大學(xué)物理實(shí)驗課程操作考試的實(shí)踐論文

大學(xué)物理實(shí)驗課程操作考試的實(shí)踐論文

　　摘要：利用ＳＰＳＳ軟件對２０１４級本科生大學(xué)物理實(shí)驗ＩＩ課程操作考試試卷進(jìn)行分析，結果表明：該試卷具有一定的信度值，且難度合理、區分度較好．考試結果分析表明：考試內容能反映學(xué)生對于實(shí)驗設計、操作、分析及處理等實(shí)驗能力的掌握，且契合課程培養目標．建議今后應加強實(shí)驗方法和理論的教學(xué)，注重學(xué)生科學(xué)實(shí)驗的素質(zhì)培養，促進(jìn)學(xué)生養成主動(dòng)分析判斷的習慣．

　　關(guān)鍵詞：實(shí)驗操作考試；試卷分析；ＳＰＳＳ

　　自２０１０年以來(lái)，為了適應學(xué)校拔尖型人才培養的要求，我校物理實(shí)驗中心從授課形式、考查方式等方面對大學(xué)物理實(shí)驗課程作了一定調整．本文選取部分２０１４級本科生實(shí)驗操作考試試卷作相關(guān)分析，并對我校大學(xué)物理實(shí)驗操作考試的實(shí)踐情況進(jìn)行總結，以揭示其對今后教學(xué)的啟示．

　　１考試方式簡(jiǎn)介

　　操作考試是檢驗學(xué)生實(shí)驗學(xué)習效果的有效方式之一．然而，若操作考試考核的內容僅僅是讓學(xué)生重復已做過(guò)的實(shí)驗，學(xué)生則只要記住操作步驟即可［１－４］，這難以準確地反映學(xué)生的實(shí)驗設計能力和操作能力，也難以對學(xué)生的實(shí)驗學(xué)習進(jìn)行有意義地引導．為此，物理實(shí)驗教學(xué)中心在開(kāi)展操作考試時(shí)，以原有實(shí)驗內容為基礎進(jìn)行拓展延伸命制試題，另外，由于儀器數量的限制，物理實(shí)驗教學(xué)中心無(wú)法滿(mǎn)足同時(shí)修讀的學(xué)生在同一時(shí)間考同樣的內容，命制了多個(gè)題目，由學(xué)生抽簽選擇考題，并且分批次進(jìn)行考試．每一場(chǎng)考試時(shí)間為４０ｍｉｎ．

　　２對象與方法

　�。玻�１對象我校２０１４級修讀大學(xué)物理實(shí)驗課程的本科生１８０人參加了期末考試，隨機選取了２個(gè)實(shí)驗的答卷（共８０份）進(jìn)行統計分析．２．２方法依據教育統計和教育測量的理論、方法，對８０名考生的總成績(jì)及每道題的答題情況用ＳＰＳＳ軟件進(jìn)行統計分析．

