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《大学物理》课堂演示实验的效果分析

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物理与工程Vo1.27 No.5 2017 《大学物理》课堂演示实验的效果分析 蒲贤洁 王锐何光宏 韩 忠 (重庆大学物理学院,重庆摘 要401331) 在 同一学期同一教学班的大学物理课程教学中,开展演示实验和无演示实验教学效果 的 对比研究。采用李克特七点量表形式设计调查问卷,考察学生对有演示和无演示课 次 内容的记忆、理解程度。统计结果表明,有演示实验的课次印象较无演示实验的课 次 深刻,二者均值存在极显著差异(夕===0.000);有演示实验的课次量表选项总平均分 值 较无演示实验的课次高,二者存在显著性差异(P:0.030)。 关键词 大 学物理课程;演示实验;问卷调查;差异性分析 ANALYSIS ON THE EFFECT OF DEMONSTRATION EXPERIMENT IN CoLLEGE PHYSICS CLASS Pu Xianjie Wang Roi He Guanghong Han Zhong (College of Physics,Chongqing University,Chongqing 401331) Abstract In order to investigate whether the classroom demonstration experiment can produce positive effect on teaching,a contrastive study focusing on the effect of demonstration experi— ment to non—-demonstration in teaching was researched on the students of Chongqing Universi—- ty in one College Physics teaching class at the first semester in 2016--2017 school year.The questionnaire was designed based on seven point Likert scale to investigate the students’mem— ory and understanding on the content of the lessons with or without demonstration experi— ment.Statistical results show that the students were rather more impressed by the lessons with demonstration experiment than without it,and there was greatly significant difference between two groups(p一0.000);Also,the total average score of the lessons with demonstra— tion experiment was significant higher( 一0.030)than the lessons without demonstration ex— periment.The above results provide a basis for the study of the combination of theoretical teaching and experimental demonstration. Key words college physics course;demonstration experiment;questionnaires;difference analysis 物理学是一门探求物质结构和物质运动机制 的学科,物理学中每个概念的建立、每个定律的发 现,都有其坚实的实验基础[1]。大学物理课程总 是与大学物理实验课程相生相伴,然而实际操作 中,由于全校性公共基础课涉及学生人数众多,排 配合,既可以提高学生学习知识的兴趣,又是科学 理论的导学系统,已逐渐成为物理教学的一个重 要手段和有机组成部分L1 ]。 我校大学物理和大学物理实验教学组经常开 展联合教研活动,互相交流参观学习。大学物理 实验国家级实验教学示范中心建立了“物理科技 走廊”和“物理探索科技馆”,引进了大量演示仪 器,为课堂演示实验的合理开展提供了稳定的教 课上存在相当的难度,学生在开展实验课时可能 对理论知识尚未了解,又可能上理论课时,缺乏实 验操作的基础,在理解新知识时常常感到抽象费 解。为了弥补大学物理和大学物理实验课程间紧 密联系的缺失,课堂演示实验能与课堂讲授密切 学平台和可靠的设备保障。图1所示为将“物理 探索科技馆”储备的部分实验演示仪搬进《大学物 收稿日期 2017—0S一28 基金项目 重庆市重大教改项目(1201033);重庆市重点教改项目(162006);熏庆大学物理学院院级教改项目。 作者简介 蒲贤洁,女,工程师,主要从事大学物理实验教学工作,xjpu@cqu.edu.an。 引文格式 蒲贤涪,王锐,何光宏,等.《大学物理》课堂演示实验的效果分析EJ1.物理与工程,2017,27(5)t91—94 物理与工程Vo1.27 No.5 2017 均为便于说明后期加注,原问卷中并未提示)。李 ■ ,… I ●圈 。j 克特量表是一种心理反应量表,常在问卷中使用, 是目前调查研究中使用最广泛的量表 。该量表 由一组陈述组成,每一陈述有“非常同意”、“同 意”、“一般”、“不同意”、“非常不同意”五种回答, 分别记为5、4、3、2、1.当受测者回答此类问卷的项 目时,他们具体地指出自己对该项陈述的认同程 度。七点量表是将五点量表更细化,分为“非常同 意”、“同意”、“比较同意”、“一般”、“比较不同意”、 窭童 二一 “不同意”、“非常不同意”七个选项,分别记为7、6、 图1 演示实验走进大学物理课堂 (a)”受迫振动”课次实验演示,采用“大桥共振”实验仪和交流信 5、4、3、2、1,使问卷的信度和效度较五点量表更 高。问卷完成后,每一个选项可以进行独 分析, 成组题目的选项也可进行加总(或求均值)。 2结果统计与分析 号源;(b)“光栅衍射”课次实验演示,实验器材为光栅和激光笔; (c)“驻波”课次实验演示,采月r弦驻波”演示仪和交流信号源 理》教学课堂进行现场演示,目的是使学生获得直 观的感性认识,更好地理解物理概念和规律,掌握 物理研究方法。 