迈克尔逊干涉仪实验量化研究问卷设计.ppt

迈克尔逊干涉仪实验量化研究问卷设计,项目执行人：朱亚彬 报 告 人：张进宏,一 研究背景,1 物理实验课对学生的评价，以实验报告为主， 偏主观。 预习报告，学生存在盲目抄书的现象。 实验过程中，教师存在观察疏漏的现象。 数据处理，学生存在照本宣科的现象。,物理实验课需要更客观的、可量化的评价方法。,量化评价方法可以更好的考察学生的学习效果和实验能力的提升。 量化评价方法可以进行不同教学方法的对照研究。 量化评价方法可以进行中外物理实验课程比较研究。,2 物理理论课量化评价方法的研究已广泛开展。 , 有考察课程内容，认知和态度，师生互动共78个工具。理论课评估工具57个，实验课的评估工具只有2个。 例如，1) 理论课：力学概念汇总，（Force Concept Inventory，FCI），电磁学测试（The Brief Electricity and Magnetism Assessment, BEMA）和量子力学概念测评（Quantum Mechanics Concept Assessment, QMCA）等等。,一 研究背景,物理实验课量化评估工具少的原因： 物理实验课程环节较多； 同一个实验各学校仪器不一定完全一样； 实验内容纷繁复杂； 等等。,2）实验课：数据处理过程评估（Concise Data Processing Assessment, CDPA）,不确定度测试（Measuremen Uncertainty Quiz, MUQ）,一 研究背景,二 已完成的量化评估工作,物理实验综合能力评估？（下一步工作）,按当时所开课的实验进行试点。,1 科学评估工具的建立,评估框架,量表设计,测试,数据统计,量表质量分析,调整,修改量表,再测试,评估工具,量表质量分析,数据统计,反复多次,三 量化评估的流程,2 评价载体：完成设计量表（测试题库）。 3 评价手段：统计分析结果。,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,（一） 问卷的设计：前测题和后测题,前测题是在老师讲解、学生进行实验之前进行测试，主要是考察学生的预习情况。 考察点：光的干涉，迈克尔逊干涉仪光路，波的叠加原理、光干涉原理、光的时间相干性和空间相干性、相干光等。,前测题目举例：,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,后测题是在学生做完实验后完成，主要是考察学生对于整个实验操作的熟练程度、对于实验现象的观察理解程度以及对于整个实验的思考程度。 考察点： 1）调节并判断M1与M2的位置关系； 2）观测到等倾条纹后应如何操作； 3）判断严格等倾干涉的条件； 4）调节迈克尔逊干涉仪使圆环中心处于视场中央； 5）观察等厚条纹时干涉条纹随空气楔角的变化情况； 6）如何调节迈克尔逊干涉仪测量系统的零点。,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,后测题目举例：,（二） 问卷的指标参数,1 问卷的难度系数P：衡量每个题目的难易程度。,Ni是某个题目回答正确的人数，N指所有参加测试的学生的人数。 P值的范围是0,1，0.5是理想值。,2 问卷的差异系数D：衡量测试卷中每个题目的区分度。,NH 是总分前25%答对的学生数，NL是总分后25%答对的学生数，学生总数为N。D值的范围是+1.-1，当D0.3时，题目较好；当0D0.3时，题目一般，但也可以使用。,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,3 问卷的点双关系数rpbs：衡量单个题目与整体题目一致性的一种系数。,X：所有学生问卷平均分，Xi ：第i个题目正确学生的问卷平均分，x 问卷总分的标准差。rpbs值的范围是-1,+1，通常满足rpbs0.2，测试卷即可用。,4 问卷的库德-理查森相关系数（KR-系数）：衡量整个测试题目自相关性的量，即问卷的信度。,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,5 问卷的弗格森增量：问卷整体设计的参数，考察学生总成绩的分布区间，判断问卷是否合理。,K题目数量；N参加测试的学生（样本）数量；fi是分数出现的频率，的取值范围是0，1，一般要求大于0.9。,K是题目的数量，N参加测试的学生数量，x 整个样本的标准差。rtest值一般要求大于0.5，最佳值大于0.9。,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,（三）问卷的统计分析,第一次测试：前测有效问卷76份，后测有效问卷62份,在前测题中，第二题和第五题难度系数较大，差异系数D0.3，点双列系数rpbs0.2不能起到很好的区分不同层面学生，而且整体题目相关性较差,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,在后测题中，第九题难度系数较大；关于差异系数，只有第一题、第二题，第六题，第九题差异系数D0.3；第二题和第六题的点相关系数rpbs0.2，与整体题目相关性较差。,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,存在的问题： 1 对学生知识水平估计不足，例如，前测第2题中关于相干光，理论课没学，实验教材介绍也比较少。 2 题目放置位置不合适，例如，前测第5题，考察的是迈克尔逊干涉仪补偿板的相关知识，激光测波长实验中没有补偿板是否能观测到实验现象？这个实验没有涉及。在老师讲解之后，学生学习到补偿板的作用再考核，所以，此题可放到实验后测题中。 3 学生因素，不认真答题，或者预习不认真。,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,修改原则： 1 围绕具体实验出题，突出重要考察点。 2 修改题干中表述不清晰的试题。,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,第二次测试：前测有效问卷112份，后测有效问卷96份,在前测题中，第一题、第六题，第十题还需要进一步修改。,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,四 迈克尔逊干涉仪实验的量化评估,(四) 结论 1 在迈克尔逊干涉仪实验中，尝试设计了考察学生预习情况和学习效果的测试问卷。 2 统计分析的第一次测试指标参数的合理性，修改问卷，进行第二次测试。 3 第二次测试问卷的难度系数，差异系数，点双列系数，弗格森增量，均在合理范围内。 4