大學(xué)物理熱學(xué)課程基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)評(píng)系統(tǒng)的應(yīng)用及可行性分析

教學(xué)改革　

黃津梨，孟滬生，李正良，黃國(guó)華，喻愛(ài)倫

(廣西師范學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院， 廣西 南寧　530001)

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教學(xué)改革

大學(xué)物理熱學(xué)課程基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)評(píng)系統(tǒng)的應(yīng)用及可行性分析

黃津梨，孟滬生，李正良，黃國(guó)華，喻愛(ài)倫

(廣西師范學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院， 廣西 南寧530001)

采用大學(xué)物理熱學(xué)課程基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)評(píng)系統(tǒng)，在學(xué)習(xí)熱學(xué)課程時(shí)，對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度進(jìn)行測(cè)試與評(píng)估，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提高該門課程的教學(xué)質(zhì)量.從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，該系統(tǒng)的測(cè)試對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的評(píng)估是有效且可行的.

熱學(xué)；基礎(chǔ)知識(shí)；教學(xué)質(zhì)量；概念圖

提高教學(xué)質(zhì)量，是目前教學(xué)改革中的重點(diǎn)內(nèi)容.大學(xué)課程概念多、內(nèi)容多、難度大，而且更需把重點(diǎn)放在知識(shí)體系的學(xué)習(xí)及建立上.對(duì)一門學(xué)科知識(shí)體系的掌握情況決定著知識(shí)應(yīng)用的程度，是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ).對(duì)教學(xué)質(zhì)量的測(cè)評(píng)是保障教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)習(xí)的有效手段[1-3].

在教學(xué)過(guò)程中，老師對(duì)學(xué)生的了解對(duì)教學(xué)效果起著重要的作用.但如何了解學(xué)生對(duì)一門學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況呢？目前對(duì)學(xué)生的考核，常規(guī)做法是平時(shí)作業(yè).期中及期末考試.這些考核方式所考核的內(nèi)容卻并不全在基礎(chǔ)知識(shí)的掌握上，還更應(yīng)包括學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握很難做到全面，更難從整個(gè)知識(shí)體系上進(jìn)行考核.因此，本課題組長(zhǎng)期致力于概念圖技術(shù)在物理教學(xué)中的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)多年研究，將概念圖技術(shù)應(yīng)用于基礎(chǔ)知識(shí)的考核上，設(shè)計(jì)了一套基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)評(píng)體系，用于大學(xué)物理熱學(xué)課程基礎(chǔ)知識(shí)的考核.以下分析該測(cè)評(píng)體系在基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試及教學(xué)質(zhì)量分析上的有效性及可行性.

1　大學(xué)物理熱學(xué)課程基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用及分析

1.1測(cè)試對(duì)象及方式

測(cè)試的對(duì)象是我校大學(xué)物理專業(yè)一年級(jí)1班的學(xué)生，總?cè)藬?shù)39人(第5和第6章測(cè)試人數(shù)為37人).考核的時(shí)間是每一章教學(xué)任務(wù)完成之后.考核的形式是以開(kāi)卷的形式進(jìn)行.原因是由于基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容較多，我們測(cè)試的目的并不是學(xué)生能記住多少概念，而是測(cè)試學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的深入理解，因此不可能也沒(méi)必要采用閉卷的形式.但測(cè)試時(shí)要求學(xué)生獨(dú)立完成.

1.2評(píng)分量表

表1　第1章導(dǎo)論知識(shí)測(cè)試的評(píng)分量表

1.3測(cè)試數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)學(xué)生測(cè)試成績(jī)的統(tǒng)計(jì)，可從3個(gè)方面分別了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況

1.3.1總體情況

表3給出了第1至第6章學(xué)生總分成績(jī)表.從最低分和最高分可反映出對(duì)這一章學(xué)生掌握的最差程度及最好程度；平均分反映出本章學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的平均程度；標(biāo)準(zhǔn)差反映了學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)分散的程度.如第1章，最低分為28.01分，最高分為73.66分，說(shuō)明學(xué)生對(duì)本章知識(shí)掌握程度最差為僅掌握了全部知識(shí)的28.01%，最好則掌握了73.66%.基礎(chǔ)知識(shí)掌握的平均程度最好的是第3章，掌握了全部知識(shí)的82.84%.知識(shí)掌握程度最分散的是第6章，標(biāo)準(zhǔn)差為27.60%.

