教學(xué)改革　

黃津梨，孟滬生，李正良，黃國華，喻愛倫

(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)知識測評系統(tǒng)的應(yīng)用及可行性分析

黃津梨，孟滬生，李正良，黃國華，喻愛倫

(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)知識測評系統(tǒng)，在學(xué)習(xí)熱學(xué)課程時，對學(xué)生基礎(chǔ)知識的掌握程度進(jìn)行測試與評估，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.從測試結(jié)果來看，該系統(tǒng)的測試對基礎(chǔ)知識的評估是有效且可行的.

熱學(xué)；基礎(chǔ)知識；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)放在知識體系的學(xué)習(xí)及建立上.對一門學(xué)科知識體系的掌握情況決定著知識應(yīng)用的程度，是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ).對教學(xué)質(zhì)量的測評是保障教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)習(xí)的有效手段[1-3].

在教學(xué)過程中，老師對學(xué)生的了解對教學(xué)效果起著重要的作用.但如何了解學(xué)生對一門學(xué)科基礎(chǔ)知識的掌握情況呢？目前對學(xué)生的考核，常規(guī)做法是平時作業(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)知識的掌握上，還更應(yīng)包括學(xué)生對知識的運(yùn)用能力，對基礎(chǔ)知識的掌握很難做到全面，更難從整個知識體系上進(jìn)行考核.因此，本課題組長期致力于概念圖技術(shù)在物理教學(xué)中的應(yīng)用，經(jīng)過多年研究，將概念圖技術(shù)應(yīng)用于基礎(chǔ)知識的考核上，設(shè)計(jì)了一套基礎(chǔ)知識測評體系，用于大學(xué)物理熱學(xué)課程基礎(chǔ)知識的考核.以下分析該測評體系在基礎(chǔ)知識測試及教學(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)知識測試系統(tǒng)的應(yīng)用及分析

1.1測試對象及方式

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

1.2評分量表

表1　第1章導(dǎo)論知識測試的評分量表

1.3測試數(shù)據(jù)分析

通過對學(xué)生測試成績的統(tǒng)計(jì)，可從3個方面分別了解學(xué)生對知識的掌握情況

1.3.1總體情況

表3給出了第1至第6章學(xué)生總分成績表.從最低分和最高分可反映出對這一章學(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)知識的平均程度；標(biāo)準(zhǔn)差反映了學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識分散的程度.如第1章，最低分為28.01分，最高分為73.66分，說明學(xué)生對本章知識掌握程度最差為僅掌握了全部知識的28.01%，最好則掌握了73.66%.基礎(chǔ)知識掌握的平均程度最好的是第3章，掌握了全部知識的82.84%.知識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)段相對頻數(shù)及總分分布圖.從圖1相對頻數(shù)分布圖可以很清晰地看到學(xué)生對各章基礎(chǔ)知識掌握的具體情況.總分分布圖反映了每一個學(xué)生對第1至第6章知識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段的分布情況.第1章成績分布相對均勻，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章成績分布出現(xiàn)了一個兩極分化的趨勢，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)段相對頻數(shù)的分布圖

圖2　第1至第6章學(xué)生總分成績的分布圖

1.3.2每一章知識掌握的情況

圖3給出了第1章及第4章每個知識點(diǎn)各成績段相對頻數(shù)的分布情況.給出了各個知識點(diǎn)知識的掌握情況.如第1章的分布圖，第1題在8～10分范圍內(nèi)的相對頻數(shù)為94.87，反映了該題的知識，學(xué)生掌握非常好.第5，6，8及9題在6～10分范圍內(nèi)的相對頻數(shù)非常低，0～2分的相對頻數(shù)非常高，反映了這4個知識點(diǎn)的知識學(xué)生掌握的情況很差.第4章的情況分析也類似，知識掌握的程度普遍很低，只在熱力學(xué)第一定律的基本知識的掌握在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)用的知識點(diǎn)各分?jǐn)?shù)段的相對頻數(shù)都很低，相對頻數(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)僅的相對頻數(shù)僅有2.56%.

田秋元等［11］對洋蔥核型進(jìn)行了探索，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，洋蔥根尖較好的預(yù)處理時間為30 h，染液為堿性品紅染液，在此基礎(chǔ)上，對洋蔥根尖細(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)果對洋蔥品種資源的鑒定具有一定的參考價值。

圖3　第1章及第4章各分?jǐn)?shù)段相對頻數(shù)分布圖

1.3.3學(xué)生個體的情況

圖4給出在測試的學(xué)生中學(xué)號相近且為二位數(shù)的6名學(xué)生及其中一名學(xué)號為23的學(xué)生各章各知識點(diǎn)成績分布圖(每一個知識的滿分為10分或11分).從圖中可看出學(xué)生對各章知識及每一章各知識點(diǎn)的掌握情況，如學(xué)號為21號的學(xué)生對前三章的學(xué)習(xí)情況好于后三章的學(xué)習(xí)，第4章后成績一直下滑.

