大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程操作考試的實(shí)踐論文

　　摘要：利用ＳＰＳＳ軟件對(duì)２０１４級(jí)本科生大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)ＩＩ課程操作考試試卷進(jìn)行分析，結(jié)果表明：該試卷具有一定的信度值，且難度合理、區(qū)分度較好．考試結(jié)果分析表明：考試內(nèi)容能反映學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、分析及處理等實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ恼莆�，且契合課程培養(yǎng)目標(biāo)．建議今后應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方法和理論的教學(xué)，注重學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的素質(zhì)培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)分析判斷的習(xí)慣．

　　關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)操作考試；試卷分析；ＳＰＳＳ

　　自２０１０年以來，為了適應(yīng)學(xué)校拔尖型人才培養(yǎng)的要求，我校物理實(shí)驗(yàn)中心從授課形式、考查方式等方面對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程作了一定調(diào)整．本文選取部分２０１４級(jí)本科生實(shí)驗(yàn)操作考試試卷作相關(guān)分析，并對(duì)我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)操作考試的實(shí)踐情況進(jìn)行總結(jié)，以揭示其對(duì)今后教學(xué)的啟示．

　　１考試方式簡(jiǎn)介

　　操作考試是檢驗(yàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果的有效方式之一．然而，若操作考試考核的內(nèi)容僅僅是讓學(xué)生重復(fù)已做過的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生則只要記住操作步驟即可［１－４］，這難以準(zhǔn)確地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和操作能力，也難以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)進(jìn)行有意義地引導(dǎo)．為此，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在開展操作考試時(shí)，以原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展延伸命制試題，另外，由于儀器數(shù)量的限制，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心無(wú)法滿足同時(shí)修讀的學(xué)生在同一時(shí)間考同樣的內(nèi)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(duì)象與方法

　�。玻�１對(duì)象我校２０１４級(jí)修讀大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的本科生１８０人參加了期末考試，隨機(jī)選取了２個(gè)實(shí)驗(yàn)的答卷（共８０份）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析．２．２方法依據(jù)教育統(tǒng)計(jì)和教育測(cè)量的理論、方法，對(duì)８０名考生的總成績(jī)及每道題的答題情況用ＳＰＳＳ軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析．

　　３試卷分析

　　本考試從學(xué)生做過的１２個(gè)實(shí)驗(yàn)中選取了難度大致相當(dāng)?shù)模磦�(gè)實(shí)驗(yàn)略加提高后，命制成試卷．試題屬于不完全設(shè)計(jì)題目，學(xué)生需根據(jù)新的實(shí)驗(yàn)情境設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)操作，最終上交報(bào)告．３．１試卷基本情況４套試卷結(jié)構(gòu)大致相同，其具體內(nèi)容雖不同，但都從固定的維度考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和能力．試卷滿分１００分．選取的２套試卷分別為“采用光學(xué)方法測(cè)量所給液體的折射率”（實(shí)驗(yàn)一）和“測(cè)量ＲＬＣ串聯(lián)電路中ＬＣ兩端的電壓隨頻率ｆ變化的曲線”（實(shí)驗(yàn)二），考查分布見表１．由表１可知２套題目考查的內(nèi)容較全面，結(jié)構(gòu)較合理。３．２考試成績(jī)分布選取的８０份試卷平均成績(jī)?yōu)椋叮常�８４分．鑒于２套試卷考查內(nèi)容較為一致，將整體成績(jī)分布總結(jié)為表２，成績(jī)分布圖如圖１．從表２和圖１看來，成績(jī)有高斯分布的趨勢(shì)．統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)一及格率為６６．６７％，優(yōu)良率達(dá)２４．４５％；實(shí)驗(yàn)二及格率為６０％，優(yōu)良率達(dá)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(píng)估試卷質(zhì)量的主要指標(biāo)之一．設(shè)Ｐ為試卷的難度系數(shù)，ｘ為試卷平均分，Ｗ為試卷滿分，則試卷的難度為當(dāng)Ｐ≤０．３時(shí)說明試卷難度低；當(dāng)０．３＜Ｐ＜０．７時(shí)說明試卷難易適度；當(dāng)Ｐ≥０．７時(shí)說明試卷難度高．表３分別給出了２個(gè)實(shí)驗(yàn)的難度系數(shù)，由此可見２套試卷的難度相當(dāng)，試卷總體難度適宜。３．３．２區(qū)分度采取極端分組法計(jì)算試題各指標(biāo)的區(qū)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(jì)算區(qū)分度，其中Ｄｉ表示第ｉ題的區(qū)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(píng)價(jià)指標(biāo)：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(qū)分度，其中１）２）３）表示各項(xiàng)的評(píng)分指標(biāo)．經(jīng)計(jì)算，兩實(shí)驗(yàn)總體區(qū)分度分別為０．６３和０．６６，說明這２套試題均達(dá)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(shù)計(jì)算其信度較為合適．一般認(rèn)為［５］，課程結(jié)業(yè)考試要求信度在０．５～０．９之間．統(tǒng)計(jì)分析得兩實(shí)驗(yàn)試題的克倫巴赫α系數(shù)分別為０．７６和０．７２，故認(rèn)為本次考試成績(jī)可以依賴．