表3　第1至第6章學(xué)生總分成績(jī)表

圖1和圖2分別是第1至第6章學(xué)生各分?jǐn)?shù)段相對(duì)頻數(shù)及總分分布圖.從圖1相對(duì)頻數(shù)分布圖可以很清晰地看到學(xué)生對(duì)各章基礎(chǔ)知識(shí)掌握的具體情況.總分分布圖反映了每一個(gè)學(xué)生對(duì)第1至第6章知識(shí)掌握的大概情況及總分分布的情況.如從圖1可以看出，第1至第6章得分情況在各成績(jī)段的分布情況.第1章成績(jī)分布相對(duì)均勻，主要分布在35到75分之間，以60到65分人數(shù)最多，達(dá)到了23.08%；第2章的成績(jī)分布比較集中，在65到70分之間的人數(shù)最集中，達(dá)到了33.33%；第6章成績(jī)分布出現(xiàn)了一個(gè)兩極分化的趨勢(shì)，得0分的人數(shù)與其他章相比為最高，達(dá)到了10.81%，而人數(shù)最多的分?jǐn)?shù)段也比較高，在80到85分之間的人數(shù)最多，為27.03%.

圖1　第1至第6章學(xué)生各分?jǐn)?shù)段相對(duì)頻數(shù)的分布圖

圖2　第1至第6章學(xué)生總分成績(jī)的分布圖

1.3.2每一章知識(shí)掌握的情況

圖3給出了第1章及第4章每個(gè)知識(shí)點(diǎn)各成績(jī)段相對(duì)頻數(shù)的分布情況.給出了各個(gè)知識(shí)點(diǎn)知識(shí)的掌握情況.如第1章的分布圖，第1題在8～10分范圍內(nèi)的相對(duì)頻數(shù)為94.87，反映了該題的知識(shí)，學(xué)生掌握非常好.第5，6，8及9題在6～10分范圍內(nèi)的相對(duì)頻數(shù)非常低，0～2分的相對(duì)頻數(shù)非常高，反映了這4個(gè)知識(shí)點(diǎn)的知識(shí)學(xué)生掌握的情況很差.第4章的情況分析也類似，知識(shí)掌握的程度普遍很低，只在熱力學(xué)第一定律的基本知識(shí)的掌握在6～8分范圍內(nèi)達(dá)到53.85%，在第8題熱力學(xué)第一定律應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)各分?jǐn)?shù)段的相對(duì)頻數(shù)都很低，相對(duì)頻數(shù)最高出現(xiàn)在6～8分范圍，但也僅為35.90%.第9題狀態(tài)參量的概念，理解及掌握的學(xué)生在0～2分的范圍內(nèi)的相對(duì)頻數(shù)非常大，達(dá)到了46.15%，之后逐漸下滑，8～11分范圍內(nèi)僅的相對(duì)頻數(shù)僅有2.56%.

田秋元等［11］對(duì)洋蔥核型進(jìn)行了探索，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，洋蔥根尖較好的預(yù)處理時(shí)間為30 h，染液為堿性品紅染液，在此基礎(chǔ)上，對(duì)洋蔥根尖細(xì)胞染色體核型分析，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)洋蔥的染色體數(shù)為2n＝2x＝16。在洋蔥的16條染色體上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)具有隨體的染色體，卻發(fā)現(xiàn)有端部著絲點(diǎn)染色體。該結(jié)果對(duì)洋蔥品種資源的鑒定具有一定的參考價(jià)值。

圖3　第1章及第4章各分?jǐn)?shù)段相對(duì)頻數(shù)分布圖

1.3.3學(xué)生個(gè)體的情況

圖4給出在測(cè)試的學(xué)生中學(xué)號(hào)相近且為二位數(shù)的6名學(xué)生及其中一名學(xué)號(hào)為23的學(xué)生各章各知識(shí)點(diǎn)成績(jī)分布圖(每一個(gè)知識(shí)的滿分為10分或11分).從圖中可看出學(xué)生對(duì)各章知識(shí)及每一章各知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，如學(xué)號(hào)為21號(hào)的學(xué)生對(duì)前三章的學(xué)習(xí)情況好于后三章的學(xué)習(xí)，第4章后成績(jī)一直下滑.

而所選的其他5人，成績(jī)都保持平衡且略有上升.對(duì)23號(hào)學(xué)生各章成績(jī)比較穩(wěn)定，而且在第6章的各知識(shí)點(diǎn)的掌握程度非常均勻，在第1至第5章各知識(shí)點(diǎn)的掌握情況不均勻，第5章的第5個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握程度很低.

