楊太群，朱 純，王繼成，陳國慶

（江南大學理學院，江蘇 無錫 214122）

0 引言

大學物理實驗是全國高等學校面向所有理工科學生開設的一門必修的公共基礎課程。作為學生進入大學后接觸的第一門科學實驗課程，它的教學目標是使學生掌握基本的理論方法、訓練學生的實驗動手能力、提升學生的科學素養(yǎng)，為后期科學研究的開展打下基礎[1-3]。

客觀、全面的課程成績評價可以提升學生的學習動機和實驗教學效果。作為一門考核課程，大學物理實驗的考核內(nèi)容主要包括實驗操作和數(shù)據(jù)分析處理兩大部分。目前，大部分教師在給學生算成績時基本都采取以實驗報告為依據(jù)的評價方法[4-5]。這種評價方法存在以下問題：（1）由于每次的實驗報告都是課后完成的，學生在寫報告時存在互相借鑒的情況，實驗報告很難準確反映學生的真實水平；（2）在實驗報告成績評價過程中，評價重點會偏向數(shù)據(jù)處理。大多數(shù)情況下，好的實驗數(shù)據(jù)往往容易獲得高分。我們在實驗成績的評定過程中存在唯測量數(shù)據(jù)論的情況，不夠客觀、全面。為了解決上述存在的問題，許多實驗教學教師根據(jù)教學經(jīng)驗提出了很多多元化的實驗教學成績評價方法。如基于過程考核成績評價方法[6]、形成性評價模式[7-8]、定制式教學評價模式[9]、發(fā)展性評價模式等[10]。這些評價模式都會突出實驗操作的過程性評價，從而讓實驗成績評定更加客觀和準確。然而，實驗操作的過程性評價仍然十分麻煩，這主要是因為大學物理實驗大多是采取班級授課，上課學生人數(shù)眾多，一個老師很難及時觀察記錄每個學生的實驗操作情況，也就沒法準確的對操作過程進行客觀、準確評價。一般只能根據(jù)學生采集的實驗數(shù)據(jù)進行判斷。數(shù)據(jù)好的一般默認其操作沒有問題。這就掉入了唯數(shù)據(jù)論的怪坑。

因此，開發(fā)一種簡單、可操作性強的方法來實現(xiàn)對實驗操作的客觀、準確評價是十分有必要的。本文根據(jù)學院眾多實驗老師大學物理實驗課程的教學經(jīng)驗提出基于實驗記錄來評價學生實驗操作的方法。該方法要求學生對實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行詳細記錄，通過分析實驗記錄對其實驗操作進行評價。該方法不僅可以客觀、量化的評價學生的實驗操作，又能夠培養(yǎng)學生養(yǎng)成良好的實驗記錄習慣，這也是提升學生科研素養(yǎng)的有效途徑。

1 基于實驗記錄的評價操作考核的方法

要求：詳細記錄實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)

注：按照實驗報告5 分制的原則，操作考核建議占2 分。優(yōu)秀—2 分；良好—1.5 分；中等—1 分。

實驗記錄常見的三種情況及其評價方法：

（1）實驗現(xiàn)象與理論描述相符，實驗數(shù)據(jù)誤差較小。評價方法：此種情況表明學生完全按照實驗要求進行實驗操作，實驗記錄規(guī)范，操作考核為優(yōu)秀；

（2）實驗現(xiàn)象與理論描述不相符或沒有實驗記錄，實驗數(shù)據(jù)誤差較??；評價方法：此種情況表明學生只是機械式的按照實驗步驟進行操作，沒有進行詳細觀察，操作考核只能為良好（打破唯數(shù)據(jù)論）。

（3）實驗現(xiàn)象與理論描述相符，實驗數(shù)據(jù)誤差較大。評價方法：此種情況說明學生操作沒有太大問題，其實驗誤差較大可能是由于儀器原因的或者是操作條件受限造成的。如果該生記錄了可能造成實驗誤差偏大的原因并在數(shù)據(jù)處理過程給出了合理分析，其操作考核仍然為優(yōu)秀；反之，如果沒有記錄異?？赡茉斐烧`差偏大的現(xiàn)象和給出合理的分析則其操作只能為良好；

（4）實驗現(xiàn)象與理論描述不相符，實驗數(shù)據(jù)誤差較大。評價方法：實驗現(xiàn)象與理論描述不相符這種情況說明學生操作不當，一般情況下學生都能夠及時發(fā)現(xiàn)并尋求老師幫助解決，不會出現(xiàn)這種情況。若出現(xiàn)這樣的情況則操作考核為中等或不及格。