　　４學(xué)生考試情況分析

　�。矗�１實(shí)驗(yàn)一的答題情況試題：當(dāng)透鏡與顯微鏡平臺(tái)之間的介質(zhì)折射率為ｎ時(shí)，第ｋ級(jí)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(zhǎng)λ之間滿足的關(guān)系為Ｄ２ｋ＝４ｋＲλ／ｎ．要求使用所給器材，測(cè)量所給液體的折射率．實(shí)驗(yàn)要求：１）寫出實(shí)驗(yàn)方法和必要的計(jì)算式；２）寫出必要的實(shí)驗(yàn)步驟；３）記錄必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；４）處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，給出結(jié)果．表５給出了該實(shí)驗(yàn)各部分的得分情況，并計(jì)算了方差和離散系數(shù)．４．１．１實(shí)驗(yàn)方法該項(xiàng)實(shí)際考查用牛頓環(huán)測(cè)凸透鏡曲率半徑的實(shí)驗(yàn)方法，目的在于檢測(cè)學(xué)生是否掌握“用相對(duì)級(jí)次代替絕對(duì)級(jí)次”的實(shí)驗(yàn)方法，具體要求：１）報(bào)告中要有相關(guān)推導(dǎo)并得出公式；２）有待測(cè)量說明．實(shí)際上，要求１）可看做是一種實(shí)驗(yàn)報(bào)告素養(yǎng)的體現(xiàn)．統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖２～３所示．可見，學(xué)生大都能掌握牛頓環(huán)的實(shí)驗(yàn)方法并加以運(yùn)用，但仍然有近圖２實(shí)驗(yàn)方法完成情況考查統(tǒng)計(jì)圖３０％的學(xué)生未掌握該實(shí)驗(yàn)方法，故今后的教學(xué)中要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方法、原理的教學(xué)．從待測(cè)量說明一項(xiàng)來看，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告素養(yǎng)較好．４．１．２實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟該項(xiàng)要求學(xué)生呈現(xiàn)關(guān)鍵的操作步驟，具體要求：１）寫出操作步驟；２）寫明“不能有螺距差”；３）寫明“目鏡與叉絲與干涉環(huán)相切”．要求１）考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，２）３）兩項(xiàng)與１）構(gòu)成包含關(guān)系（即步驟中必須寫出），考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵細(xì)節(jié)的掌握情況，某種程度上也屬于對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的考查．統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：能寫出實(shí)驗(yàn)步驟者占１００％，其中能清晰寫出步驟者９１．１１％，要求２）３）完成情況見圖４～５．兩者都寫明且步驟清晰者只占２０％．可以看出，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟基本上掌握過關(guān)，但是過半的學(xué)生對(duì)其中的關(guān)鍵步驟掌握欠佳，能較好完成該項(xiàng)的學(xué)生所占比例較低，在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中應(yīng)當(dāng)提醒學(xué)生對(duì)這兩處的理解，重視對(duì)細(xì)節(jié)處的學(xué)習(xí)．從結(jié)果來看，只有近兩成學(xué)生能準(zhǔn)確呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法基本正確，結(jié)果不合格者有７１．１１％，其原因或在于實(shí)驗(yàn)方法不理想，或因逐差法的數(shù)據(jù)間隔不大，誤差抵消失敗；測(cè)不出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的呈現(xiàn)（科學(xué)素養(yǎng)體現(xiàn)），學(xué)生應(yīng)該分析實(shí)驗(yàn)的成功、失敗、誤差來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?qū)嶒?yàn)體會(huì)．４．２對(duì)實(shí)驗(yàn)二的簡(jiǎn)要分析采用類似方法分析實(shí)驗(yàn)二，見表６.