　　３試卷分析

　　本考試從學(xué)生做過(guò)的１２個(gè)實(shí)驗中選取了難度大致相當的４個(gè)實(shí)驗略加提高后，命制成試卷．試題屬于不完全設計題目，學(xué)生需根據新的實(shí)驗情境設計并完成實(shí)驗操作，最終上交報告．３．１試卷基本情況４套試卷結構大致相同，其具體內容雖不同，但都從固定的維度考查了學(xué)生的實(shí)驗素養和能力．試卷滿(mǎn)分１００分．選取的２套試卷分別為“采用光學(xué)方法測量所給液體的折射率”（實(shí)驗一）和“測量ＲＬＣ串聯(lián)電路中ＬＣ兩端的電壓隨頻率ｆ變化的曲線(xiàn)”（實(shí)驗二），考查分布見(jiàn)表１．由表１可知２套題目考查的內容較全面，結構較合理。３．２考試成績(jì)分布選取的８０份試卷平均成績(jì)?yōu)椋叮常�８４分．鑒于２套試卷考查內容較為一致，將整體成績(jì)分布總結為表２，成績(jì)分布圖如圖１．從表２和圖１看來(lái)，成績(jì)有高斯分布的趨勢．統計發(fā)現：實(shí)驗一及格率為６６．６７％，優(yōu)良率達２４．４５％；實(shí)驗二及格率為６０％，優(yōu)良率達２２．８６％．３．３試卷質(zhì)量分析３．３．１難度難度指試題的難易程度，是評估試卷質(zhì)量的主要指標之一．設Ｐ為試卷的難度系數，ｘ為試卷平均分，Ｗ為試卷滿(mǎn)分，則試卷的難度為當Ｐ≤０．３時(shí)說(shuō)明試卷難度低；當０．３＜Ｐ＜０．７時(shí)說(shuō)明試卷難易適度；當Ｐ≥０．７時(shí)說(shuō)明試卷難度高．表３分別給出了２個(gè)實(shí)驗的難度系數，由此可見(jiàn)２套試卷的難度相當，試卷總體難度適宜。３．３．２區分度采取極端分組法計算試題各指標的區分度Ｄ：將排名前２７％的學(xué)生劃為高分組，排名后２７％的學(xué)生劃為低分組，最后按Ｄｉ＝（ＸｉＨ－ＸｉＬ）／（Ｈｉ－Ｌｉ）計算區分度，其中Ｄｉ表示第ｉ題的區分度，ＸｉＨ表示第ｉ題高分組的平均得分，ＸｉＬ表示第ｉ題低分組的平均得分，Ｈｉ表示第ｉ題的最高得分，Ｌｉ表示第ｉ題的最低得分．Ｄ的評價(jià)指標：Ｄ＞０．４優(yōu)秀，０．３＜Ｄ＜０．３９良好，０．２＜Ｄ＜０．２９合格，０．１９以下為不合格．表４為試題的區分度，其中１）２）３）表示各項的評分指標．經(jīng)計算，兩實(shí)驗總體區分度分別為０．６３和０．６６，說(shuō)明這２套試題均達到了較好的效果．３．３．３信度鑒于本試卷均為自由答題，故采用克倫巴赫α系數計算其信度較為合適．一般認為［５］，課程結業(yè)考試要求信度在０．５～０．９之間．統計分析得兩實(shí)驗試題的克倫巴赫α系數分別為０．７６和０．７２，故認為本次考試成績(jì)可以依賴(lài)．

