光学实验题库建设的

摘 要：本文介绍了光学实验课程的题库建设以及在建设过程中所获得的一些有关实验考试改革的体会.

关 键 词：实验；题库；设计性；课程考核

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1671-0568（2012）29-0147-03

一、引言

物理学是一门实验科学,每个物理概念的建立、物理规律的发展,都有其坚实的实验依据,因此普通物理实验的重要地位是不容怀疑的,一般被划分为“力热实验”、“电磁学实验”和“光学实验”三门独立于相应理论课的独立课程.物理实验和物理理论在教学方法上有很大不同,它要求学生根据实验原理、方法、内容和实验室所提供的仪器,实际动手操作,通过观察、测量和分析,一方面加深对物理概念和理论的理解,另一方面（也是更重要的一个方面）培养自己的动手能力和分析问题、解决问题的能力.但是,从目前较为普遍的情况来看,物理实验课程在教学要求和教学效果上还存在着不少不足之处.这里的一个突出的问题就是学生实验课程学习效果的考核问题,主要表现在实验考核试题的选择方面：一是可供选择的考核试题的数量相对贫乏；二是考核试题的形式相对死板,缺乏设计性和发展性.为了改善这一现状,笔者参阅了大量的相关资料,在光学实验试题题库的积累、建设与完善上做了一点工作.

二、光学实验题库建设

1.建设题库的必要性

众所周知,基础理论课程都配有丰富的习题.重要的理论课程还配有各种各样专门的习题集和习题解答.这使得学生在学习中和教师在教学以及课程考核时有了非常充分的选择余地.然而,对于实验课程,一方面由于课程性质不同且考核方式不限于解答试题一种,客观上使得教材相对忽视对习题与考核题的设置.另一方面,传统习惯上对实验课的不重视,使得实验课程更加薄弱.这样,学生不仅在实验预习过程中对实验的理解不能得到有效的指导,而且在实验后对实验方法、实验内容和仪器操作的进一步掌握及其思维的拓展,也不能得到有效的发挥.同时教师在教学过程中的灵活性也受到了很大的限制.更糟糕地是造成了在实验课程考核时,试题选择余地很小,甚至可能出现不同年级考核时,使用基本相同的试卷,显然不利于实验课程的教学.为了解决上述矛盾,笔者针对光学实验课程的考核,通过积累、设计和自行扩展,编制建立了“光学实验题库”.

2.题库概况

本题库针对高等学校光学实验课程主要包含的13个实验,具有较好的代表性：薄透镜焦距的测量和自准直管的使用；透镜组基点的测定；分光计的调节及棱镜折射率的测定；用双棱镜测量光长；用牛顿环测定透镜曲率半径；用透射光栅测定光栅常量与光长；单缝衍射；迈克尔逊干涉仪的调节和使用；单色仪的定标和滤光片光谱透射率的测定；偏振现象的观察与分析；光电效应及普朗克常量的测定；用掠入射法测定透明介质的折射率；摄影技术；

题库有各类试题近400道,并且还在不断扩充之中.每个实验的题量相对平均,大约在30题左右.难度较大或内容较为重要的实验（如用透射光栅测定光栅常量与光长、迈克尔逊干涉仪的调节和使用等）题量均已超过40道.题库题目的具体内容涉及到实验原理、实验方法、仪器操作方法、数据测量与处理方法等多方面的知识.题库题目的题型有选择、填空、问答、作图、计算、数据处理、实验设计等多种类型.同时,题库在编制中还需注意到题目难易程度的均衡性,含有较为基础的概念题和基本操作题,也不乏要求相对高一点的误差分析题和实验设计题,这样可以满足编制试卷时对试题多方面的选题要求.

3.题库题目内容

上述题库题目的具体内容,涉及到实验原理、实验方法、仪器操作方法、数据测量与处理方法等多方面的知识,接下来借助具体的题目进行分析并以表格的形式加以统计,这样,整个题库的组成结构便可一目了然.

以实验六即“用透射光栅测定光栅常量与光长”为例.涉及实验原理的有23题,如：0602棱镜光谱与光栅光谱相比较：A：棱镜光谱是光的色散形成的,光栅光谱是由光的衍射形成的；B：随着入射光波长的增加,棱镜光谱线的偏向角增大,光栅光谱线的衍射角增大；C：光栅光谱一般有许多级,每一级是一套光谱,而棱镜光谱只有一套；D；棱镜光谱与光栅光谱都接近与匀排光谱.此题考查了对光栅光谱原理的理解并要求学生找出它与棱镜光谱的不同.涉及实验方法的有12题,如：0606实验中如何确定光栅常量d?如何测定光谱线的衍射角?如何决定谱级k?此题考查了三个重要物理量的测定方法：光栅常量；衍射角；光谱级；涉及仪器操作方法的有7题,如：0607本实验对分光计的调节有何特殊的要求?如何调节才能满足实验的要求?此题考查了对与分光计这一重要仪器的操作,并要求学生掌握操作的特殊之处；涉及数据处理和误差分析的有12题,如：0644在衍射光栅实验中,绿光波长为已知,用测定绿光谱线的衍射角来测定光栅常数.其衍射角为,误差估计为1ˊ.然后测定其它谱线的波长,其衍射角,误差估计为2ˊ,请推导并列出被测谱线波长的误差估计表达式.此题是典型的数据处理题,要求学生通过具体的数据推导出误差表达式.

通过以上的选例,不难发现题库在编制和建设过程中需注意到内容的全面性和均衡性,在注重实验方法和注重数据处理误差分析这两个方面需要多下一点功夫.

为了能更好地了解题库建设的一般结构,以笔者编制的光学实验题库为例,按照涉及的内容分类统计如下：

4.题目类型分析

题库建设不仅要注意到题目考查内容的全面性,还要尽可能地使题目类型多样化,可以设计包括选择、填空、问答、作图、计算、数据处理、实验设计等多种题型,力图在笔试形式下能准确地鉴别出考生实验能力的高低.

（1）选择.选择题是考试中经常遇到的一种题型,经常是四选一,由于四个答案中有个别答案有很大的迷惑性,因此对于一些掌握不是太清楚的学生来讲,往往会受到迷惑项的干扰而错选.因此,选择题就考察学生基本功的情况,只有对所学知识有非常深刻的认识才能做对此类题目.如：0106用贝塞尔公式F等于测焦距的条件是（）：