Origin作圖在大學物理實驗教學中的應用及評價

李曉波 ，謝志遠

(襄樊學院 物理與電子工程學院, 湖北 襄樊 441053)

Origin作圖在大學物理實驗教學中的應用及評價

李曉波 ，謝志遠

(襄樊學院 物理與電子工程學院, 湖北 襄樊 441053)

在大學物理實驗教學中，使用Origin作圖進行輔助性的教學. 為了檢測教學是否有效，進行教學實驗，并使用統計軟件SPSS對實驗得到的數據做出科學評價，結果表明在實驗教學中運用Origin作圖進行的輔助教學效果是明顯的.

Origin；物理實驗教學；SPSS

大學物理實驗是理、工科大學生一門必修的基礎課程. 在實驗教學過程中，實驗數據的處理和作圖是學生普遍薄弱的方面. 傳統的坐標紙手工作圖方法存在費時費力，而且存在誤差較大的缺點[1]. 隨著計算機技術的發展，出現了一批優秀的數據處理以及作圖軟件. 在實驗教學中，利用Origin軟件輔助作圖教學，將有助于學生作圖能力以及計算機應用的水平的提高. 本文以電磁學基本訓練中制流分壓電路特性研究的實驗教學為例，將Origin軟件應用于此實驗教學中. 為了評價Origin軟件在此實驗教學中的應用效果，筆者進行了教學實驗，并應用SPSS對實驗后學生實驗報告成績反映出的數據進行分析.

1 基于Origin的教學實驗應用設計

1.1 研究樣本

參加研究實驗的31名樣本成員來自湖北省襄樊學院大學一年級兩個不同班級學生：第一組16人，為控制組(Control Group，CG)，使用傳統教學方法；第二組15人，為實驗組(Experimental Group，EG)，使用傳統教學方法的同時，輔以Origin作圖演示教學. 實驗前兩組的實驗成績經抽樣檢測，基本相同. 故SPSS樣本對比研究，只需要研究實驗后，CG與EG實驗成績的差異即可. 在實驗中，實驗教師相同，實驗教材、儀器、實驗學時等也都相同，而且所做的教學實驗也在兩組研究樣本不知情的情況下進行. 樣本學生的詳細信息如下表1：

表1 實驗樣本詳細信息表

1.2實驗過程

由于每組實驗人數不多，在給學生講授完理論部分后，集中同組學生在計算機周圍進行演示教學. 具體教學應用內容如下：

首先打開 Origin，并調用之前保存好的實驗數據，選中全體 A(X)至 E(Y)數據，在 Plot菜單下選，就可以得到制流電路特性曲線系列[2](見圖1).

圖1 制流電路特性曲線

圖2 經B-Spline樣條擬合后的制流電路特性曲線

圖3 經B-Spline樣條擬合后的分壓電路特性曲線

類似的方法，可以做出經B-Spline樣條擬合后的分壓電路特性曲線(如圖3)，并可以得出如下結論：

制流電路：

(1) K越大電流調節范圍越小；(2) K≥1時調節的線性較好；(3) K較小時(即R0≥RL)，X接近0時電流變化很大，細調程度較差；(4)不論R0大小如何，負載RL上通過的電流都不可能為零.分壓電路：

(1) 不論R0的大小，負載RL的電壓調節范圍均可從0→E；(2)K越小電壓調節越不均勻；(3) K越大電壓調節越均勻，因此要電壓U在0到Umax整個范圍內均勻變化，則取K＞1比較合適，實際K＝2那條線可近似作為直線，故取即可認為電壓調節已達到一般均勻的要求了.

2 基于SPSS的教學實驗效果檢測

兩組學生實驗后實驗報告成績的統計檢驗結果如下[3]：

表2 組統計

在表2中，EG的實驗報告成績平均數為88.6，而CG的為79.5，兩者差為9.1. 說明實驗組平均成績比使用傳統教學方法組的學生高，實驗教學是有效果的. 但這種差異是不是顯著的還不能確定，因此我們使用下面表3 的獨立樣本T檢測來驗證差異是否顯著.

表2 獨立樣本T檢測Independent Samples Test

從表3中我們可以看到，Levene方差齊性檢驗：F＝2.624，P＝0.116. 因為P＝0.116大于顯著性水平0.05，因此方差相等假設應當被采用. 而此時的雙尾T檢測顯著性概率P＝0.001，遠小于顯著性水平0.05.說明兩組實驗結果無差異的零假設應該被拒絕. 這證明兩組實驗結果是有顯著差異的，即實驗組學生的實驗成績得到了顯著提高.

3 結論

以電磁學基本訓練中制流分壓電路特性研究的教學實驗反映出：實驗組學生作的數據圖明顯比控制組學生用坐標紙做的圖直觀、準確. 這樣，師生更容易從圖中到得準確的信息. 因此，將Origin作圖應用于大學物理實驗中，即顯著地提高了學生的作圖能力、計算機應用能力，又有利于師生從圖中準確的得出結論，從而使實驗教學效果得到提升，同時使得學生的成績得到了顯著的提高.

[1] 夏春蘭. Origin 軟件在物理化學實驗數據處理中的應用[J]. 大學化學, 2003, 18(2):44-46.

[2] 葉衛平. Origin 7.0科技繪圖及數據分析[M]. 北京: 機械工業出版社, 2004.

[3] 薛 薇. 基于SPSS的數據分析[M]. 北京: 中國人民大學出版社, 2006.

Application and Evaluation of Mapping by Origin in College Physics Experiment Teaching

LI Xiao-bo, XIE Zhi-yuan
(School of Physics and Electronic Engineering, Xiangfan University, Xiangfan 441053, China)

In order to testify the validity of college physics experiment teaching assisted by Origin, the statistical software SPSS is employed. The data obtained from the teaching experiment is analyzed scientifically, and the results demonstrate that the teaching effect assisted by Origin is obvious.

Origin; Physics experiment teaching; SPSS

O4-39

A

1009-2854(2010)08-0086-03

2010-06-15;

2010-06-30

李曉波(1979— ), 男, 湖北武漢人, 襄樊學院物理與電子工程學院助理實驗師.

饒 超）