一種物理實驗實驗報告評判方法
【專利摘要】一種物理實驗實驗報告評判方法，所述方法采用網(wǎng)絡信息化手段實現(xiàn)物理實驗報告的智能評判并與教師的主觀評判相結(jié)合，同時評判學生實驗報告中出現(xiàn)的計算問題和學生在實驗報告中所體現(xiàn)出的創(chuàng)造性思維。該報告評判方法具備主客觀相結(jié)合的評閱模式。本發(fā)明的有益效果在于，對物理實驗課程所涉及到的實驗項目進行分析，對不同類型的實驗項目提出不同的評價策略，并根據(jù)目前科研領(lǐng)域和測量技術(shù)領(lǐng)域的最新實驗數(shù)據(jù)處理與測量結(jié)果表示規(guī)范，從根本上解決目前“實驗評價標準不一，難以對全體學生給出客觀、公平公正的實驗成績，評價結(jié)果不能有效促進學生的學習和能力的提高”的問題。
【專利說明】
一種物理實驗實驗報告評判方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及教學評估領(lǐng)域，具體涉及一種物理實驗實驗報告評判方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 物理實驗課程對于高等院校來說是一門十分重要的實驗課程，也是大學生進入大 學后最早接觸到的一門實驗課程。由于實驗課授課的特點，即每節(jié)實驗課可容納學生數(shù)量 有限，需要大量的授課教師，而且授課教師可能來自不同的物理學領(lǐng)域?qū)嶒灲虒W方面的 專業(yè)水平差別較大，從而造成實驗報告評判具有隨意性，缺乏規(guī)范的標準。大學物理實驗課 程具有內(nèi)容豐富、覆蓋面全的特點，在選題上涵蓋了力學、熱學、電磁學、光學和近代物理實 驗，既包含訓練學生基礎(chǔ)物理實驗思想、物理實驗方法、物理實驗技能的經(jīng)典實驗，又包含 與現(xiàn)代物理技術(shù)結(jié)合與應用的課題。物理實驗的數(shù)據(jù)處理方法包含"直接測量量誤差處理 方法"、"間接測量量誤差處理方法"、"逐差法"、"最小二乘法"等，而每個實驗項目在數(shù)據(jù)處 理使用這些方法過程中也存在較大的差異。同時，實驗報告是反映學生掌握實驗課程內(nèi)容 情況以及實驗能力的重要教學環(huán)節(jié)，但由于現(xiàn)有的實驗報告評判方法實驗報告批改量太 大，完全靠人工批改，難以細致、全面。從實驗報告評判的整體情況來看，評判質(zhì)量差別較 大，許多需要學生改正的問題沒有指出，沒有給同學充分的反饋信息，影響了同學扎實地掌 握教學要求，使得大面積的實驗教學的質(zhì)量難以控制和提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明根據(jù)工科物理實驗課程教學培養(yǎng)要求和教學目標，提出一種物理實驗實驗 報告評判方法。
[0004] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種物理實驗實驗報告評判方法，所述方法采用網(wǎng)絡信息化手段實現(xiàn)物理實驗報告的 智能評判并與教師的主觀評判相結(jié)合，同時評判學生實驗報告中出現(xiàn)的計算問題和學生在 實驗報告中所體現(xiàn)出的創(chuàng)造性思維。
[0005] 進一步的，所述方法步驟如下： 步驟1:定義實驗名稱、編號及其實驗結(jié)構(gòu)； 步驟2:定義評判計算方法； 步驟3:定義給分點； 步驟4:對實驗報告進行評判。
[0006] 進一步的，所述步驟1具體為，不同類型的物理實驗報告分別定義不同名稱、編號 以做區(qū)分，所述實驗結(jié)構(gòu)為： 一、 實驗目的與實驗儀器(〇. 5分）； 二、 實驗原理（1分）； 三、 實驗步驟（1分）； 四、 數(shù)據(jù)處理（1.5分）； 五、 分析討論與結(jié)論(1分）； 六、 原始數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理過程。
[0007] 進一步的，所述步驟2具體為:各項目根據(jù)目前科研領(lǐng)域和測量技術(shù)領(lǐng)域的最新實 驗數(shù)據(jù)處理與測量結(jié)果表示規(guī)范為基準，對每個具體實驗項目制定相應的評判計算方法， 采用直接測量量誤差處理方法、間接測量量誤差處理方法、逐差法、最小二乘法等對數(shù)據(jù)進 行處理，評估每個實驗項目中各個不同的計算步驟。
[0008] 進一步的，所述步驟3具體為評估每個實驗項目中具體的實驗步驟中給分點的合 理分布。
