【正文】  摘 要：根据热学课程，利用概念图技术从不同角度设计了一套基础知识测评系统。该系统新颖，科学，且具有较好的可操作性。不仅帮助学生有效地理解及学习基础知识，建立合理的知识体系，同时帮助教师详细了解学生的学习情况，调整教学活动。文章论述了该测评系统设计的目的、原则及内容。
  关键词：物理；基础知识；教学测试；概念图
  Abstract: From various angles, the evaluation system of the basic knowledge of thermodynamics was designed by making use of concept mapping technique. It is original and scientific and it has good maneuverability. It can not only help students to understand and to learn the basic knowledge and build reasonable system of knowledge, but also help teachers to learn wholly the effect of students’ learning and to adjust teaching activities. This article discusses the purpose, principle and content of this system.
  Keyword: physics; basic knowledge; instructional testing; concept mapping
  目前对专业基础知识的学习被大学生的忽视的情况日益严重，尤其是自身专业基础知识体系的形成。这种状况严重地影响了师范院校学生的培养质量。如果在大学的学生过程中，自己都没有对学科的基础知识体系的进行深入地学习，没有建立一个完善的学科知识体系，没有在课程的学习中掌握基础知识的学习方法，那么是很难胜任今后从事教师这个职业的。重视专业基础知识的学习及学习方法，重视专业基础知识体系的建立，在大学生尤其是师范生的培养中已经越来越紧迫了。
  概念图技术[1,2]在辅助教学方面的作用无庸置疑，也得到了广泛的应用。概念图在测试方面具有的强大功能也越来越受到关注[3,4,5]。在具体教学过程使用却很难普及，主要的原因是缺少一个完整的评价系统以及实际的操作的指导。
普遍认为，如果由学生自己独立完成课程的概念图设计，对学生的知识体系的学习及建立非常有效，同时也让学生的分析及归纳能力得到极大的提高。教师设计出来的概念图，有助于学生对概念及概念之间的理解，却无法内化为学生自己的东西。利用概念图进行评价，通常是给出中心概念，让学生自己设计完成，根据学生的完成情况给予评价。但是经过多年的概念图技术在大学物理课程中的应用研究，我们发现，让我校目前的大学生自己独立完成一门学科某一知识点概念图的设计是非常困难的，甚至有学生把这样的练习称之为“魔鬼训练”。同时学生自己完成的知识点概念图要想达到对知识点的深入理解非常困难。为了更有效地让概念图技术应用于学生的学习及知识体系的建立，为了让学生能够“跳一跳”就能达到相同的效果，经过几年的教学研究及实践，我们发现通过教师对教材的理解，对教材的基础知识进行概念图的设计，然后利用这些比较完善的概念图再设计测评系统，可以达到很好的效果。经过我们课题组的反复研讨，并在教学中应用的情况，我们设计了一套《热学》[6]课程的基础知识测评系统。
  1基础知识测评系统设计的背景及目的
  学生在概念的学习中，很多时候是按照教材的设计来进行的，教材的编排特点决定了这样的学习只能按层次，分散地进行。教师的讲课也多为逐点，分散地讲授，授课完成后，学生或教师必须把该知识点的内容整理归纳，理清这个知识点是从哪些方面来进行论述的，要掌握这个知识点需要从几个方面来掌握，需要理清教材中各个内容之间的关系；同时，还应该在方法及科学思想上进行拓展，分析这个知识点中各个概念之间的联系以及与其他概念联系，建立起以所学知识点为中心的知识体系。但是知识的整理过程通常被学生所忽视，目前我们遇到的情形大多是这样的，大多数的学生在课后只是粗略的读一下所学内容，然后完成教师布置的作业，甚至于有学生从不做复习，作业也是应付了事，对知识的整理工作就更少涉及了，即使老师在上课中对这些知识做了总结，也没能引起足够的重视。为引起学生对知识整理的重视，也为检测学生掌握的效果，很有必要有针对性地对基础知识进行测量。
针对这种情况，我们根据热学教材[2]设计了的一套基础知识体系的测评系统，针对教学内容中需要掌握的各个知识点，从不同的目的，不同的角度给出一个框架，给出一个网络，让学生通常学习，思考并完成这个框架的内容；同时通过学生的答题情况分析学生对这部分知识掌握的情况，给出评价，指导学生的学习及后续的教学活动。整个设计利用测试以达到更好地学习及掌握。
  2 基础知识测评系统的设计
  对热学教材中主要的章节，第1-6章进行了设计，在全部的设计中体现了以下几个特点，本文只对具体的特点举例说明：
  2.1 对概念体系的测评
  如图1是概念体系测评之热力学平衡态的概念体系图，根据热流及粒子流与平衡态的关系，给出了与热力学平衡态相关的知识之间的关系，测试学生对热流及粒子流产生的原因，造成的后果，以及与热力学平衡态的关系的了解；同时还测试了学生对平衡态时具备的确定P，V，T值的特点的了解，为后续该特点运用的理解打下基础。这是一个比较简单的概念图，但是在学生完成的过程中展示了这些概念及概念间的关系，明确提出热力学平衡态的知识网络。更重要的是提出了一种知识整理归纳的方法。所设计的概念图层次清晰，概念之间的连线整齐而明确。











