大学物理热学课程基础知识测评系统的应用及可行性分析

教学改革　

黄津梨，孟沪生，李正良，黄国华，喻爱伦

(广西师范学院 物理与电子工程学院， 广西 南宁　530001)



教学改革

大学物理热学课程基础知识测评系统的应用及可行性分析

黄津梨，孟沪生，李正良，黄国华，喻爱伦

(广西师范学院 物理与电子工程学院， 广西 南宁530001)

采用大学物理热学课程基础知识测评系统，在学习热学课程时，对学生基础知识的掌握程度进行测试与评估，了解学生的学习情况，提高该门课程的教学质量.从测试结果来看，该系统的测试对基础知识的评估是有效且可行的.

热学；基础知识；教学质量；概念图

提高教学质量，是目前教学改革中的重点内容.大学课程概念多、内容多、难度大，而且更需把重点放在知识体系的学习及建立上.对一门学科知识体系的掌握情况决定着知识应用的程度，是后续学习的基础.对教学质量的测评是保障教学质量，促进学习的有效手段[1-3].

在教学过程中，老师对学生的了解对教学效果起着重要的作用.但如何了解学生对一门学科基础知识的掌握情况呢？目前对学生的考核，常规做法是平时作业.期中及期末考试.这些考核方式所考核的内容却并不全在基础知识的掌握上，还更应包括学生对知识的运用能力，对基础知识的掌握很难做到全面，更难从整个知识体系上进行考核.因此，本课题组长期致力于概念图技术在物理教学中的应用，经过多年研究，将概念图技术应用于基础知识的考核上，设计了一套基础知识测评体系，用于大学物理热学课程基础知识的考核.以下分析该测评体系在基础知识测试及教学质量分析上的有效性及可行性.

1　大学物理热学课程基础知识测试系统的应用及分析

1.1测试对象及方式

测试的对象是我校大学物理专业一年级1班的学生，总人数39人(第5和第6章测试人数为37人).考核的时间是每一章教学任务完成之后.考核的形式是以开卷的形式进行.原因是由于基础知识内容较多，我们测试的目的并不是学生能记住多少概念，而是测试学生对基础知识的深入理解，因此不可能也没必要采用闭卷的形式.但测试时要求学生独立完成.

1.2评分量表

表1　第1章导论知识测试的评分量表

1.3测试数据分析

通过对学生测试成绩的统计，可从3个方面分别了解学生对知识的掌握情况

1.3.1总体情况

表3给出了第1至第6章学生总分成绩表.从最低分和最高分可反映出对这一章学生掌握的最差程度及最好程度；平均分反映出本章学生掌握基础知识的平均程度；标准差反映了学生掌握基础知识分散的程度.如第1章，最低分为28.01分，最高分为73.66分，说明学生对本章知识掌握程度最差为仅掌握了全部知识的28.01%，最好则掌握了73.66%.基础知识掌握的平均程度最好的是第3章，掌握了全部知识的82.84%.知识掌握程度最分散的是第6章，标准差为27.60%.

表3　第1至第6章学生总分成绩表

图1和图2分别是第1至第6章学生各分数段相对频数及总分分布图.从图1相对频数分布图可以很清晰地看到学生对各章基础知识掌握的具体情况.总分分布图反映了每一个学生对第1至第6章知识掌握的大概情况及总分分布的情况.如从图1可以看出，第1至第6章得分情况在各成绩段的分布情况.第1章成绩分布相对均匀，主要分布在35到75分之间，以60到65分人数最多，达到了23.08%；第2章的成绩分布比较集中，在65到70分之间的人数最集中，达到了33.33%；第6章成绩分布出现了一个两极分化的趋势，得0分的人数与其他章相比为最高，达到了10.81%，而人数最多的分数段也比较高，在80到85分之间的人数最多，为27.03%.

图1　第1至第6章学生各分数段相对频数的分布图

图2　第1至第6章学生总分成绩的分布图

1.3.2每一章知识掌握的情况

图3给出了第1章及第4章每个知识点各成绩段相对频数的分布情况.给出了各个知识点知识的掌握情况.如第1章的分布图，第1题在8～10分范围内的相对频数为94.87，反映了该题的知识，学生掌握非常好.第5，6，8及9题在6～10分范围内的相对频数非常低，0～2分的相对频数非常高，反映了这4个知识点的知识学生掌握的情况很差.第4章的情况分析也类似，知识掌握的程度普遍很低，只在热力学第一定律的基本知识的掌握在6～8分范围内达到53.85%，在第8题热力学第一定律应用的知识点各分数段的相对频数都很低，相对频数最高出现在6～8分范围，但也仅为35.90%.第9题状态参量的概念，理解及掌握的学生在0～2分的范围内的相对频数非常大，达到了46.15%，之后逐渐下滑，8～11分范围内仅的相对频数仅有2.56%.

田秋元等［11］对洋葱核型进行了探索，结果发现，洋葱根尖较好的预处理时间为30 h，染液为碱性品红染液，在此基础上，对洋葱根尖细胞染色体核型分析，发现试验洋葱的染色体数为2n＝2x＝16。在洋葱的16条染色体上没有发现具有随体的染色体，却发现有端部着丝点染色体。该结果对洋葱品种资源的鉴定具有一定的参考价值。

图3　第1章及第4章各分数段相对频数分布图

1.3.3学生个体的情况

图4给出在测试的学生中学号相近且为二位数的6名学生及其中一名学号为23的学生各章各知识点成绩分布图(每一个知识的满分为10分或11分).从图中可看出学生对各章知识及每一章各知识点的掌握情况，如学号为21号的学生对前三章的学习情况好于后三章的学习，第4章后成绩一直下滑.