[0009] 進一步的，所述步驟4具體為，系統(tǒng)具備主客觀相結(jié)合的評閱模式，數(shù)據(jù)處理結(jié)果 由電腦程序識別、評閱，學生撰寫的實驗原理和實驗步驟，以及做出的數(shù)據(jù)曲線圖、實驗分 析、結(jié)論等由老師進行主觀評價。
[0010] 本發(fā)明的有益效果在于，對工科物理實驗課程所涉及到的實驗項目進行分析，對 不同類型的實驗項目提出不同的評價策略，并根據(jù)目前科研領(lǐng)域和測量技術(shù)領(lǐng)域的最新實 驗數(shù)據(jù)處理與測量結(jié)果表示規(guī)范，制定一套標準的實驗數(shù)據(jù)處理和測量結(jié)果標準算法與標 準化評價方案，從根本上解決目前"實驗評價標準不一，難以對全體學生給出客觀、公平公 正的實驗成績，評價結(jié)果不能有效促進學生的學習和能力的提高"的問題;實驗報告是學生 展現(xiàn)其創(chuàng)造性思維的載體，實驗分析討論與實驗結(jié)論部分是非常個性化的內(nèi)容，這一部分 內(nèi)容的判定還需要教師的主觀判定。
【附圖說明】
[0011] 圖1為實施例一的Ip - VC2K的關(guān)系曲線圖； 圖2為實施例一的Vc2K_n曲線圖。
【具體實施方式】
[0012] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施實例僅僅用于解釋本發(fā)明， 并不用于限定本發(fā)明。
[0013] 相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修 改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細 節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)部分的 描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0014] 一種物理實驗實驗報告評判方法，采用網(wǎng)絡信息化手段實現(xiàn)物理實驗報告的智能 評判并與教師的主觀評判相結(jié)合，同時評判學生實驗報告中出現(xiàn)的計算問題和學生在實驗 報告中所體現(xiàn)出的創(chuàng)造性思維，所述方法步驟如下： 步驟1:定義實驗名稱、編號及其結(jié)構(gòu)，實驗項目采用的結(jié)構(gòu)為:一、實驗目的與實驗儀 器(0.5分），二、實驗原理(提示:限400字）（1分），三、實驗步驟(提示:限400字）（1分），四、數(shù) 據(jù)處理(1.5分），五、分析討論與結(jié)論(1分），六、原始數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理過程。并根據(jù)實驗教程 的要求定義實驗報告的名稱及其編號。其中的實驗原理與實驗操作部分，為了讓學生掌握 實驗科學的思想與方法，實驗原理和實驗操作采取了學生自己總結(jié)凝練、撰寫的方式，每部 分不超400字，并要求學生手繪實驗原理圖，要學生有思考和加深的過程，不能在信息化的 過程中丟掉。這樣，可促使學生進行獨立思考，提高概括總結(jié)的能力，加深對實驗思想、方法 與手段的理解，避免出現(xiàn)學生直接使用教科書的內(nèi)容而不進一步思考的現(xiàn)象。
[0015] 步驟2:各項目根據(jù)目前科研領(lǐng)域和測量技術(shù)領(lǐng)域的最新實驗數(shù)據(jù)處理與測量結(jié) 果表示規(guī)范為基準，對每個具體實驗項目制定相應的評判計算方法。這些評判方法首先需 要根據(jù)實驗教程的要求確定數(shù)據(jù)處理的具體方法，分別需要采用直接測量量誤差處理方 法、間接測量量誤差處理方法、逐差法、最小二乘法等方法對數(shù)據(jù)進行處理。并要求學生上 傳其手寫的實驗數(shù)據(jù)處理及不確定度計算過程，提高學生的計算能力。根據(jù)學生輸入的原 始數(shù)據(jù)計算出標準答案，并與學生輸入的答案相比較進行智能評閱。對于某些客觀的物理 量，如鈉黃燈波長、三棱鏡頂角等，要求報告系統(tǒng)將學生的計算結(jié)果和標準值進行比較，差 別超過一定范圍則判斷學生測量錯誤。驗證學生實驗數(shù)據(jù)與計算結(jié)果是否自洽的同時，也 可以判斷學生的實驗操作有錯誤。通過學生的實驗數(shù)據(jù)判斷學生的電表等設(shè)備的量程選擇 是否正確，如果不正確，將判斷學生的實驗操作有錯誤。在數(shù)據(jù)處理過程中，要求學生正確 保留有效數(shù)字位數(shù)，完整表達實驗測量結(jié)果。系統(tǒng)會智能評閱學生的有效數(shù)字位數(shù)保留和 結(jié)果表達是否正確。學生可以在實驗報告系統(tǒng)中輸入必要的公式。對于實驗報告中的曲線、 原理圖，系統(tǒng)采取了學生上傳手繪曲線(或圖片），并請教師主觀評閱的方式。這樣，可以完 整的訓練學生能否正確且完整地繪制實驗曲線，不忽略如曲線標注、坐標名稱、坐標軸刻度 等細節(jié)信息。