2 以邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)與使用為例來對評價方法進行詳細說明

邁克爾遜干涉儀是一個及其精密的光學儀器。利用它我們可以實現(xiàn)對單色光波長的精確測量。其測量原理如圖1 所示。光源發(fā)出的光經(jīng)分束玻片后分為兩束光，這兩束光經(jīng)M1 和M2 反射后到達觀察屏處發(fā)生疊加干涉，觀察到等傾干涉圓環(huán)。當我們把M1 往上或往下移動微小距離時，由于兩束光光程差（中心處剛好等于2d）有規(guī)律的增加或者減小，我們將會看到干涉圓環(huán)由內(nèi)而外逐漸冒出或者由外而內(nèi)逐漸收縮。此時，我們只需測出M1 移動的距離Δd以及干涉條紋移動的數(shù)目Δk就可以算出光的波長λ，其計算公式如下：

圖1 邁克爾遜干涉實驗原理圖

在實驗中，一般要求學生Δk取50，Δd通過動鏡M1 的位置坐標的變化計算得到。該實驗的難點在于：（1）調(diào)節(jié)M2 的角度使得兩束光在觀察屏處疊加干涉；（2）要能精確控制兩束光的光程差并準確記錄M1 的位置坐標。在實驗過程中，學生常遇到的問題有：（1）反射鏡M1 和M2 角度調(diào)節(jié)不當導致兩束反射光無法在觀察屏處空間重疊發(fā)生疊加干涉；（2）M1 和M2 到分束玻片分光處距離超出相干長度，無法得到清晰的干涉圖案；（3）動鏡M1 螺桿滑絲導致M1 的位置讀數(shù)不準確；（4）測量過程中由于儀器臺面抖動造成干涉條紋移動數(shù)目計數(shù)不準確。前面兩條會直接導致學生觀察不到干涉圖案，一般在實驗過程中能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決。后面兩種情況會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差和隨機誤差，需要學生仔細觀察實驗細節(jié)才能將其消除或減小。

本實驗學生的報告分為以下三種情況：

（1）實驗現(xiàn)象記錄準確，能夠調(diào)出干涉圖案并準確記錄圖案的變化規(guī)律，實驗數(shù)據(jù)誤差較小。此種情況表明學生掌握了實驗要領(lǐng)且操作規(guī)范，操作成績評定為優(yōu)秀。

（2）實驗現(xiàn)象記錄缺失，實驗數(shù)據(jù)誤差較小。此種情況表明學生雖然測得了好的數(shù)據(jù)，但沒有實驗現(xiàn)象的描述說明其數(shù)據(jù)的采集只是碰巧用到別人調(diào)好的儀器，其操作成績只能評定為良好。

（3）實驗現(xiàn)象記錄準確，能夠調(diào)出干涉圖案并準確記錄圖案的變化規(guī)律，但實驗數(shù)據(jù)誤差較大。此種情況表明學生操作規(guī)范，但在數(shù)據(jù)采集過程中出現(xiàn)異常情況導致誤差較大。

實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差的主要原因有：（1）在數(shù)干涉圓環(huán)的過程中桌面振動導致多數(shù)或者漏數(shù)；（2）控制M1移動的螺桿滑絲導致位置讀數(shù)不準確。

如果學生記錄了操作過程中的相關(guān)現(xiàn)象并在數(shù)據(jù)處理過程進行合理的誤差分析和實驗改進建議，其操作成績也應評定為優(yōu)秀。反之，如果沒有異?，F(xiàn)象記錄和分析，其操作成績只能評定為良好。

3 結(jié)語

本文結(jié)合長期的大學物理實驗教學經(jīng)驗，提出基于實驗記錄來客觀評價學生實驗操作的方法。該評價方法通過學生的實驗記錄和相關(guān)分析來評定其操作成績，消除了傳統(tǒng)的唯測量數(shù)據(jù)論成績的弊端。該方法只需在當前評價體系下增加實驗現(xiàn)象的記錄和相關(guān)分析，適用性強。實踐結(jié)果表明，基于實驗記錄的操作考核評價方法能夠培養(yǎng)學生養(yǎng)成良好的實驗習慣和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，能夠調(diào)動學生的實驗積極性，提高學生的觀察能力和分析解決問題的能力，為學生后續(xù)科研實驗的開展打下了基礎。