　　５討論

　　我校的實(shí)驗(yàn)操作考試有以下特點(diǎn)：１）以學(xué)生做過的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)與報(bào)告的書寫，借此考查獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力；２）實(shí)驗(yàn)一定程度上能考查其創(chuàng)新能力，學(xué)生經(jīng)過適當(dāng)分析后再實(shí)驗(yàn)，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(yàn)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(xiàn)．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目標(biāo)要求［６］：培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，提高其實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，讓學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)方法和思想，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒎治雠c研究能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng)新能力．可見，我校的實(shí)驗(yàn)操作考試能反映培養(yǎng)目標(biāo)的要求．從考試成績(jī)以及考核指標(biāo)分析的情況來看，２套試卷具備一定的信度值，其難度合理，區(qū)分較好，能將不同層次的學(xué)生區(qū)分開．考核指標(biāo)包括實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟與操作、數(shù)據(jù)處理能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與運(yùn)用４個(gè)方面，均圍繞培養(yǎng)目標(biāo)而制定．綜合來看，試卷質(zhì)量合格，能體現(xiàn)對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)的考核，檢驗(yàn)學(xué)生是否達(dá)標(biāo)．統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，操作考試的及格率超過６０％，優(yōu)良率在２２％以上，但離散系數(shù)較大，學(xué)生的掌握水平差異較大，從分?jǐn)?shù)集中情況來看，我校２０１４級(jí)本科生對(duì)本門課程的掌握程度總體符合期望．綜上可認(rèn)為，我校物理實(shí)驗(yàn)中心的培養(yǎng)模式兼顧學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)素質(zhì)、實(shí)驗(yàn)方法等方面能力，且有一定成效．但從考試結(jié)果也發(fā)現(xiàn)一些問題，如：部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析總結(jié)等．鑒于此，提出以下建議：第一，應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方法和理論的教學(xué)．學(xué)生掌握了一定的實(shí)驗(yàn)方法后才能在今后的實(shí)驗(yàn)、工作中運(yùn)用，觸類旁通，為后續(xù)學(xué)習(xí)提供幫助．從前文分析來看，部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的掌握不盡人意，對(duì)實(shí)驗(yàn)涉及理論知識(shí)一知半解，故教師在教學(xué)中應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方法的教學(xué)，講清內(nèi)涵外延，不忽略每個(gè)細(xì)節(jié)，建議加強(qiáng)日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題．學(xué)好實(shí)驗(yàn)方法也是對(duì)理論知識(shí)的鞏固，學(xué)習(xí)時(shí)不能不求甚解，建議學(xué)生在預(yù)習(xí)課上先自主學(xué)習(xí)，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(duì)實(shí)驗(yàn)方法的強(qiáng)調(diào)．第二，教學(xué)要注重學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本素質(zhì)．分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中還存在不嚴(yán)謹(jǐn)之處，表現(xiàn)在不用尺規(guī)作圖、忽略實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)、漏寫單位等方面．在平時(shí)的教學(xué)中，教師應(yīng)該幫助學(xué)生訓(xùn)練這一方面內(nèi)容，嚴(yán)格要求．第三，今后教學(xué)應(yīng)促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)分析判斷的習(xí)慣．理論上講，學(xué)生應(yīng)該運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行初步地分析判斷、得出結(jié)論，對(duì)實(shí)驗(yàn)失敗或未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的學(xué)生更該如此，然而很多學(xué)生未在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中作分析．平時(shí)教學(xué)中，教師應(yīng)該訓(xùn)練學(xué)生的分析能力，建議開展探索性的綜合性實(shí)驗(yàn)，多提出引發(fā)學(xué)生分析思考的問題．例如教師可以搜集學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，供大家在實(shí)驗(yàn)后的討論課上思考討論，對(duì)積極發(fā)言的學(xué)生有一定的獎(jiǎng)勵(lì)．最后，操作考試需再進(jìn)行調(diào)整．分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平離散系數(shù)很大，中、低分段學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方法掌握一項(xiàng)得分普遍低，導(dǎo)致后續(xù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不順利，得分極低，故有的考查項(xiàng)區(qū)分度達(dá)到１．００．可見實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵是對(duì)方法的掌握，若學(xué)生實(shí)驗(yàn)方法錯(cuò)誤，必會(huì)影響后續(xù)考試，乃至整體評(píng)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(yàn)方法的學(xué)生提供所需要的實(shí)驗(yàn)方法，但評(píng)定成績(jī)時(shí)扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)，或借鑒Ａｌｅｖｅｌ考試的形式：將“理論分為設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理、實(shí)踐操作單獨(dú)考查”的模式，單獨(dú)考查各方面，兼顧各層次的同時(shí)又各有側(cè)重［７］．６結(jié)束語(yǔ)通過分析試卷發(fā)現(xiàn)，我校的考核方式在一定程度上具有較好的測(cè)試作用，同時(shí)我校學(xué)生大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)基本能夠達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，但其中仍存在一些不足，今后的教學(xué)工作應(yīng)該圍繞提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)進(jìn)行，培養(yǎng)出社會(huì)需要的人才．

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