为了衡量课堂演示实验对大学物理的教学过 程是否产生了实际的积极作用,本文采用问卷调 查形式[d,开展了演示实验和无演示实验教学效 将每份问卷每道题目的选项录入计算机(列: 题号、行:问卷编号),在Matlab中分别计算每道 题目的平均分值和标准差,如图3(a)所示。甫 图3(a)可知,关于课次印象,有演示实验的课次较 无演示实验的课次平均分值高(深红圈——有演 示实验课次印象,浅红圈——无演示实验课次印 象),表明有演示实验的课次较无演示实验的课次 印象深刻。在SPSS里关于课次印象对有演示和 无演示课次的平均分值进一步进行配对t检验, 果的对比研究,所没计问卷主要考察学生对有演 示实验和无演示实验的课次内容的印象和理解程 度。通过对问卷结果进行统计分析(均值、标准 差、配对f检验),得出了课堂演示实验有利于《大 学物理》教学的结论 1调查方法 1.1调查对象与程序 结果表明(表l所示),有演示实验的课次印象与 无演示实验的课次印象均值存在极显著差异(P一 0.000);关于课次内具体的知识点掌握(每组第2, 3题,蓝圈——有演示实验课次,黄圈——无演示 为了控制影响【大1素(例如教学用语、演示实验 的标准性 和统一性等),以重庆大学2O16—2O17 学年第一学期随机抽选的一个大学物理教学班的 全体学生为研究对象,按照正常课次顺序安排教 学,选取“受迫振动”、“驻波”、“光栅衍射”等课次 实验课次),除第一组有演示实验的课次平均分值 偏低,另外两组有演示实验的课次平均分值基本 卜高于无演示实验的课次。分析第一组对知识点 掌握的评估分值较低的原 ,一方面可能与知识 点本身难易程度有关,另一方面也可能是因为安 排在第一组,思维还未进入状态所致。 表I课次印象、课次总平均分值有演示和无演示配对t检验 演示一无演示 t 开展随堂演示实验,其它课次按照传统理论教学 内弈进行组织。学期末,统一发放调查问卷,南该 教学班学生自行填写,填写完毕立即回收,发放问 卷55份。回收55份。回收数据利用Matlab和 SPSS 进行统计分析。 1.2 问卷设计 课次印象 4.306 0.000 课次总平均分 2.226 0.O3O 图3(b)所示为按课次内容(每组3道题为一 问卷采用李克特七点量表 形式编制,编制 时将有演示实验和无演示实验的课次内容进行穿 插等问距排版(3道题为1个组,即1次课的主 题),如图2所示,其中浅蓝背景为有演示实验的 课次,浅黄背景为无演示实验的课次(注:背景色 课次内容)统计包括课次印象和知识点掌握的综 合平均分值和标准差。由网3(b)可知,除第一组 平均分值由于前述可能冈素而较低,有演示实验 的课次(浅蓝背景)综合平均分值均较无演示实验 的课次(浅黄背景)高。 物理与工程Vo1.27 No.5 2017 ,………………………...……...…………一 ……一玉演 一 原闻鲞未标注 …一 : ‘大学物理>课程问卷调查 10’。#件 髓f : ’ 车诃毫用于麓举■兜置t学方磕的触 净盈正■.眦真拇嚆}.每一鲁量速 惺 :fJ诹? 7-州瓤B . 轧 1. 中^ 置 置焉 ’一I ft衰毫蔓翦不一矗度1,蒋对应t事 出-_如t j l l l f J l  JII’日E ‘ 菁转蛙应 产生鹇取曩 T.氇 聱书弹鲥 I,完车 矗■ 2 再● 棒共鬻喁tt 7-赢■非常躁埘 l・宠垒不理一 l2)搴静嚏—避曲 翱喵收岢琏i 茸的疆-蔑变鼍髑t 7一事矗 !I}舒 I境皇采簟挪 1 . f . 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Lu Junling,Chen Xinyi,Wang Yanji.Emphasis of demon— 3结论 strative experiments for research teaching of college physics 口].College Physics,2008,27(5):44—45.(in Chinese) 本文以同一学期随机抽选的一个大学物理教 [43易伟松,罗贤清,丁孺牛,等.大学物理课程学生问卷调查研 学班的全体学生为研究对象,在传统理论教学内 究口].物理与工程,2010,20(6):46—50. Yi Weisong,Luo Xianqing,Ding Runiu,et a1.A study on 容基础上设置适当课次的课堂演示实验,采用自 the students questionnaire of College Physics[J].Physics and 编的李克特七点量表形式的大学物理课程问卷, Engineering,2010,20(6):46-50.(in Chinese) 调查分析学生对有演示实验和无演示实验课次内 [5]卢荣德,程福臻.《大学物理演示实验》的编写思路[J].大学 容记忆、理解的自我评价程度。由统计结果得出两 物理,2016,35(5):57—60. Lu Rongde,Cheng Fuzhen.The thought of compiling《Uni— 点主要结论:有演示实验的课次印象较无演示实验 versity Physics Demonstration Experiment》[J].College 的课次深刻,且存在极显著差异( ===0.0o0);有演 Physics,2016,35(5):57-60.(in Chinese) 示实验的课次学生自我评估总平均分值较无演示 [6]Hilbe J M.A review of current SPSS products[J].Ameri— 实验的课次高,且存在显著性差异(P一0.030)。 can Statistician,2012,57(4):3i0—315. 以上结果为促进理论教学和实验演示紧密结合提 [7]Jamieson S.Likert scales:How to(ab)use them[J].Med— ical Education,2004,38(12):1217—1218. 供了研究依据。此次研究是将心理学量表设计和 [8]张睿,王祖源,徐小凤.SPOC模式大学物理混合型教学的 大学物理教学研究结合的初步探索,仅在有限的 学习效果研究IJ].大学物理,2016,35(8):52—54. 范围内开展,若能在控制影响因素的条件下扩大 Zhang Rui,Wang Zuyuan,Xu Xiaofeng.Research on effec~ 样本量和题目设置数,以及和考试成绩分析[8]对 tiveness of blended learning with SPoC model in university 照结合,必将得出更加丰富的研究结论,在教 physics[J].College Physics,2016,35(8):52—54.(in Chi— nese) 学改革和发展中发挥应有的作用。 ■ l0 0 一l0 图4 Matlab动画模拟“简谐振动的合成” (a)同方向简谐振动合成;(b)垂直简谐振动合成 

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