列出方程：5*b=2*m*a 求解；

⑤寫出實驗報告。

該多媒體測試能夠考查出學生的物理思維能力，還能測量學生對于刻度尺的讀數(shù)技能和誤差意識，還能夠考查學生的實驗報告表達能力，并能增強學生對于物理學中的基本儀器——物理天平的新認識。但是，和真實實驗測試相比較，某些方面該多媒體測試仍然沒有辦法測量出來，如學生是否養(yǎng)成了用鑷子取放砝碼的習慣等。該多媒體測試還能夠?qū)W生各種操作過程記錄下來，為大數(shù)量測試提供了必要條件，這是真實實驗測試沒辦法做到的。

該多媒體測試具有鮮明的特點。首先，在仿真物理實驗室中它為學生提供了和該虛擬系統(tǒng)交互的功能，使學生能夠獲得問題解決所必需的數(shù)據(jù)。其次，學生在測試過程中可以嘗試和體驗到現(xiàn)代科技運用仿真模擬的科學研究方法?？傊摐y試的開放性和交互性是紙筆測試和真實實驗測試無法做到的。

● 關(guān)于多媒體測試原則的建議

多媒體測試可以彌補紙筆測試、真實實驗測試在檢測學生科學素養(yǎng)水平方面的不足。為了有效檢測學生的科學素養(yǎng)水平，利用評價有效促進物理新課程目標的實現(xiàn)，應該采取多元檢測的方法。具體來講，應用多媒體檢測的時候需要遵循以下原則。

1.開放性與測試效率相結(jié)合原則

由于多媒體測試的物理情境更接近真實的物理世界，所以具有開放性。利用這種開放性和問題解決方案的多樣性，可以有效地考查學生的探究意識和探究能力。但是，要全面有效地測試學生科學素養(yǎng)的各個指標，有時需要測試一定數(shù)量的題目，因此需要將多媒體測試與紙筆測試等其他測試結(jié)合起來，才能提高對學生科學素養(yǎng)水平的測試效率。

2.交互性與測試效率相結(jié)合原則

傳統(tǒng)的紙筆測試一般將問題初始狀態(tài)的物理量全部給出，這些已知量在問題解決中一般全能用上。學生一般采取模仿的方式尋找解決問題的思路和方法。這對于短時間內(nèi)大面積檢測學生解決問題的能力是有效的。但是，較難檢測學生分析和解決現(xiàn)實中復雜問題的能力。多媒體測試可以創(chuàng)設一種接近真實情境的交互問題情境，學生可以根據(jù)分析自主獲取必需的數(shù)據(jù)。此外，通過多媒體網(wǎng)絡技術(shù)，還可以創(chuàng)設多媒體物理虛擬環(huán)境。如果所創(chuàng)設的網(wǎng)絡虛擬環(huán)境物理問題需要多名考生合作來解決，這樣的多媒體測試還能夠考查學生合作、交流的意識和能力。但是，這種交互性也存在著局限性，如在虛擬的環(huán)境下做實驗，學生處理和控制誤差的能力一般難以考查，在全面考查學生科學素養(yǎng)水平的時候，仍然需要和其他物理考查方式結(jié)合起來。

3.虛擬性與真實性相結(jié)合原則

比如，可以選取物理學史上的典型事件和現(xiàn)代科技生產(chǎn)上的典型事件作為問題原型，然后經(jīng)過適當簡化，將之改造成多媒體物理測試題。學生解決這類問題時，能夠體驗到科學家探索科學的過程。這有利于考查、培養(yǎng)學生的探索意識和探索精神。還可以利用錄像手段，在所拍攝實驗情境中特意安排若干故障，要求學生觀察錄像和排除故障。由于拍攝的情境接近于真實的情境，這種手段可以在一定程度上考查學生的實際動手能力或者問題解決能力。但是，多媒體測試畢竟是真實實驗或者物理世界的純化，全面考查學生科學素養(yǎng)水平仍然需要結(jié)合其他物理測試手段。

總之，物理多媒體測試在檢測學生科學素養(yǎng)方面有其獨到的優(yōu)勢，上面的原則性建議只能將其主要優(yōu)勢揭示出來，而全面檢測學生的科學素養(yǎng)水平往往需要綜合采取紙筆測試、真實實驗測試和多媒體測試。