圖4　6個(gè)學(xué)生第1至第6章成績(jī)分布情況及學(xué)號(hào)為23的學(xué)生第1至第6章知識(shí)點(diǎn)成績(jī)分布圖

2　大學(xué)物理熱學(xué)課程基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)質(zhì)量分析

教學(xué)質(zhì)量分析是結(jié)合各測(cè)試點(diǎn)的評(píng)分量表，通過(guò)測(cè)試情況數(shù)據(jù)分析得出.以下結(jié)合例子進(jìn)行分析.

2.1知識(shí)掌握的總體情況分析

由測(cè)試總體情況得：1) 對(duì)所學(xué)的六章內(nèi)容，第3章輸運(yùn)現(xiàn)象與分子動(dòng)理學(xué)理論的非平衡態(tài)理論普遍掌握得很好.而第1章基本概念的導(dǎo)論部分，第2章分子動(dòng)理論的平衡態(tài)理論及第4、5章熱力學(xué)第一、二定律的知識(shí)掌握程度很低，只有一半左右的學(xué)生掌握. 2) 對(duì)每一章的內(nèi)容，第1章基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)論部分，在60到65分人數(shù)最多；第2章的成績(jī)分布比較集中，在65到70分之間的人數(shù)最多；第4和5章在45到70分之間均勻分布；而第6章物態(tài)與相變的知識(shí)掌握的程度很分散，得0分和80到85分的人數(shù)相對(duì)比較多，出現(xiàn)了兩極分化的情況.

2.2各章知識(shí)點(diǎn)掌握的情況分析

由第1章和第4章知識(shí)點(diǎn)測(cè)試情況得如下結(jié)果：1) 掌握相對(duì)比較好的知識(shí)：第1章關(guān)于熱力學(xué)平衡態(tài)的知識(shí)學(xué)生掌握的情況非常好，有94.87%的學(xué)生幾乎滿分.熱力學(xué)平衡態(tài)相關(guān)的知識(shí)也掌握很好；對(duì)第4章熱力學(xué)第一定律知識(shí)點(diǎn)掌握的情況相對(duì)比較好；說(shuō)明對(duì)這些書本上已經(jīng)給出，只要做好歸納就可以整理好的知識(shí)，學(xué)生是可以掌握的. 2) 掌握不好的知識(shí)：氣體分子碰壁數(shù)及壓強(qiáng)的知識(shí)與推導(dǎo)過(guò)程掌握得很差.說(shuō)明學(xué)生對(duì)氣體分子碰壁數(shù)及氣體壓強(qiáng)的定義及推導(dǎo)并沒(méi)有真正掌握.氣體分子碰壁數(shù)和氣體壓強(qiáng)是從微觀來(lái)進(jìn)行定義的，初學(xué)者一般會(huì)感覺(jué)很抽象，很難從定義上真正理解這兩個(gè)概念；而對(duì)它們的推導(dǎo)，采用了比值定義法，需要構(gòu)建簡(jiǎn)單的模型，這些內(nèi)容如果是老師講授，學(xué)生可以理解，但若真正自己來(lái)完成，學(xué)生感覺(jué)很難，雖然課堂上聽(tīng)懂了，但并沒(méi)有內(nèi)化為自己的知識(shí).仍然需要在此加強(qiáng)練習(xí)；對(duì)比較抽象、概括性較強(qiáng)的狀態(tài)參量，掌握的程度很低，學(xué)生對(duì)知識(shí)的抽象，知識(shí)的深層理解情況很差，能夠深入思考或者老師在講授知識(shí)的本質(zhì)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生能真正掌握的很少.學(xué)生還有能把所學(xué)的具體概念進(jìn)行歸類，抽象，或者有意識(shí)地進(jìn)行這些概念的抽象.

2.3學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)的情況分析

從給出6個(gè)學(xué)生及某一個(gè)學(xué)生的測(cè)試情況來(lái)看，1) 學(xué)號(hào)為21號(hào)的學(xué)生，前3章成績(jī)保持平衡，而第4章后成績(jī)一直下滑，學(xué)習(xí)狀況不好，需要了解其中的原因；別的同學(xué)都保持穩(wěn)定且略有進(jìn)步的情況.鼓勵(lì)這些同學(xué)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出更高的要求. 2) 23號(hào)學(xué)生學(xué)習(xí)比較穩(wěn)定，尤其是第6章知識(shí)點(diǎn)的掌握很好且均勻，第1至第5章各知識(shí)點(diǎn)的掌握情況出現(xiàn)波動(dòng)，第5章的熱力學(xué)第一定律知識(shí)點(diǎn)與平均水平不同，掌握程度比較低.