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

圖4　6個學(xué)生第1至第6章成績分布情況及學(xué)號為23的學(xué)生第1至第6章知識點(diǎn)成績分布圖

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

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

2.1知識掌握的總體情況分析

由測試總體情況得：1) 對所學(xué)的六章內(nèi)容，第3章輸運(yùn)現(xiàn)象與分子動理學(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、二定律的知識掌握程度很低，只有一半左右的學(xué)生掌握. 2) 對每一章的內(nèi)容，第1章基礎(chǔ)知識導(dǎo)論部分，在60到65分人數(shù)最多；第2章的成績分布比較集中，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)與相變的知識掌握的程度很分散，得0分和80到85分的人數(shù)相對比較多，出現(xiàn)了兩極分化的情況.

2.2各章知識點(diǎn)掌握的情況分析

由第1章和第4章知識點(diǎn)測試情況得如下結(jié)果：1) 掌握相對比較好的知識：第1章關(guān)于熱力學(xué)平衡態(tài)的知識學(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)的知識也掌握很好；對第4章熱力學(xué)第一定律知識點(diǎn)掌握的情況相對比較好；說明對這些書本上已經(jīng)給出，只要做好歸納就可以整理好的知識，學(xué)生是可以掌握的. 2) 掌握不好的知識：氣體分子碰壁數(shù)及壓強(qiáng)的知識與推導(dǎo)過程掌握得很差.說明學(xué)生對氣體分子碰壁數(shù)及氣體壓強(qiáng)的定義及推導(dǎo)并沒有真正掌握.氣體分子碰壁數(shù)和氣體壓強(qiáng)是從微觀來進(jìn)行定義的，初學(xué)者一般會感覺很抽象，很難從定義上真正理解這兩個概念；而對它們的推導(dǎo)，采用了比值定義法，需要構(gòu)建簡單的模型，這些內(nèi)容如果是老師講授，學(xué)生可以理解，但若真正自己來完成，學(xué)生感覺很難，雖然課堂上聽懂了，但并沒有內(nèi)化為自己的知識.仍然需要在此加強(qiáng)練習(xí)；對比較抽象、概括性較強(qiáng)的狀態(tài)參量，掌握的程度很低，學(xué)生對知識的抽象，知識的深層理解情況很差，能夠深入思考或者老師在講授知識的本質(zhì)內(nèi)容時，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，或者有意識地進(jìn)行這些概念的抽象.

2.3學(xué)生個體學(xué)習(xí)的情況分析

從給出6個學(xué)生及某一個學(xué)生的測試情況來看，1) 學(xué)號為21號的學(xué)生，前3章成績保持平衡，而第4章后成績一直下滑，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.鼓勵這些同學(xué)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出更高的要求. 2) 23號學(xué)生學(xué)習(xí)比較穩(wěn)定，尤其是第6章知識點(diǎn)的掌握很好且均勻，第1至第5章各知識點(diǎn)的掌握情況出現(xiàn)波動，第5章的熱力學(xué)第一定律知識點(diǎn)與平均水平不同，掌握程度比較低.

3　基礎(chǔ)知識測評系統(tǒng)的可行性

從基礎(chǔ)知識測評系統(tǒng)的應(yīng)用，可以從以下幾方面很明顯地看到它的優(yōu)勢，在教學(xué)過程中應(yīng)用是完全可行的.

3.1基礎(chǔ)知識測試的可行性

通過本套基礎(chǔ)知識測評系統(tǒng)測試及教學(xué)質(zhì)量的分析來看，由于測評系統(tǒng)的設(shè)計(jì)細(xì)化到各章各節(jié)的某一個概念或知識上.通過測評不僅可以了解到整個班對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知識點(diǎn)，每一個學(xué)生掌握的情況.本套測評系統(tǒng)對基礎(chǔ)知識的測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)知識測試的科學(xué)性

由學(xué)生自己設(shè)計(jì)知識體系概念圖難度非常大，而且繪制的時間相當(dāng)長，尤其對整門課程的知識進(jìn)行設(shè)計(jì).而且學(xué)生對知識體系概念圖的設(shè)計(jì)與學(xué)生自己的學(xué)習(xí)程度密切相關(guān)，在開設(shè)這門課的時間內(nèi)，很難達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果.通過教師組成團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)課程的知識體系概念圖，涉及的知識較科學(xué)、較深入、較完善，對這門課的教學(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)完成后采用開卷的形式進(jìn)行本章內(nèi)容的測試，通常測試一般用2個課時的時間，在教學(xué)安排上是完全可行的；同時，測試沒有讓學(xué)生組織知識體系的設(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)生知識水平的，因此在測試的內(nèi)容上也是完全可行的.

3.4基礎(chǔ)知識測試的有效性

學(xué)生普遍反映通過這樣的測試后，注意到了很多看書時忽略的知識，發(fā)現(xiàn)很多以為懂而實(shí)際還不太懂的知識，意識到一些重要的概念應(yīng)該深入去理解.通過測試，知道了深入理解知識的必要性，調(diào)整了平時學(xué)習(xí)知識的方法，學(xué)會了整理知識，歸納知識的方法.測試達(dá)到了以測促學(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.概念圖評價的試題設(shè)計(jì)——美國概念圖評價研究的新進(jìn)展 [J].教育測量與評價(理論版)，2009(11)：56-59.

[3]劉翠，潘蘇東.三因素概念圖評價法在中學(xué)化學(xué)中的應(yīng)用[M].教育測量與評價(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