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大学生科学实验能力评估方法研究(4p)

[日期:2017-09-26]   来源:河北教育教学论坛杂志社  作者:河北教育教学论坛杂志社   阅读: 7[字体: ]
大学生科学实验能力评估方法研究(4p)
徐平平,李莎,许轰烈,王树军
(无锡太湖学院 物联网工程学院,江苏 无锡 214064)
  摘要:应用型本科人才的科学实验能力是重要的培养考核指标之一。本文以科学实验能力为观测点,以物联网学院相关实验实训实习环节同学为测试对象,设计了实验方法和步骤,给出了测试量表,应用信度和效应值数据统计计算方法,将前、后测量表数据进行了数据对比分析和讨论,针对应用型本科大学生的科学实验能力课程评价给出了一些建议。
  关键词:科学素养;科学实验;科学应用能力;评估方法
Research on Evaluation Methods ofCollege Students' Scientific Experiment Ability
XU Ping-ping,LI Sha,XU Hong-lie,WANG Shujun
(Taihu University of wuxi The Internet of things engineering college,Wuxi Jiangsu,214064)
Abstract: College Students' scientific experiment ability is one of the important training indexes. This paper designed the experimental methods and procedures based on scientific experiment ability as the test object for Internet of things related to the practice of experimental college students. The Test Scale which statistical calculation method using reliability and effect value data is given. The data before and after the measurement table are analyzed and discussed. Finally, some suggestions for improving the teaching plan of scientific experiment ability and the future research of applied undergraduate students are given.
Keywords: scientific literacy, scientific experiment, Scientific application ability,Evaluation method
一、前言
 培养创新性人才,为国家提高自主创新能力,为建设创新型国家做出积极贡献,是当今大学的立校之根本,也是当前大学教育教学改革的重要目标之一。
 在当代信息科技社会,科学不仅是一种生活方式也能主导人们的思考模式,我们需要运用科学的方法从事知识创新和知识的应用,需要科学阅读、科学实验、科学表达。在大学的科学教育中,科学实验和科学表达对学生的科学应用能力是不可或缺的,要与团队内外分享知识,表达科学构想与发现,需要科学写作和科学实验,在应用型本科人才培养计划制定中,为科学实验综合应用能力的培养,已经设计了大比例的学时,对培养学生的科学应用能力的需求和重要性已经达成一致[1,2,3]。
 教学计划是纲,实施落地才为要,本文根据太湖学院物联网学院一线实践教学和科技竞赛体验,分析科技实验能力培养模式的特点,给出评估模型设计准则和评估参量,进行数据采集分析,希望能对培养计划的落地实施给出有益的参考建议。
二、科学实验能力培养模式分析
 应用型本科人才培养计划的特色之一就是称为实验、实训、实习"三实"比例的大幅增加,其进阶式矩阵化"三实"计划为科学实验能力培养奠定了基础。以电子通信类专业人才培养计划为例,表1给出了实验环节的几种模式分析对比,主要有课程知识点实验和独立系统性课程实训,课内实验与课外竞赛,校内实训与校外实习几类。
 表1 实验环节的几种模式特点比较
序号  模式分类  课程举例  优点  缺点  1 课程实验与教学内容同步  大学物理 全体学生参与,
保证基础水平; 分批参与,
系统性不足  2 2周课程实训 电路,FPGA等  实验系列性好, 模块独立,系统性不足  3 8-10周专业类实训 嵌入式系统,通信类专业实训  系统性好 缺少个性化
职业需求定制性不足  4 8-10周企业实习 思科培训达内培训感知集团 与企业项目结合 实习基地实质性落实不足  5 12-16周 本科毕业论文  就业实习结合 个性化职业发展差异化  6 科技竞赛 电子设计赛
机器人赛,
智能车赛 科技含量高,
难度大 学生面少
教学内容不一定匹配 三、研究方法