　　４學(xué)生考試情況分析

　�。矗�１實(shí)驗一的答題情況試題：當透鏡與顯微鏡平臺之間的介質(zhì)折射率為ｎ時(shí)，第ｋ級牛頓環(huán)的直徑Ｄｋ與牛頓環(huán)的曲率半徑Ｒ、入射光波波長(cháng)λ之間滿(mǎn)足的關(guān)系為Ｄ２ｋ＝４ｋＲλ／ｎ．要求使用所給器材，測量所給液體的折射率．實(shí)驗要求：１）寫(xiě)出實(shí)驗方法和必要的計算式；２）寫(xiě)出必要的實(shí)驗步驟；３）記錄必要的實(shí)驗數據；４）處理實(shí)驗數據，給出結果．表５給出了該實(shí)驗各部分的得分情況，并計算了方差和離散系數．４．１．１實(shí)驗方法該項實(shí)際考查用牛頓環(huán)測凸透鏡曲率半徑的實(shí)驗方法，目的在于檢測學(xué)生是否掌握“用相對級次代替絕對級次”的實(shí)驗方法，具體要求：１）報告中要有相關(guān)推導并得出公式；２）有待測量說(shuō)明．實(shí)際上，要求１）可看做是一種實(shí)驗報告素養的體現．統計結果如圖２～３所示．可見(jiàn)，學(xué)生大都能掌握牛頓環(huán)的實(shí)驗方法并加以運用，但仍然有近圖２實(shí)驗方法完成情況考查統計圖３０％的學(xué)生未掌握該實(shí)驗方法，故今后的教學(xué)中要加強實(shí)驗方法、原理的教學(xué)．從待測量說(shuō)明一項來(lái)看，學(xué)生的實(shí)驗報告素養較好．４．１．２實(shí)驗的關(guān)鍵步驟該項要求學(xué)生呈現關(guān)鍵的操作步驟，具體要求：１）寫(xiě)出操作步驟；２）寫(xiě)明“不能有螺距差”；３）寫(xiě)明“目鏡與叉絲與干涉環(huán)相切”．要求１）考查學(xué)生的實(shí)驗操作，２）３）兩項與１）構成包含關(guān)系（即步驟中必須寫(xiě)出），考查學(xué)生對實(shí)驗關(guān)鍵細節的掌握情況，某種程度上也屬于對實(shí)驗方法的考查．統計發(fā)現：能寫(xiě)出實(shí)驗步驟者占１００％，其中能清晰寫(xiě)出步驟者９１．１１％，要求２）３）完成情況見(jiàn)圖４～５．兩者都寫(xiě)明且步驟清晰者只占２０％．可以看出，學(xué)生對實(shí)驗步驟基本上掌握過(guò)關(guān)，但是過(guò)半的學(xué)生對其中的關(guān)鍵步驟掌握欠佳，能較好完成該項的學(xué)生所占比例較低，在牛頓環(huán)實(shí)驗的教學(xué)中應當提醒學(xué)生對這兩處的理解，重視對細節處的學(xué)習．從結果來(lái)看，只有近兩成學(xué)生能準確呈現實(shí)驗結果，且實(shí)驗數據處理方法基本正確，結果不合格者有７１．１１％，其原因或在于實(shí)驗方法不理想，或因逐差法的數據間隔不大，誤差抵消失��；測不出實(shí)驗數據；作為實(shí)驗報告的呈現（科學(xué)素養體現），學(xué)生應該分析實(shí)驗的成功、失敗、誤差來(lái)源以及自己為了抵消誤差用的什么方法等，遺憾的是只有５名學(xué)生分析了失敗的原因或實(shí)驗體會(huì )．４．２對實(shí)驗二的簡(jiǎn)要分析采用類(lèi)似方法分析實(shí)驗二，見(jiàn)表６.