[0016] 步驟3:評估每個實驗項目中具體的實驗步驟中給分點的合理分布。
[0017] 步驟4:對實驗報告進行評判，數(shù)據(jù)處理結(jié)果由電腦程序識別，學生撰寫的實驗原 理和實驗步驟部分，以及做出的數(shù)據(jù)曲線圖、實驗分析、結(jié)論等由老師進行主觀評價。以此 實現(xiàn)客觀評價部分與主觀評價部分評分的合理分配，給出合理的評價。
[0018] 本發(fā)明的有益效果在于，對工科物理實驗課程所涉及到的實驗項目進行分析，對 不同類型的實驗項目提出不同的評價策略，并根據(jù)目前科研領(lǐng)域和測量技術(shù)領(lǐng)域的最新實 驗數(shù)據(jù)處理與測量結(jié)果表示規(guī)范，制定一套標準的實驗數(shù)據(jù)處理和測量結(jié)果標準算法與標 準化評價方案，從根本上解決目前"實驗評價標準不一，難以對全體學生給出客觀、公平公 正的實驗成績，評價結(jié)果不能有效促進學生的學習和能力的提高"的問題;實驗報告是學生 展現(xiàn)其創(chuàng)造性思維的載體，實驗分析討論與實驗結(jié)論部分是非常個性化的內(nèi)容，這一部分 內(nèi)容的判定還需要教師的主觀判定。
[0019] 實施例1】 實驗編號:002 實驗名稱:弗蘭克-赫茲實驗 數(shù)據(jù)處理： 圖1 Ip - Vc2K的關(guān)系曲線(0.2分） 評分規(guī)則： 該部分只要學生完成貼圖系統(tǒng)自動給滿分，此處如果學生作圖要素不全，則教師手動 扣分，且系統(tǒng)在實驗報告中顯示"作圖要素不全"的評語； 評分參考(只有教師可見）：曲線須有以下要點：（1)同一張圖中不同系列的數(shù)據(jù)點之間 需要用不同形式的數(shù)據(jù)點表示；（2)坐標范圍取值恰當；（3)清楚的標明和橫縱坐標名稱及 其單位。
[0020] 從圖1中取出六組電流極大值位置的VC2K電壓值，填入表1中。
[0021] 表1 Vg2kh數(shù)據(jù)表(不評分） (注意，表中數(shù)據(jù)部分為學生填寫）
[0022] 圖2 VG2K-n曲線（0.2分）。
[0023]評分規(guī)則： 該部分只要學生完成貼圖系統(tǒng)自動給滿分，此處如果學生作圖要素不全，則教師手動 扣分，且系統(tǒng)在實驗報告中顯示"作圖要素不全"的評語； 評分參考(只有教師可見）：曲線須有以下要點：（1)同一張圖中不同系列的數(shù)據(jù)點之間 需要用不同形式的數(shù)據(jù)點表示；（2)坐標范圍取值恰當；（3)清楚的標明和橫縱坐標名稱及 其單位。
[0024] 使用最小二乘法對實驗數(shù)據(jù)表1中的數(shù)據(jù)進行擬合，確定第一激發(fā)電位和接觸電 位差。
[0025] 直線斜率:b = 11.76V(0.1*); 評分規(guī)則： 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之間，得0.1分； 數(shù)據(jù)偏差在-10%~10%之間，得〇. 05分； 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之外，則在實驗報告中顯示"計算結(jié)果不正確"的評語； 參考數(shù)據(jù)： 對表1數(shù)據(jù)進行最小二乘法擬合，η作為橫坐標，V作為縱坐標； 直線截距:a = 5.9V(0.1分）； 評分規(guī)則： 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之間，得0.1分； 數(shù)據(jù)偏差在-10%~10%之間，得〇. 05分； 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之外，則在實驗報告中顯示"計算結(jié)果不正確"的評語； 參考數(shù)據(jù)： 對表1數(shù)據(jù)進行最小二乘法擬合，η作為橫坐標，V作為縱坐標； 對實驗數(shù)據(jù)進行直線擬合得到直線方程:y=l 1.76χ+5.9(0.1分); 評分規(guī)則： 該部分只要學生完成函數(shù)編寫則系統(tǒng)自動給滿分，此處如果學生擬合方程有誤，則教 師手動扣分，且系統(tǒng)在實驗報告中顯示"擬合公式有誤"的評語； 第一激發(fā)電位:V〇 = 11.76V(0.1*); 評分規(guī)則： 與氬氣的第一激發(fā)電位的標準值(11.8 V)相比偏差在-10%~10%之間，則按照下列規(guī)則 評分，在-10%~10%范圍之外不得分，系統(tǒng)在實驗報告中顯示："數(shù)據(jù)測量與處理不正確"的評 語； 與學生計算的斜率b比無偏差，有效數(shù)字正確(保留1位或者2位小數(shù))得0.1分； 有效數(shù)字不正確得ο. 