图1 研究方法流程图
图1给出了本文的研究方法流程说明,分析一个具体实验班的实验能力提升情况,为教学计划的实施给出数据统计分析依据。
3.1 研究问题
  科学实验能力是需要长期培养的,本文主要是建立对实验任务的基本态度和认知为目的,特别是针对学生在完成一个实验或竞赛环节后对科学实验态度的改变,及其对科学实验所需各项能力的重要性与胜任程度的认知度进行研讨。对参与学生设计了对课程前后观测的问题点如下:
* 对课程前后实验认知态度是否有显著差异?
* 对科学实验所需能力的重要性认知是否有差异?
* 对科研实验所能胜任的能力是否有差异?
3.2 研究对象
本文以物联网学院13级学生通信类专业实训60人,相关的测试方法可以拓展到表2所述的各项测试选例中。
 表2:评估测试选例
类型 样本1 样本2 实验课程 电子装配 2周 微机原理 实训 实训课程 通信系统实训 8周 局域网系统实训 8周 科技竞赛 2016江苏机器人比赛 2016年江苏力学比赛 3.3 研究步骤
图2给出了研究步骤流程图,包含量表设计、数据采集以及数据分析。

图2 研究步骤流程图

3.3.1 量表设计
量表设计主要是进行观测点调查问卷的题目设计[4],应用李克特五点量表(Likert scale)形式作为受试者回答问题的选项。Likert量表是属于评分加总式量表最常用的一种,属同一概念的这些项目是用加总方式来计分,单独或个别项目是无意义的。它是由美国社会心理学家李克特于1932年在原有的总加量表基础上改进而成的。该量表由一组陈述组成,每一陈述有"非常同意"、"同意"、"不一定"、"不同意"、"非常不同意"五种回答,分别记为5、4、3、2、1,每个被调查者的态度总分就是他对各道题的回答所的分数的加总,这一总分可说明他的态度强弱或她在这一量表上的不同状态。表3给出了量表设计说明。
表3:科学实验能力量表
序号 文献[4]量表
三个分量向度 属性
13项 本文设计量表
三个分量向度 属性
13项 1. 喜好与倾向 4题 爱好与重要性 4 2. 学到什么 4题 学习效果 4 3. 生涯发展认知 5题 职业发展 5 3.3.2 数据采集与α信度系数
数据采集有前测采集和后测采集,表4给出了数据采集的量表分级程度及计分方法[5,6]。
 表4 量表分级程度及计分方法
五级量表 「很同意」、「同意」、「不同意」、「很不同意」、「不知道」 重要程度 「非常重要」、「重要」、「不重要」、「很不重要」和「不知道」 胜任程度 很能胜任」、「胜任」、「有困难」、「很有困难」、「不知道」 计分等级 4、3、2、1、0 数据采集可靠性是影响数据统计结果的重要因素,数据采集的可靠性用信度来表征[7]。信度(Reliability)即可靠性,它是指采用同样的方法对同一对象重复测量时所得结果的一致性程度。信度指标多以相关系数表示,相关系数大致可分为三类:(a)稳定系数(跨时间的一致性);(b)等值系数(跨形式的一致性) ;(c)内在一致性系数(跨项目的一致性)。
信度分析的方法主要有以下四种: (a)重测信度法; (b)复本信度法; (c)折半信度法; (d)α信度系数法
本文采用克朗巴哈系数(Cronbach's α)简称α信度系数法,α是一个统计量,是指量表所有可能的项目划分方法的得到的折半信度系数的平均值,是最常用的信度测量方法。
  α信度系数定义如下: (1)
  
四、数据分析
  数据分析用统计理论[7]效应量衡量前后测的影响。效果量是指由于因素引起的差别,是衡量处理效应大小的指标。与显著性检验不同,这些指标不受样本容量影响。它表示不同处理下的总体均值之间差异的大小,可以在不同研究之间进行比较。一般用于针对某一研究领域内的元分析中,经常见于心理,教育,行为研究等。其主要统计思路是指主要变量引起的响应差别除以相应的标准误差,这一相对量对估算处理效应很重要。
效应量定义:
  Cohen's d = (good的平均数 - bad的平均数) / bad的标准差
    Cohen's d = M1 - M2 / s pooled其中 s pooled =√[(s1^2+ s2^2) / 2]
(2)
  其中 d = 0.2、0.5、0.8分别表示小、中、大的效应值。
 表5 各单题前后测之比较
序号 分量表
题目 前测 后测 效应值
d 值 平均值 标准差 平均值 标准差 1.