3　基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)評(píng)系統(tǒng)的可行性

從基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)評(píng)系統(tǒng)的應(yīng)用，可以從以下幾方面很明顯地看到它的優(yōu)勢(shì)，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用是完全可行的.

3.1基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試的可行性

通過(guò)本套基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)評(píng)系統(tǒng)測(cè)試及教學(xué)質(zhì)量的分析來(lái)看，由于測(cè)評(píng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)細(xì)化到各章各節(jié)的某一個(gè)概念或知識(shí)上.通過(guò)測(cè)評(píng)不僅可以了解到整個(gè)班對(duì)該門課程掌握的情況，還可以細(xì)致地了解到每一章每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，每一個(gè)學(xué)生掌握的情況.本套測(cè)評(píng)系統(tǒng)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的測(cè)試是完全可以勝任的.我們很難僅用一些填空題而達(dá)到相同的效果.

3.2基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試的科學(xué)性

由學(xué)生自己設(shè)計(jì)知識(shí)體系概念圖難度非常大，而且繪制的時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，尤其對(duì)整門課程的知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì).而且學(xué)生對(duì)知識(shí)體系概念圖的設(shè)計(jì)與學(xué)生自己的學(xué)習(xí)程度密切相關(guān)，在開(kāi)設(shè)這門課的時(shí)間內(nèi)，很難達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果.通過(guò)教師組成團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)課程的知識(shí)體系概念圖，涉及的知識(shí)較科學(xué)、較深入、較完善，對(duì)這門課的教學(xué)提供了重要的保障.

3.3操作的可行性

在每一章的教學(xué)完成后采用開(kāi)卷的形式進(jìn)行本章內(nèi)容的測(cè)試，通常測(cè)試一般用2個(gè)課時(shí)的時(shí)間，在教學(xué)安排上是完全可行的；同時(shí)，測(cè)試沒(méi)有讓學(xué)生組織知識(shí)體系的設(shè)計(jì)，而是在一定的框架上填寫上合適的內(nèi)容，在難度上是符合目前我校學(xué)生知識(shí)水平的，因此在測(cè)試的內(nèi)容上也是完全可行的.

3.4基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試的有效性

學(xué)生普遍反映通過(guò)這樣的測(cè)試后，注意到了很多看書時(shí)忽略的知識(shí)，發(fā)現(xiàn)很多以為懂而實(shí)際還不太懂的知識(shí)，意識(shí)到一些重要的概念應(yīng)該深入去理解.通過(guò)測(cè)試，知道了深入理解知識(shí)的必要性，調(diào)整了平時(shí)學(xué)習(xí)知識(shí)的方法，學(xué)會(huì)了整理知識(shí)，歸納知識(shí)的方法.測(cè)試達(dá)到了以測(cè)促學(xué)的效果.

[1]雷新勇.考試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和解釋[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2007.

[2]于志.概念圖評(píng)價(jià)的試題設(shè)計(jì)——美國(guó)概念圖評(píng)價(jià)研究的新進(jìn)展 [J].教育測(cè)量與評(píng)價(jià)(理論版)，2009(11)：56-59.

[3]劉翠，潘蘇東.三因素概念圖評(píng)價(jià)法在中學(xué)化學(xué)中的應(yīng)用[M].教育測(cè)量與評(píng)價(jià)(理論版),2011(3):8-11.

[4]秦允豪.熱學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2011.

Application and feasibility analysis of the evaluation system of basic knowledge in thermodynamics of college physics

HUANG Jin-li, MENG Hu-shen, LI Zheng-liang, HUANG Guo-hua, YU Ai-lun

(College of Physics and Electronic Engineering, Guangxi Teachers Education University, Nanning, Guangxi 530001, China)

By using the evaluation system of the basic knowledge in thermodynamics of college physics, the degree of students’ mastery of basic knowledge can be tested and evaluated when they study the thermodynamics. The effect of students’ learning is known and the quality of teaching is improved. The results of the tests show that this system is effective and feasible for evaluation of basic knowledge.

thermodynamics; basic knowledge;quality of teaching; concept mapping

2015-10-14；

2015-12-15

廣西高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目重點(diǎn)項(xiàng)目[2014JGZ126]資助

黃津梨(1968—)，女，廣西蒼悟人，廣西師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院教授，主要從事物理教學(xué)研究工作.

O 414.1

A

1000- 0712(2016)06- 0048- 06