  图1 概念体系测评之热力学平衡态的概念体系图
  2.2 对概念引入理解的测评
  概念的引入是学生在学习过程中很容易忽视也很难在作业及考试中测试的内容。如图2.是概念引入测评之准静态过程引入及意义概念图。整个图不仅给出了引入的意义，同时通过从上到下的流程，清晰地说明了理解准静态过程引入的原因，目的及思路。不仅对学生理解准静态过程，而且更重要的是为该概念后续的运用做了很好的铺垫。














  图2 概念引入测评之准静态过程引入及意义概念图
  2.3 对概念推导的测评
  气体分子碰壁数的推导是大学一年级的热学课程比较难讲的一个内容，通常在讲完整个推导过程后学生对该内容的理解都似是而非。图3概念推导测评之气体分子碰壁数推导图，帮助学生再次理解整个推导过程，同时明确推导过程中
各个环节的选择及判断。如选择从何推导气体分子碰壁数时，从概念出发，找出两个关键条件，提出这两个关键概念很难确定，让学生联想到确定单位时间，单位面积，可以先假设一段时间，一段面积来进行推导。不仅帮助学生了解如何选择概念中的单位时间，单位面积，同时也明确了为什么这样选择的原因。图3不仅对推导思路进行测试，还对推导策略的了解及掌握进行测试。图中右下角有一部分云朵框，主要是为测试学生对解题策略的认识的，通过图头方框中给出的各种策略，要求学生联系推导给出相应的策略。这在一定程度上，让学生认识推导策略，培养学生的分析解决问题的能力。

















  图3 概念推导测评之气体分子碰壁数推导图
  2.4 对概念之间关系的测评
  概念之间的关联是很容易被学生忽略的，在学习过程中学生非常习惯针对所学的某一个知识点学习，很少想到把前后所学的概念进行比较而深入理解其本质的含义。热力学第零、第一及第二定律就属于这样一种情况，图4.是概念之间关系测评之热力学三大定律之间的关系图，把三个定律放在一起对比加深对定律本质的认识，测试学生对本质内容的认识，主要目的促进了学生对知识的深入理解，提高学习的能力。










  图4概念之间关系测评之热力学三大定律之间的关系图
  2.5 对概念归纳的测评
  图5.显示概念归纳测评之理想气体概念图。理想气体的知识分散在热学课程中的不同章节，图5测试学生是否能把关于理想气体的知识进行汇总理解。




















  图5概念归纳测评之理想气体概念图
  2.6 对重点概念理解的测评
  在知识总结方面，有些概念是始终贯穿于整个课程内容的，比如状态参量。状态参量是热物理中一个非常重要的概念，很多知识点通过状态参量的性质都可以连接起来。而由于状态参量是一个比较抽象的概念，在学习的过程中，学生不容易认识到许多概念都具备的这个共同的特征及很多相关联的知识都可以通过状态参量连接起来。所以通过以状态参量为主题的网络图对学生的学习有着相当重要的作用。图6即为重点概念理解测评之状态参量的理解图。通过搭建状态参量的框架，通过测试提供易忽视的角度引导学生思考，深入理解知识。












  