喜好倾向 我喜欢科学实验工作 1.98 1.25 2.51 1.01 0.848 2. 我愿意主动去做一些科学实验 2.13 1.18 2.42 1.01 0.447 3. 我喜欢和他人合作完成一项实验任务 2.62 1.13 3.0 0.83 0.621 4. 我喜欢收集一些科学实验有关的资料 2.47 0.94 2.67 0.88 0.408 5.

学习效果 从事科学实验我会有更多的学习机会 3.18 0.86 3.44 0.72 0.459 6. 从事科学实验能强化我对知识的理解 3.16 0.85 3.58 0.5 0.864 7. 从事科学实验能增进我的思考智能 2.98 0.89 3.56 0.55 1.275 8. 从事与科学实验相关的工作可以帮助我有更多的新点子 3.18 0.75 3.29 1.08 0.192 9.

职业发展 我愿意接受科学实验能力的培养 2.64 1.13 2.82 0.81 0.342 10. 科学实验有助于我的职业发展 2.56 1.31 3.0 1.09 0.639 11. 科学实验会让我的工作机会增加 2.58 1.27 3.09 0.95 0.780 12. 社会上有科学实验的需求 2.96 1.04 3.44 0.72 0.800 13. 科学实验可以帮助不同社会背景的人相互沟通 2.6 1.29 3.22 0.93 0.849   表5给出了每个独立题目的统计结果,有5题给出了超过0.8的大效应值结果,符合主观评价的意向。
 表6 总量表与各分量表前后测之比较分析

量表 前 测 后 测 效应量d 平均 标准差 平均 标准差 总量表 2.69 0.7 3.08 0.45 1.12 爱好与倾向 -分量表 2.30 0.88 2.65 0.57 0.782 学习效果 -分量表 3.12 0.74 3.47 0.56 0.812 职业发展 -分量表 2.67 0.94 3.12 0.59 1.078   表6给出个各分量表和总量表数据,效应量表后测(3.08)大于前测(2.69),说明对科学实验能力的总体评价是非常有积极意义的,这也是对我们加大实践环节的课程建设给出了很好的科学数据佐证。
五、小结与建议
  应用型本科人才培养的实践环节课程是高等教育质量的重要一环,课程评价是课程发展的核心,如何让参与的师生对课程有共同的热爱与担当做好每一个实践课程环节是教学计划实施中需要进一步探讨的科学方法。本文有几点建议:
1、 理解课程的评价的多元意义,课程评价会有多元的政治观点、方法论及认识论的冲突,需要尊重课程的差异性和具体情境中的实践性;
2、 支持课程评价描述的自主性,评价是一种协商和反馈机制,建立在平等的基础上;
3、 选用合适的课程评价指标,量表设计选题对评价的走向会有比较大的趋势引导作用,因为前后测数据需要,前测选题实质引入了导向趋势。
新的一轮教学计划的制定,包含了全校师生上下的心血,计划的实施将是更加任重道远的过程。我们会在实践中不断关注新的科学的评估方法,为人才培养做出新的贡献。
参考文献:
[1] Mehralizadeh, Y., & Safaeemoghaddam, M.,The applicability of quality management systems and models to higher education. TQM Journal, (2010) 22(2), 175-187.
[2] 周川.简明高等教育学[M].南京:河海大学出版社,2013
[3] 谭顶良.高等教育心理学[M].南京:河海大学出版社,2013
[4] 靳知勤,大学生对科学写作态度量表之发展研究,课程与教学季刊,(2009)12(4),113-140。
[5] 王华,大学生写作能力小组动态测量方法研究,外语测试与教学,2011年3期
[6] 张冬梅.工科院校大学生学习倦怠与心理健康关系的研究[D].东北师范大学,2010
[7] 盛骤,谢式千,概率论与数理统计,浙大版(第四版)教材.2010
作者简介:徐平平(1957.4-),女,江苏南通人,博士,研究方向:无线通信技术,物联网系统及应用。
收稿日期:2017-2-17
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