3. Описание теста
1. Цель тестирования – выяснить, обладает ли студент необходимым минимумом знаний и умений по разделу курса физики «Волновые процессы, оптика, атомная и ядерная физика, элементарные частицы», чтобы получить положительную оценку на экзамене. Если студент не выполнит тест, то ему будет выставлена оценка «неудовлетворительно» за экзамен. Если он справится с тестом, то далее ему будет предложено «тянуть» билет и сдавать экзамен.
Таким образом, тест должен показать, обладает ли студент минимальными знаниями и умениями по изучаемому разделу курса физики, необходимыми для дальнейшего успешного обучения в вузе, в том числе, с точки зрения требований Интернет-экзамена в сфере профессионального образования.
2. Детализация целей обучения. Анализ рабочей программы и кодификатора элементов содержания дисциплины «Физика» цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин высшего профессионального образования позволяет выделить минимум содержания, владение которым является, с нашей точки зрения, необходимым условием для достижения поставленной цели. Также тест проверяет простейшие умения: узнать какой-либо процесс (или явление) по его словесному или аналитическому описанию; найти соответствие различных элементов этого процесса (явления); пользуясь формулами основных определений и законов, найти какую-либо физическую величину, если известны остальные величины.
В таблице 1, расположенной ниже, приведена детализация минимума содержания обучения с необходимыми пояснениями.
Таблица 1.
Детализация целей обучения
N |
Содержание тестового задания (в виде формул) или текста |
Перечень контролируемых учебных элементов Студент должен… |
1 |
|
Знать: формулы для смещения, |
2 |
|
скорости, |
3 |
|
ускорения и их взаимосвязь при гармонических колебаниях; |
4 |
|
зависимость частоты собственных колебаний от параметров колебательных систем. |
5 |
|
Знать: метод векторных диаграмм при сложении колебаний одного направления. |
6 |
|
Знать: уравнение плоской синусоидальной волны;
|
7 |
|
параметры, входящие в уравнение волны (частота, циклическая частота, период, длина волны, волновое число) и соотношения между ними. |
8 |
в продольной – в направлении распространения, в поперечной – в перпендикулярном направлении |
Знать: характер движения частиц среды при распространении продольной и поперечной волны. |
9 |
|
Знать: электромагнитная волна и её основные свойства; |
10 |
|
вектор плотности потока энергии электромагнитной волны (вектор Умова-Пойнтинга); единицы измерения плотности потока энергии; единицы измерения объемной плотности энергии; |
11 |
|
функциональную зависимость объемной плотности энергии. |
12 |
|
Знать: при каком характере движения приёмника относительно источника наблюдается увеличение (или уменьшение) длины волны сигнала, воспринимаемого приёмником. |
13 |
|
Знать: свойства световых волн
|
14 |
|
Знать: оптическая длина пути; оптическая разность хода; изменение оптической длины пути на границе раздела сред ; |
15 |
|
Знать: явления интерференции и дифракции света; условие максимума и минимума интерференции света от двух когерентных источников; |
16 |
|
условие главных максимумов дифракции на дифракционной решетке; |
17 |
|
принцип построения зон Френеля на волновой поверхности; |
18 |
|
Знать: явление поляризации света; закон Малюса; поляризация света при отражении света от диэлектриков (угол Брюстера). |
19 |
|
Знать: тепловое излучение, его характеристики; законы теплового излучения (Стефана – Больцмана, смещения Вина); |
20 |
|
законы фотоэффекта и их объяснение на основании формулы Эйнштейна. |
21 |
|
Знать: эффект Комптона; объяснение эффекта Комптона на основе корпускулярных представлений о свете. |
22 |
|
Знать: свойства фотона (энергия, импульс, их взаимосвязь) |
23 |
|
Знать: зависимость светового давления от свойств поверхностей и параметров светового потока. |
24 |
|
Знать: формулу де Бройля; |
25 |
|
соотношение неопределенностей Гейзенберга для координат и проекций импульса микрочастицы и для энергии и времени жизни микрочастицы в некотором состоянии. |
26 |
|
Знать: формулы спектральных серий; связь изменения энергии электрона и частоты излучаемого кванта; энергетический спектр атома водорода; квантовые числа, обозначение состояний электрона; |
27 |
|
правила отбора разрешённых состояний. |
|
|
Знать: плотность вероятности обнаружения микрочастицы и уметь находить вероятность обнаружения электрона в некоторой области одномерного потенциального ящика с бесконечно высокими стенками. |
|
|
Знать: вид нестационарного уравнения Шредингера; |
28 |
|
вид стационарного уравнения Шредингера для линейного гармонического осциллятора, для частицы в потенциальном ящике с бесконечно высокими стенками, для электрона в водородоподобной системе. |
29 |
|
Знать: состав атомного ядра; энергия связи; |
30 |
( |
радиоактивные превращения; закон сохранения массового и зарядового числа; ядерные реакции; аннигиляция |
31 |
Т – время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер; А – число распадов в единицу времени |
период полураспада; активность; уметь: определять ход ядерной реакции по составу исходных и конечных продуктов. |
32 |
|
Знать: названия и обозначения элементарных частиц; состав нуклонов, согласно кварковой модели; закон сохранения электрического, лептонного, барионного заряда, спинового момента импульса при превращениях элементарных частиц. |
33 |
гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое; гравитоны, промежуточные бозоны, глюоны, фотоны |
Знать: типы фундаментальных взаимодействий: частицы, участвующие во взаимодействиях различных типов; переносчики фундаментальных взаимодействий; |
;
;
;
;
;
.