  图6 重点概念理解测评之状态参量的理解图
  3 基础知识测评系统的优势
  本基础知识体系测评系统的设计是根据教学要求，从不同的目的，不同的角度，以不同的内容作为核心建立起来。其优势可归纳为： 
  （1）新颖性。本测评系统不同于以往知识的考核，采用了把知识放在它所存在的背景中，放在它所依存的体系中去考核，考核某一知识点的同时，也考核了与该知识相关的知识及概念。改变了考核的方式，使考核更有效。
  （2）科学性。知识并不是独立存在的，它有它特定的背景及知识体系，因此在其背景条件下去理解、学习及考核知识更具科学性。
  （3）深刻性。在一定的背景及体系中考核知识，不仅考核对知识的记忆，更重要的是考核对知识的深刻理解及知识之间的关联。从不同角度，不同目的建立知识体系网络图，学生不仅要仔细阅读教材，还必须深入理解概念，深入理解概念之间的关系才能很好的完成。
  （4）可操作性
  对知识的理解及归纳，建立知识体系，本应该是让学生自己独立完成的，但是现实情况却很难做到。在我们多年的教学实践中发现，学生只能完成最简单概念的总结，很难在知识的深入理解及知识间关联上完成对知识体系的建立。因此提供一个支架，提供一个框图就显得非常重要。在知识体系中，以填空的形式让学生完成知识体系，经实验检验是一个很实用而有效的方法。本测评体系在使用的过程中，学生普遍表示能接受这样的测试，给予了很好的评价。
  （5）可拓展性
  本体系还具备灵活多样操作的能力及进一步拓展的功能，可以根据学生不同的程度设置填空的难度。以上给出的部分测评概念图，是以学生的平均水平给出的，在教学过程中，根据学生的情况本测评系统通过调整图中需填空的内容，及时调整测评的难度，具备了进一步拓展的功能。
  本测评系统测评后对教学的好处也是显而易见的，具体体现在：
  （1）帮助学生更好地学习
  ①对知识的整理比较有效
  平时学生也是非常愿意把学过的知识整理归纳，但是看着教材却无从下手，最后也就不了了之。这个测评系统给出了一个框架，通过完成这个网络图，把教材中比较零散的知识归纳起来，学生反映效果很好。
  ②对思维的理清很有帮助
  看书，听课对概念的推导基本是可以理解的，然而一旦自己来推导就不会了。这是学生学习这类知识时的普遍现象。我们知道听懂了，但如果自己独立再做一次，是不能算是真正内化成为自己的知识的。通过推导过程的网络图，能让学生重新自己来推导，自己来做一遍，让学生重新思考，这样学生的思维过程得到进一步的整理，才能真正掌握。
  ③对概念的引入更明确
  学习过程中，从作业或考试都很难明确概念引入的目的，给出概念引入的测试，提醒学生对概念的学习还应该从引入的角度做更进一步学习，从这个角度对概念的理解更明确。
  ④对重点概念，概念间的联系及归纳更有效果
  重点概念尤其是一些比较抽象的概念，需要从各个不同的知识点的角度来理解；概念间的联系也通常要涉及教材中不同的内容，刚开始学习的学生很难对这些联系有比较清晰的认识，这样的测试对学生理解概念以及掌握学习方法非常有效，给出了一种很重要的学习方法，学习角度，有助于培养学生的学习能力。
  （2）帮助教师了解学生学习情况
  对基础知识的了解，是很难通过一道题，一次考试有一个全面的了解的，知识体系的测评对帮助教师了解学生学习基础知识情况，掌握基本概念及基本定理定律的情况很有帮助。完成一个知识点的学习，对该知识点进行测评，根据学生的情况调整教学活动。
  4结论
  专业基础知识的学习是提高大学生培养质量的重要内容之一。本研究基于测试的最终目的是为了更好地学习的原则，以测促学。设计关于热物理学课程的基础知识测评系统。该系统服务于教学过程中两个群体，学生和老师。该系统对学生知识的整理、思维的理清、概念的引入、重点概念的学习及概念之间的联系都非常有效，需要学生跳一跳才能达到，即符合教育规律，也符合学生现实的状况。该系统也对老师有极大的帮助，通过测评系统，老师能很详细客观地了解学生具体的学习情况，随时调整教学活动。
  参考文献：
  [1] 童莉 基本概念图的教学设计—以中学数学教学为例 [J] 教育理论与实践 2014 第3期 46-48
  [2] 王大平，李新国 概念图的理论及其在教学中的应用 [J] 现代教育技术 2004 第6期 45-48
  [3] 永刚 概念图作为教学评价工具的发展 [J] 学科教育理论研究 2004 第7期 43-46
  [4] 王兄 数学概念图：一种可能的评价框架 [J] 现代教育论丛 2006 第5期 9-11
  [5] 刘荣玄，刘诗焕 概念图用于教学评价的实践研究—以数学教学为例 [J] 井冈山大学学报（自然科学版） 2011 第2期 132-136

  [6] 秦允豪 《热学》 高等教育出版社

基金项目：广西高等教育教学改革工程项目重点项目“加强师范生教学研究能力培养的实践平台的建设”[2014JGZ126]