Origin作图在大学物理实验教学中的应用及评价

李晓波 ，谢志远

(襄樊学院 物理与电子工程学院, 湖北 襄樊 441053)

Origin作图在大学物理实验教学中的应用及评价

李晓波 ，谢志远

(襄樊学院 物理与电子工程学院, 湖北 襄樊 441053)

在大学物理实验教学中，使用Origin作图进行辅助性的教学. 为了检测教学是否有效，进行教学实验，并使用统计软件SPSS对实验得到的数据做出科学评价，结果表明在实验教学中运用Origin作图进行的辅助教学效果是明显的.

Origin；物理实验教学；SPSS

大学物理实验是理、工科大学生一门必修的基础课程. 在实验教学过程中，实验数据的处理和作图是学生普遍薄弱的方面. 传统的坐标纸手工作图方法存在费时费力，而且存在误差较大的缺点[1]. 随着计算机技术的发展，出现了一批优秀的数据处理以及作图软件. 在实验教学中，利用Origin软件辅助作图教学，将有助于学生作图能力以及计算机应用的水平的提高. 本文以电磁学基本训练中制流分压电路特性研究的实验教学为例，将Origin软件应用于此实验教学中. 为了评价Origin软件在此实验教学中的应用效果，笔者进行了教学实验，并应用SPSS对实验后学生实验报告成绩反映出的数据进行分析.

1 基于Origin的教学实验应用设计

1.1 研究样本

参加研究实验的31名样本成员来自湖北省襄樊学院大学一年级两个不同班级学生：第一组16人，为控制组(Control Group，CG)，使用传统教学方法；第二组15人，为实验组(Experimental Group，EG)，使用传统教学方法的同时，辅以Origin作图演示教学. 实验前两组的实验成绩经抽样检测，基本相同. 故SPSS样本对比研究，只需要研究实验后，CG与EG实验成绩的差异即可. 在实验中，实验教师相同，实验教材、仪器、实验学时等也都相同，而且所做的教学实验也在两组研究样本不知情的情况下进行. 样本学生的详细信息如下表1：

表1 实验样本详细信息表

1.2实验过程

由于每组实验人数不多，在给学生讲授完理论部分后，集中同组学生在计算机周围进行演示教学. 具体教学应用内容如下：

首先打开 Origin，并调用之前保存好的实验数据，选中全体 A(X)至 E(Y)数据，在 Plot菜单下选，就可以得到制流电路特性曲线系列[2](见图1).

图1 制流电路特性曲线

图2 经B-Spline样条拟合后的制流电路特性曲线

图3 经B-Spline样条拟合后的分压电路特性曲线

类似的方法，可以做出经B-Spline样条拟合后的分压电路特性曲线(如图3)，并可以得出如下结论：

制流电路：

(1) K越大电流调节范围越小；(2) K≥1时调节的线性较好；(3) K较小时(即R0≥RL)，X接近0时电流变化很大，细调程度较差；(4)不论R0大小如何，负载RL上通过的电流都不可能为零.分压电路：

(1) 不论R0的大小，负载RL的电压调节范围均可从0→E；(2)K越小电压调节越不均匀；(3) K越大电压调节越均匀，因此要电压U在0到Umax整个范围内均匀变化，则取K＞1比较合适，实际K＝2那条线可近似作为直线，故取即可认为电压调节已达到一般均匀的要求了.

2 基于SPSS的教学实验效果检测

两组学生实验后实验报告成绩的统计检验结果如下[3]：

表2 组统计

在表2中，EG的实验报告成绩平均数为88.6，而CG的为79.5，两者差为9.1. 说明实验组平均成绩比使用传统教学方法组的学生高，实验教学是有效果的. 但这种差异是不是显著的还不能确定，因此我们使用下面表3 的独立样本T检测来验证差异是否显著.

表2 独立样本T检测Independent Samples Test

从表3中我们可以看到，Levene方差齐性检验：F＝2.624，P＝0.116. 因为P＝0.116大于显著性水平0.05，因此方差相等假设应当被采用. 而此时的双尾T检测显著性概率P＝0.001，远小于显著性水平0.05.说明两组实验结果无差异的零假设应该被拒绝. 这证明两组实验结果是有显著差异的，即实验组学生的实验成绩得到了显著提高.

3 结论

以电磁学基本训练中制流分压电路特性研究的教学实验反映出：实验组学生作的数据图明显比控制组学生用坐标纸做的图直观、准确. 这样，师生更容易从图中到得准确的信息. 因此，将Origin作图应用于大学物理实验中，即显著地提高了学生的作图能力、计算机应用能力，又有利于师生从图中准确的得出结论，从而使实验教学效果得到提升，同时使得学生的成绩得到了显著的提高.

[1] 夏春兰. Origin 软件在物理化学实验数据处理中的应用[J]. 大学化学, 2003, 18(2):44-46.

[2] 叶卫平. Origin 7.0科技绘图及数据分析[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004.

[3] 薛 薇. 基于SPSS的数据分析[M]. 北京: 中国人民大学出版社, 2006.

Application and Evaluation of Mapping by Origin in College Physics Experiment Teaching

LI Xiao-bo, XIE Zhi-yuan
(School of Physics and Electronic Engineering, Xiangfan University, Xiangfan 441053, China)

In order to testify the validity of college physics experiment teaching assisted by Origin, the statistical software SPSS is employed. The data obtained from the teaching experiment is analyzed scientifically, and the results demonstrate that the teaching effect assisted by Origin is obvious.

Origin; Physics experiment teaching; SPSS

O4-39

A

1009-2854(2010)08-0086-03

2010-06-15;

2010-06-30

李晓波(1979— ), 男, 湖北武汉人, 襄樊学院物理与电子工程学院助理实验师.

饶 超）