而所选的其他5人，成绩都保持平衡且略有上升.对23号学生各章成绩比较稳定，而且在第6章的各知识点的掌握程度非常均匀，在第1至第5章各知识点的掌握情况不均匀，第5章的第5个知识点掌握程度很低.

图4　6个学生第1至第6章成绩分布情况及学号为23的学生第1至第6章知识点成绩分布图

2　大学物理热学课程基础知识教学质量分析

教学质量分析是结合各测试点的评分量表，通过测试情况数据分析得出.以下结合例子进行分析.

2.1知识掌握的总体情况分析

由测试总体情况得：1) 对所学的六章内容，第3章输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论普遍掌握得很好.而第1章基本概念的导论部分，第2章分子动理论的平衡态理论及第4、5章热力学第一、二定律的知识掌握程度很低，只有一半左右的学生掌握. 2) 对每一章的内容，第1章基础知识导论部分，在60到65分人数最多；第2章的成绩分布比较集中，在65到70分之间的人数最多；第4和5章在45到70分之间均匀分布；而第6章物态与相变的知识掌握的程度很分散，得0分和80到85分的人数相对比较多，出现了两极分化的情况.

2.2各章知识点掌握的情况分析

由第1章和第4章知识点测试情况得如下结果：1) 掌握相对比较好的知识：第1章关于热力学平衡态的知识学生掌握的情况非常好，有94.87%的学生几乎满分.热力学平衡态相关的知识也掌握很好；对第4章热力学第一定律知识点掌握的情况相对比较好；说明对这些书本上已经给出，只要做好归纳就可以整理好的知识，学生是可以掌握的. 2) 掌握不好的知识：气体分子碰壁数及压强的知识与推导过程掌握得很差.说明学生对气体分子碰壁数及气体压强的定义及推导并没有真正掌握.气体分子碰壁数和气体压强是从微观来进行定义的，初学者一般会感觉很抽象，很难从定义上真正理解这两个概念；而对它们的推导，采用了比值定义法，需要构建简单的模型，这些内容如果是老师讲授，学生可以理解，但若真正自己来完成，学生感觉很难，虽然课堂上听懂了，但并没有内化为自己的知识.仍然需要在此加强练习；对比较抽象、概括性较强的状态参量，掌握的程度很低，学生对知识的抽象，知识的深层理解情况很差，能够深入思考或者老师在讲授知识的本质内容时，学生能真正掌握的很少.学生还有能把所学的具体概念进行归类，抽象，或者有意识地进行这些概念的抽象.

2.3学生个体学习的情况分析

从给出6个学生及某一个学生的测试情况来看，1) 学号为21号的学生，前3章成绩保持平衡，而第4章后成绩一直下滑，学习状况不好，需要了解其中的原因；别的同学都保持稳定且略有进步的情况.鼓励这些同学总结经验，提出更高的要求. 2) 23号学生学习比较稳定，尤其是第6章知识点的掌握很好且均匀，第1至第5章各知识点的掌握情况出现波动，第5章的热力学第一定律知识点与平均水平不同，掌握程度比较低.

3　基础知识测评系统的可行性

从基础知识测评系统的应用，可以从以下几方面很明显地看到它的优势，在教学过程中应用是完全可行的.

3.1基础知识测试的可行性

通过本套基础知识测评系统测试及教学质量的分析来看，由于测评系统的设计细化到各章各节的某一个概念或知识上.通过测评不仅可以了解到整个班对该门课程掌握的情况，还可以细致地了解到每一章每一个知识点，每一个学生掌握的情况.本套测评系统对基础知识的测试是完全可以胜任的.我们很难仅用一些填空题而达到相同的效果.

3.2基础知识测试的科学性

由学生自己设计知识体系概念图难度非常大，而且绘制的时间相当长，尤其对整门课程的知识进行设计.而且学生对知识体系概念图的设计与学生自己的学习程度密切相关，在开设这门课的时间内，很难达到较好的学习效果.通过教师组成团队设计课程的知识体系概念图，涉及的知识较科学、较深入、较完善，对这门课的教学提供了重要的保障.

3.3操作的可行性

在每一章的教学完成后采用开卷的形式进行本章内容的测试，通常测试一般用2个课时的时间，在教学安排上是完全可行的；同时，测试没有让学生组织知识体系的设计，而是在一定的框架上填写上合适的内容，在难度上是符合目前我校学生知识水平的，因此在测试的内容上也是完全可行的.

3.4基础知识测试的有效性

学生普遍反映通过这样的测试后，注意到了很多看书时忽略的知识，发现很多以为懂而实际还不太懂的知识，意识到一些重要的概念应该深入去理解.通过测试，知道了深入理解知识的必要性，调整了平时学习知识的方法，学会了整理知识，归纳知识的方法.测试达到了以测促学的效果.

[1]雷新勇.考试数据的统计分析和解释[M].上海：华东师范大学出版社，2007.

[2]于志.概念图评价的试题设计——美国概念图评价研究的新进展 [J].教育测量与评价(理论版)，2009(11)：56-59.

[3]刘翠，潘苏东.三因素概念图评价法在中学化学中的应用[M].教育测量与评价(理论版),2011(3):8-11.

[4]秦允豪.热学[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

广西高等教育教学改革工程项目重点项目[2014JGZ126]资助

黄津梨(1968—)，女，广西蒼悟人，广西师范学院物理与电子工程学院教授，主要从事物理教学研究工作.

O 414.1

A

1000- 0712(2016)06- 0048- 06