Origin作圖在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用及評(píng)價(jià)

李曉波 ，謝志遠(yuǎn)

(襄樊學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院, 湖北 襄樊 441053)

Origin作圖在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用及評(píng)價(jià)

李曉波 ，謝志遠(yuǎn)

(襄樊學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院, 湖北 襄樊 441053)

在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使用Origin作圖進(jìn)行輔助性的教學(xué). 為了檢測(cè)教學(xué)是否有效，進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)，并使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)做出科學(xué)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用Origin作圖進(jìn)行的輔助教學(xué)效果是明顯的.

Origin；物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)；SPSS

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是理、工科大學(xué)生一門必修的基礎(chǔ)課程. 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和作圖是學(xué)生普遍薄弱的方面. 傳統(tǒng)的坐標(biāo)紙手工作圖方法存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且存在誤差較大的缺點(diǎn)[1]. 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一批優(yōu)秀的數(shù)據(jù)處理以及作圖軟件. 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用Origin軟件輔助作圖教學(xué)，將有助于學(xué)生作圖能力以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的水平的提高. 本文以電磁學(xué)基本訓(xùn)練中制流分壓電路特性研究的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，將Origin軟件應(yīng)用于此實(shí)驗(yàn)教學(xué)中. 為了評(píng)價(jià)Origin軟件在此實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用效果，筆者進(jìn)行了教學(xué)實(shí)驗(yàn)，并應(yīng)用SPSS對(duì)實(shí)驗(yàn)后學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)反映出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.

1 基于Origin的教學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用設(shè)計(jì)

1.1 研究樣本

參加研究實(shí)驗(yàn)的31名樣本成員來(lái)自湖北省襄樊學(xué)院大學(xué)一年級(jí)兩個(gè)不同班級(jí)學(xué)生：第一組16人，為控制組(Control Group，CG)，使用傳統(tǒng)教學(xué)方法；第二組15人，為實(shí)驗(yàn)組(Experimental Group，EG)，使用傳統(tǒng)教學(xué)方法的同時(shí)，輔以O(shè)rigin作圖演示教學(xué). 實(shí)驗(yàn)前兩組的實(shí)驗(yàn)成績(jī)經(jīng)抽樣檢測(cè)，基本相同. 故SPSS樣本對(duì)比研究，只需要研究實(shí)驗(yàn)后，CG與EG實(shí)驗(yàn)成績(jī)的差異即可. 在實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)教師相同，實(shí)驗(yàn)教材、儀器、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)等也都相同，而且所做的教學(xué)實(shí)驗(yàn)也在兩組研究樣本不知情的情況下進(jìn)行. 樣本學(xué)生的詳細(xì)信息如下表1：

表1 實(shí)驗(yàn)樣本詳細(xì)信息表

1.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程

由于每組實(shí)驗(yàn)人數(shù)不多，在給學(xué)生講授完理論部分后，集中同組學(xué)生在計(jì)算機(jī)周圍進(jìn)行演示教學(xué). 具體教學(xué)應(yīng)用內(nèi)容如下：

首先打開 Origin，并調(diào)用之前保存好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選中全體 A(X)至 E(Y)數(shù)據(jù)，在 Plot菜單下選，就可以得到制流電路特性曲線系列[2](見圖1).

圖1 制流電路特性曲線

圖2 經(jīng)B-Spline樣條擬合后的制流電路特性曲線

圖3 經(jīng)B-Spline樣條擬合后的分壓電路特性曲線

類似的方法，可以做出經(jīng)B-Spline樣條擬合后的分壓電路特性曲線(如圖3)，并可以得出如下結(jié)論：

制流電路：

(1) K越大電流調(diào)節(jié)范圍越?。?2) K≥1時(shí)調(diào)節(jié)的線性較好；(3) K較小時(shí)(即R0≥RL)，X接近0時(shí)電流變化很大，細(xì)調(diào)程度較差；(4)不論R0大小如何，負(fù)載RL上通過(guò)的電流都不可能為零.分壓電路：

(1) 不論R0的大小，負(fù)載RL的電壓調(diào)節(jié)范圍均可從0→E；(2)K越小電壓調(diào)節(jié)越不均勻；(3) K越大電壓調(diào)節(jié)越均勻，因此要電壓U在0到Umax整個(gè)范圍內(nèi)均勻變化，則取K＞1比較合適，實(shí)際K＝2那條線可近似作為直線，故取即可認(rèn)為電壓調(diào)節(jié)已達(dá)到一般均勻的要求了.

2 基于SPSS的教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果檢測(cè)

兩組學(xué)生實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果如下[3]：

表2 組統(tǒng)計(jì)

在表2中，EG的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)平均數(shù)為88.6，而CG的為79.5，兩者差為9.1. 說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組平均成績(jī)比使用傳統(tǒng)教學(xué)方法組的學(xué)生高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是有效果的. 但這種差異是不是顯著的還不能確定，因此我們使用下面表3 的獨(dú)立樣本T檢測(cè)來(lái)驗(yàn)證差異是否顯著.

表2 獨(dú)立樣本T檢測(cè)Independent Samples Test

從表3中我們可以看到，Levene方差齊性檢驗(yàn)：F＝2.624，P＝0.116. 因?yàn)镻＝0.116大于顯著性水平0.05，因此方差相等假設(shè)應(yīng)當(dāng)被采用. 而此時(shí)的雙尾T檢測(cè)顯著性概率P＝0.001，遠(yuǎn)小于顯著性水平0.05.說(shuō)明兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)差異的零假設(shè)應(yīng)該被拒絕. 這證明兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果是有顯著差異的，即實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)得到了顯著提高.

3 結(jié)論

以電磁學(xué)基本訓(xùn)練中制流分壓電路特性研究的教學(xué)實(shí)驗(yàn)反映出：實(shí)驗(yàn)組學(xué)生作的數(shù)據(jù)圖明顯比控制組學(xué)生用坐標(biāo)紙做的圖直觀、準(zhǔn)確. 這樣，師生更容易從圖中到得準(zhǔn)確的信息. 因此，將Origin作圖應(yīng)用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，即顯著地提高了學(xué)生的作圖能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，又有利于師生從圖中準(zhǔn)確的得出結(jié)論，從而使實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果得到提升，同時(shí)使得學(xué)生的成績(jī)得到了顯著的提高.

[1] 夏春蘭. Origin 軟件在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J]. 大學(xué)化學(xué), 2003, 18(2):44-46.

[2] 葉衛(wèi)平. Origin 7.0科技繪圖及數(shù)據(jù)分析[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.

[3] 薛 薇. 基于SPSS的數(shù)據(jù)分析[M]. 北京: 中國(guó)人民大學(xué)出版社, 2006.

Application and Evaluation of Mapping by Origin in College Physics Experiment Teaching

LI Xiao-bo, XIE Zhi-yuan
(School of Physics and Electronic Engineering, Xiangfan University, Xiangfan 441053, China)

In order to testify the validity of college physics experiment teaching assisted by Origin, the statistical software SPSS is employed. The data obtained from the teaching experiment is analyzed scientifically, and the results demonstrate that the teaching effect assisted by Origin is obvious.

Origin; Physics experiment teaching; SPSS

O4-39

A

1009-2854(2010)08-0086-03

2010-06-15;

2010-06-30

李曉波(1979— ), 男, 湖北武漢人, 襄樊學(xué)院物理與電子工程學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師.

饒 超）