楊軍

摘 要：通過對(duì)大學(xué)物理教學(xué)課程時(shí)間分布的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)代的大學(xué)物理教學(xué)是一種以物理理論知識(shí)教學(xué)為主要教學(xué)課程類別，物理實(shí)驗(yàn)課程作為次要教學(xué)課程類別的教學(xué)體系。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)時(shí)長占比較少，但卻是大學(xué)物理教學(xué)體系中不可或缺的重要組成部分，是老師提升教學(xué)效果和效率的必要手段。本文章通過對(duì)大學(xué)物理教學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)建模和歸因分析，提出一種衡量大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程在大學(xué)物理教學(xué)中重要度的量化標(biāo)準(zhǔn)，以期對(duì)大學(xué)物理教學(xué)體系的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)化參考。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理;物理實(shí)驗(yàn);歸因分析;數(shù)據(jù)建模;量化標(biāo)準(zhǔn)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是我國高等學(xué)校理工科本科生必修的基礎(chǔ)課程之一，是大學(xué)物理教學(xué)中重要的組成部分。依據(jù)教育部頒發(fā)的工科本科物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)要求，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課一般包涵力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)等基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)這些實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可以更好掌握與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí)，邏輯思維和動(dòng)手能力也可以得到提升。[1]論文通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的收集并使用數(shù)據(jù)建模和歸因分析等方法，提出一種衡量大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程在整體大學(xué)物理教學(xué)中重要度的量化方法。

一、物理實(shí)驗(yàn)課數(shù)據(jù)的收集

成績考核是督促學(xué)生進(jìn)行全面系統(tǒng)復(fù)習(xí)、鞏固掌握所學(xué)課程的重要環(huán)節(jié)，是檢查分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的重要手段，也是此文章作為衡量教學(xué)效果的標(biāo)準(zhǔn)。論文使用的數(shù)據(jù)收集于貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院，該學(xué)院擁有兩大類實(shí)驗(yàn)室，分別是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，教學(xué)科研儀器完備，是貴州省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。[2]

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是該學(xué)院學(xué)生的必修課程，學(xué)時(shí)設(shè)置為120-150分鐘，物理系專業(yè)學(xué)生需要在六個(gè)學(xué)期內(nèi)完成，非物理專業(yè)學(xué)生需要在兩個(gè)學(xué)期內(nèi)學(xué)習(xí)部分實(shí)驗(yàn)。本文通過追蹤學(xué)院下四個(gè)物理專業(yè)班級(jí)和四個(gè)非物理專業(yè)班級(jí)，共408人在2019學(xué)年對(duì)大學(xué)物理理論課和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)情況來進(jìn)行分析。具體的數(shù)據(jù)包括大學(xué)物理理論課程平時(shí)的作業(yè)完成分?jǐn)?shù)與時(shí)長，每學(xué)期的半期考試分?jǐn)?shù)、期末考試分?jǐn)?shù)以及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分和考試分?jǐn)?shù)。其中物理理論課的考核方法為平時(shí)成績加考試成績，平時(shí)成績占50%，考試成績占50%。

二、數(shù)據(jù)分析與處理

（一）相關(guān)性分析

皮爾遜相關(guān)系數(shù)是用于表示兩個(gè)變量之間線性相關(guān)關(guān)系密切程度的一個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。記Y為各個(gè)班級(jí)所有學(xué)生的物理理論課成績，Z為各個(gè)班級(jí)所有學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)課的總成績，Z1為物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績，Z2為物理實(shí)驗(yàn)課考試成績，M1、M2分別為四個(gè)物理專業(yè)班級(jí)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績與考試成績，N1、N2分別為四個(gè)非物理專業(yè)班級(jí)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績與考試成績。

從表中看出，理論課成績分別與實(shí)驗(yàn)課總成績、實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績和實(shí)驗(yàn)課的考試成績都呈現(xiàn)出很強(qiáng)的正相關(guān)性。這說明實(shí)驗(yàn)課程與理論課程對(duì)物理的教學(xué)都有很強(qiáng)的有效性。

若將物理專業(yè)學(xué)生與非專業(yè)學(xué)生拆分來看，物理專業(yè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上的兩種成績的相關(guān)性系數(shù)都比非物理專業(yè)學(xué)生的相關(guān)性系數(shù)要大。說明對(duì)于物理專業(yè)的學(xué)生，若這些學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)課上獲得較好的成績，那么他們將比非物理專業(yè)的學(xué)生更有可能在理論課上獲得更好的成績。

（二）隨機(jī)森林模型

本文通過在實(shí)驗(yàn)課相關(guān)數(shù)據(jù)上建立對(duì)理論課成績的回歸預(yù)測(cè)模型，來構(gòu)建衡量物理實(shí)驗(yàn)課重要度標(biāo)準(zhǔn)的公式。相關(guān)性分析中說明了實(shí)驗(yàn)課成績與理論課成績的強(qiáng)正相關(guān)性。因此，論文將實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績（p1）、實(shí)驗(yàn)課考試成績（p2）、實(shí)驗(yàn)課的總學(xué)時(shí)（p3）、實(shí)驗(yàn)課的難度系數(shù)（p4）、理論課總學(xué)時(shí)（q1）、理論課的平時(shí)作業(yè)成績（q2）以及理論課的難度系數(shù)（q3）作為建模的特征。

三、結(jié)論

論文通過對(duì)貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院下八個(gè)班級(jí)學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)課與物理理論課上的各項(xiàng)成績進(jìn)行追蹤，計(jì)算出物理實(shí)驗(yàn)課與物理理論教學(xué)效果的皮爾遜相關(guān)性系數(shù)。相對(duì)于非物理專業(yè)的學(xué)生，物理實(shí)驗(yàn)課對(duì)物理本專業(yè)學(xué)生理解物理理論更加有效，由此也說明了物理實(shí)驗(yàn)課程與物理理論課程對(duì)物理的教學(xué)都有很強(qiáng)的有效性。基于從相關(guān)的數(shù)據(jù)建立的隨機(jī)森林模型，論文提取了各項(xiàng)數(shù)據(jù)特征的權(quán)值，在構(gòu)建了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課重要度的量化標(biāo)準(zhǔn)公式后，得到此重要度標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間為（0.233，0.356），即大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)重要度占整個(gè)大學(xué)物理教學(xué)效果的比重約為23.3%到35.6%之間。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳冬穎，任紅 工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J]. 合肥學(xué)院學(xué)報(bào)（綜合版），2007（07）：35-44.

[2]張立彬，張功，李廣平. 哈佛大學(xué)有效提升物理教學(xué)質(zhì)量的舉措分析[J]. 大學(xué)物理，2011（12）：48-53.