05分； 數(shù)據(jù)有偏差，則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"計算結(jié)果不正確"的評語，如果有效數(shù)字不正 確則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"有效位數(shù)不正確"的評語； 參考數(shù)據(jù):V〇 = b; 接觸電位差:Vc = 5.9V(0.1分）； 評分規(guī)則： 與學生計算的截距a比無偏差，有效數(shù)字正確(保留0位或者1位小數(shù))得0.1分； 有效數(shù)字不正確得〇. 05分； 數(shù)據(jù)有偏差，則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"計算結(jié)果不正確"的評語，如果有效數(shù)字不正 確則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"有效位數(shù)不正確"的評語； 參考數(shù)據(jù):Vc = a; 斜率標準差:Sb = 0.26V(0.1分）； 評分規(guī)則： 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之間，有效數(shù)字正確(保留1位或者2位有效數(shù)字)得0.1分； 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之間，有效數(shù)字不正確得0.05分； 數(shù)據(jù)偏差在-10%~10%之間，有效數(shù)字正確得〇. 05分； 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之外，則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"計算結(jié)果不正確"的評語，如果有 效數(shù)字不正確則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"有效位數(shù)不正確"的評語； 參考數(shù)據(jù)： 對表1數(shù)據(jù)進行最小二乘法擬合得到； 截距標準差Sa=l^V(0.1分）； 評分規(guī)則： 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之間，有效數(shù)字正確(保留1位或者2位有效數(shù)字)得0.1分； 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之間，有效數(shù)字不正確得0.05分； 數(shù)據(jù)偏差在-10%~10%之間，有效數(shù)字正確得〇. 05分； 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之外，則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"計算結(jié)果不正確"的評語，如果有 效數(shù)字不正確則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"有效位數(shù)不正確"的評語。
[0026]參考數(shù)據(jù)： 對表1數(shù)據(jù)進行最小二乘法擬合得到； 第一激發(fā)電位不確定度:u?=uv(o. 1分）； 評分規(guī)則： 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之間，有效數(shù)字正確(保留1位或者2位有效數(shù)字)得0.1分； 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之間，有效數(shù)字不正確得0.05分； 數(shù)據(jù)偏差在-10%~10%之間，有效數(shù)字正確得〇. 