　　５討論

　　我校的實(shí)驗操作考試有以下特點(diǎn)：１）以學(xué)生做過(guò)的實(shí)驗為基礎進(jìn)行拓展，學(xué)生在規定的時(shí)間內完成實(shí)驗與報告的書(shū)寫(xiě)，借此考查獨立實(shí)驗的能力；２）實(shí)驗一定程度上能考查其創(chuàng )新能力，學(xué)生經(jīng)過(guò)適當分析后再實(shí)驗，也就考查了分析與研究能力；３）學(xué)生用已學(xué)到的實(shí)驗方法和技能等完成考試，是將理論和實(shí)際相聯(lián)系的體現．大學(xué)物理實(shí)驗的培養目標要求［６］：培養學(xué)生的基本科學(xué)實(shí)驗技能，提高其實(shí)驗素質(zhì)，讓學(xué)生掌握基本實(shí)驗方法和思想，培養學(xué)生獨立實(shí)驗能力、分析與研究能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng )新能力．可見(jiàn)，我校的實(shí)驗操作考試能反映培養目標的要求．從考試成績(jì)以及考核指標分析的情況來(lái)看，２套試卷具備一定的信度值，其難度合理，區分較好，能將不同層次的學(xué)生區分開(kāi)．考核指標包括實(shí)驗方法、實(shí)驗步驟與操作、數據處理能力、實(shí)驗結果分析與運用４個(gè)方面，均圍繞培養目標而制定．綜合來(lái)看，試卷質(zhì)量合格，能體現對培養目標的考核，檢驗學(xué)生是否達標．統計發(fā)現，操作考試的及格率超過(guò)６０％，優(yōu)良率在２２％以上，但離散系數較大，學(xué)生的掌握水平差異較大，從分數集中情況來(lái)看，我校２０１４級本科生對本門(mén)課程的掌握程度總體符合期望．綜上可認為，我校物理實(shí)驗中心的培養模式兼顧學(xué)生基本的實(shí)驗技能、實(shí)驗素質(zhì)、實(shí)驗方法等方面能力，且有一定成效．但從考試結果也發(fā)現一些問(wèn)題，如：部分學(xué)生實(shí)驗方法掌握不牢，學(xué)生的基本科學(xué)素質(zhì)有待進(jìn)一步提高，學(xué)生不擅于對實(shí)驗進(jìn)行分析總結等．鑒于此，提出以下建議：第一，應加強實(shí)驗方法和理論的教學(xué)．學(xué)生掌握了一定的實(shí)驗方法后才能在今后的實(shí)驗、工作中運用，觸類(lèi)旁通，為后續學(xué)習提供幫助．從前文分析來(lái)看，部分學(xué)生對實(shí)驗方法的掌握不盡人意，對實(shí)驗涉及理論知識一知半解，故教師在教學(xué)中應該加強實(shí)驗方法的教學(xué)，講清內涵外延，不忽略每個(gè)細節，建議加強日常實(shí)驗教學(xué)的評價(jià)，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題．學(xué)好實(shí)驗方法也是對理論知識的鞏固，學(xué)習時(shí)不能不求甚解，建議學(xué)生在預習課上先自主學(xué)習，后相互討論．教師點(diǎn)撥講解，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，要特別注重對實(shí)驗方法的強調．第二，教學(xué)要注重學(xué)生科學(xué)實(shí)驗的基本素質(zhì)．分析發(fā)現，學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中還存在不嚴謹之處，表現在不用尺規作圖、忽略實(shí)驗細節、漏寫(xiě)單位等方面．在平時(shí)的教學(xué)中，教師應該幫助學(xué)生訓練這一方面內容，嚴格要求．第三，今后教學(xué)應促進(jìn)學(xué)生養成主動(dòng)分析判斷的習慣．理論上講，學(xué)生應該運用所學(xué)知識對實(shí)驗現象和結果進(jìn)行初步地分析判斷、得出結論，對實(shí)驗失敗或未在規定時(shí)間內完成實(shí)驗任務(wù)的學(xué)生更該如此，然而很多學(xué)生未在實(shí)驗報告中作分析．平時(shí)教學(xué)中，教師應該訓練學(xué)生的分析能力，建議開(kāi)展探索性的綜合性實(shí)驗，多提出引發(fā)學(xué)生分析思考的問(wèn)題．例如教師可以搜集學(xué)生在實(shí)驗中遇到的問(wèn)題，供大家在實(shí)驗后的討論課上思考討論，對積極發(fā)言的學(xué)生有一定的獎勵．最后，操作考試需再進(jìn)行調整．分析發(fā)現，學(xué)生實(shí)驗水平離散系數很大，中、低分段學(xué)生在實(shí)驗方法掌握一項得分普遍低，導致后續實(shí)驗進(jìn)行不順利，得分極低，故有的考查項區分度達到１．００．可見(jiàn)實(shí)驗關(guān)鍵是對方法的掌握，若學(xué)生實(shí)驗方法錯誤，必會(huì )影響后續考試，乃至整體評價(jià)．鑒于此，建議考試在進(jìn)行１５ｍｉｎ左右時(shí)，教師可向未得出實(shí)驗方法的學(xué)生提供所需要的實(shí)驗方法，但評定成績(jì)時(shí)扣除相應分數，或借鑒Ａｌｅｖｅｌ考試的形式：將“理論分為設計和數據處理、實(shí)踐操作單獨考查”的模式，單獨考查各方面，兼顧各層次的同時(shí)又各有側重［７］．６結束語(yǔ)通過(guò)分析試卷發(fā)現，我校的考核方式在一定程度上具有較好的測試作用，同時(shí)我校學(xué)生大學(xué)物理實(shí)驗成績(jì)基本能夠達到培養目標，但其中仍存在一些不足，今后的教學(xué)工作應該圍繞提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗素養進(jìn)行，培養出社會(huì )需要的人才．

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