;
(при удалении)
(при сближении)
;
;
;
;
при отражении света от оптически более
плотной среды теряется
(максимум);
(минимум)
;
разность путей, проходимых лучом света
от соответствующих точек соседних
зон до точки наблюдения равна
;
;
;
;
;
;
;
.
;
.
;
;
;
;
;
;
;
,
где
;
;
;
;
;
(
)
)
;
3. Характеристики теста. Каждый тест состоит из 7 заданий закрытого типа с возможностью выбора одного верного из 4-х правдоподобных ответов. Тестовые задания отвечают всем необходимым критериям, предъявляемым к подобного рода измерительным материалам [3,4].
Все цифры в заданиях подобраны так, что расчёты можно проводить без калькулятора. Кроме того, студент должен иметь представления о приставках к единицам измерения величин (пк, н, мк , мл, К, М, Г).
4. Конкретизация времени тестирования. Время, отводимое на выполнение каждого тестового задания, составляет 1,5-2 минуты. Таким образом, суммарное время, необходимое на выполнение всего теста из 7 заданий, составляет не более 15 минут. В это время не входит время организационной части процедуры тестирования (раздача заданий, заполнение бланка для ответов). Время засекается, когда бланки заполнены и тесты выданы студентам.
Опыт многократного тестирования показывает, что если студент знает формулировки основных законов и определений, то он справляется со всеми 7-ю заданиями за гораздо меньшее время (порядка 10 минут, что соответствует 1,5 минутам на выполнение одного задания). Если же студент не знает этих формулировок, то он просит дополнительное время подумать. Как правило, просьба студента выполняется, ему даётся дополнительно 5-10 минут. Тем не менее, такие студенты с тестом не справляются и за дополнительное время.
5. Критерии оценивания. Тест проверяет минимальный уровень знаний и умений студента, а именно: знание основных определений и законов, которые составляют фундамент физики и умение, пользуясь формулами этих определений и законов, найти какую-либо физическую величину, если известны остальные величины. Предполагается, что эти знания и умения позволят студенту успешно сдать Интернет-экзамен в сфере профессионального образования.
Если студент отвечает правильно на 5 и более вопросов из 7, то он получает допуск к экзамену, и может тянуть билет и получить положительную оценку за сдачу экзамен.
Если студент отвечает правильно на 1-3 вопроса, то ему ставится оценка «неудовлетворительно» за экзамен.
Если же студент выполняет правильно 4 задания, то ему предоставляется право исправить какой-либо из трёх неверных ответов, пользуясь своим черновиком. Если студент покажет, что он знает учебный материал (необходимая формула записана правильно), но совершил ошибку в расчётах, он также получает допуск к экзамену.
Как показал опыт, если студент успешно работал в семестре (сдал все обязательные формы контроля – выполнил и защитил лабораторные работы, написал и защитил расчётно-графическое задание, выполнил контрольные работы) и подготовился к сдаче экзамена, то он успешно проходит тестирование с первого раза, выполнив правильно 5-7 заданий из 7 предлагаемых. Те студенты, которые не занимались в семестре, которые лишь к концу семестра начинают выполнять в спешке обязательные формы контроля, не справляются с тестом.