物理实验操作考试抽签系统研究
物理实验操作考试抽签系统研究 摘要:对
大学物理实验操作考试的抽签系统进行改进, 提出了以学生为参与主体且简单易操作的物理实验操作考 试的抽签方法.改进的考试抽签系统从Excel表格中读取操 作考试项目及学生的信息,基于Matlab的GUI提问对话框和 消息对话框与学生实现互动,增强了抽签结果的随机性.给 出了随机抽签系统的基本框架和主要实现程序代码.该方法 也适用于其他理科实验操作考试抽签过程. 关键词:物理实验;操作考试;Matlab应用 １实验操作考试抽签方式比较 实验操作考试是大学物理实验多元化教学的一个重要 环节,对检测和评价学生的学习效果具有特殊作用[１Ｇ４]. 通过操作考试,能够让教师客观地了解学生的真实水平及学 习中的不足[５Ｇ８],有利于教师进一步改进教学方法,提 高实验教学质量[９],促进对学生能力的培养[１０Ｇ１２]. 江苏师范大学的物理实验课程包括大学物理实验、普通物理 实验和光学专业实验,其中大学物理实验课程面向全校理工 科本科生开课,２４~３２学时不等(根据专业),平均每学期 讲授实验１０~１４个,上课学生约１５００人,教学任务繁 重.为检验实验教学效果,系统性地组织一次物理实验操作 考试是非常有必要的.实验操作考试的项目抽签过程是随机 过程,学生对实验项目的抽签存在心理上的选择性,易接受 简单的实验操作考试项目.例如大学物理实验中牛顿环及劈尖干涉、单缝衍射和分光计实验这３个光学实验操作考试, 学生乐于接受牛顿环及劈尖干涉实验.要平衡学生心理的感 受,一方面应改进抽签流程,使得抽签随机性更强,另一方面 需统一实验之间的评价标准,做到评分一致[８].实验操作 考试的抽签方法主要有手工抽签、计算机抽签和硬件抽签３ 种方式.手工抽签需要事先准备考试项目及仪器,并建立抽 签池,学生随机抽取一个实验项目,由教师按照抽签结果将 各项目学生名单送达各实验项目的考场.计算机抽签是由计 算机产生抽签结果,例如文献[６]提出的在Excel中应用VBA 抽签方法.硬件抽签是以单片机等硬件直接完成抽签.例如 文献[７]提出的以STC８９C５２单片机为核心的顺序抽签 方法.手工抽签的方法能让学生参与到抽签过程中,但至少 需要两位教师来操作,并且需要花费较多时间;计算机抽签 简单省时,但它忽视了学生作为考试的主体参抽签的权利, 引起学生对结果的疑虑;硬件抽签主要以学生为主体,但硬 件
设计较复杂且项目名单依赖手动记录.合理的操作
考试抽 签,应当由学生亲自动手,能够简单、快捷、自动地生成各实 验项目的学生名单.最好能优化抽签流程,增强随机效果.本 文以江苏师范大学２０１６年秋季大学物理实验I(二)操作 考试为例,以学生为抽签主体,尝试在MatＧlab环境下改进 物理实验操作考试抽签系统,增强抽签的随机效果. ２随机抽签系统的框架 ２．１设置考试系统的参数首先,需要从预先准备好的Excel表格sheet１和sheet２中读取操作考试项目及学生的 信息,如图１和图２所示,其代码如下:２．２制作抽签过程 界面抽签过程中,要通过Matlab的GUI提问对话框和消息对 话框与学生互动.２．３统计抽签结果抽签结果出来后,可以 通过元胞变量直接将该学生姓名累加到对应实验项目数组 中..２．４抽签过程的随机化以往的抽签,大多通过一次随 机化赋值就完成了抽签.为了增强随机效果,笔者在抽签环 节使用了动态随机抽签,即每个学生抽签后,相应实验项目 仪器数量减一台,并重新随机改变剩余实验项目在抽签池的 排序,供下一个学生抽签,其代码如下比较文献[６]提出的 方法,本抽签系统的抽样过程可进一步增强随机性.均匀抽 样的计算机
应用[１３]实践表明,在样本数目很大时抽样较 为均匀,但靠后抽签的
学生会渐失随机性. ３抽签系统操作流程 通过流程图(见图３)可以展示该抽签系统的操作过程. 在Matlab主界面设置工作目录为执行代码(即．m文件)所在 文件夹后,执行代码并开始抽签.系统根据读取的数据来判 断现有的仪器能否满足考试要求.如果满足要求,则显示提 问对话框,提示学生输入姓名并确定是否参加抽签和考试. 如果不确定考试,则由下一位学生抽签.如果抽签学生确定 考试,则执行抽签程序并显示抽签结果,并将学生姓名记录 到对应的考试项目中.如果系统判断抽签没有完成,则重建 抽签池,删除已经完成的标签,由下一位学生继续抽签;如果抽签完成,则输出考试项目及对应的学生名单.图４所示为 某次实验操作考试的抽签结果. ４结语 增强了随机效果的物理实验操作考试抽签系统单机版 在大学物理实验操作考试中多次被应用,且运行良好、简单、 高效,增强了抽签结果的随机性,一定程度上解决了纯粹计 算机抽签的可信度问题,体现了考试抽签的公开和公平.在 实践中,这种方法尚存在程序的执行没有脱离Matlab的环境、 抽签过程中需要学生按照事先准备的名单排队等问题.为此, 基于AndriＧod系统的网络版已在考虑和设计之中.