05分； 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之外，則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"計算結(jié)果不正確"的評語，如果有 效數(shù)字不正確則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"有效位數(shù)不正確"的評語； 參考數(shù)據(jù)： = 2.78X0.26 = 0.7 V； 接觸電位差不確定度:USa=^V(0.1分）； 評分規(guī)則： 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之間，有效數(shù)字正確(保留1位或者2位有效數(shù)字)得0.1分； 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之間，有效數(shù)字不正確得0.05分； 數(shù)據(jù)偏差在-10%~10%之間，有效數(shù)字正確得〇. 05分； 數(shù)據(jù)偏差在-5%~5%之外，則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"計算結(jié)果不正確"的評語，如果有 效數(shù)字不正確則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"有效位數(shù)不正確"的評語； 參考數(shù)據(jù)： = 2.78X1.0 = 3 V； 第一激發(fā)電位的完整表達式:_ 11-8_ _土 _0.7_V(0.1分）； 評分規(guī)則： 表達形式正確得0.1分； 表達形式錯誤得0分； 表達形式不正確，則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"結(jié)果表達形式不正確"的評語； 接觸電位差的完整表達式6_ _± _3_ _ V(0.1分）； 評分規(guī)則： 表達形式正確得0.1分； 表達形式錯誤得0分； 表達形式不正確，則系統(tǒng)在實驗報告中顯示"結(jié)果表達形式不正確"的評語。
【主權(quán)項】
1. 一種物理實驗實驗報告評判方法，其特征在于，所述方法采用網(wǎng)絡信息化手段實現(xiàn) 物理實驗報告的智能評判并與教師的主觀評判相結(jié)合，同時評判學生實驗報告中出現(xiàn)的計 算問題和學生在實驗報告中所體現(xiàn)出的創(chuàng)造性思維。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理實驗實驗報告評判方法，其特征在于，所述方法步驟如 下： 步驟1:定義實驗名稱、編號及其實驗結(jié)構(gòu)； 步驟2:定義評判計算方法； 步驟3:定義給分點； 步驟4:對實驗報告進行評判。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理實驗實驗報告評判方法，其特征在于，所述步驟1具體為， 不同類型的物理實驗報告分別定義不同名稱、編號以做區(qū)分，所述實驗結(jié)構(gòu)為： 一、 實驗目的與實驗儀器(0.5分）； 二、 實驗原理（1分）； 三、 實驗步驟（1分）； 四、 數(shù)據(jù)處理（1.5分）； 五、 分析討論與結(jié)論(1分）； 六、 原始數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理過程。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理實驗實驗報告評判方法，其特征在于，所述步驟2具體為： 各項目根據(jù)目前科研領(lǐng)域和測量技術(shù)領(lǐng)域的最新實驗數(shù)據(jù)處理與測量結(jié)果表示規(guī)范為基 準，對每個具體實驗項目制定相應的評判計算方法，采用直接測量量誤差處理方法、間接測 量量誤差處理方法、逐差法、最小二乘法等對數(shù)據(jù)進行處理，評估每個實驗項目中各個不同 的計算步驟。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理實驗實驗報告評判方法，其特征在于，所述步驟3具體為 評估每個實驗項目中具體的實驗步驟中給分點的合理分布。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理實驗實驗報告評判方法，其特征在于，所述步驟4具體為， 系統(tǒng)具備主客觀相結(jié)合的評閱模式，數(shù)據(jù)處理結(jié)果由電腦程序識別、評閱，學生撰寫的實驗 原理和實驗步驟，以及做出的數(shù)據(jù)曲線圖、實驗分析、結(jié)論等由老師進行主觀評價。
【文檔編號】G09B7/02GK105869467SQ201610391257
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】吳平, 張師平, 陳森
【申請人】北京科技大學