設(shè)計性物理實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的重難點(diǎn)。以銅絲電阻溫度系數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)為例,針對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的重難點(diǎn)和易忽視點(diǎn),借助眼動儀對比研究了大二本科生、研究生和物理教師三者在實(shí)驗(yàn)中的眼動數(shù)據(jù)特點(diǎn)。通過注視熱點(diǎn)圖、注視軌跡圖等實(shí)現(xiàn)了三者在連接電路、調(diào)節(jié)比例臂等過程中的視覺認(rèn)識可視化,同時根據(jù)瞳孔直徑、眼動類型等數(shù)據(jù)歸納分析了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的不足之處。并由此提出了本科生和研究生設(shè)計性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的改進(jìn)方法,為優(yōu)化設(shè)計性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了生理數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。

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【部分圖文】：

圖1設(shè)計性物理實(shí)驗(yàn)流程

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)包括基本實(shí)驗(yàn)和設(shè)計性實(shí)驗(yàn)�；緦�(shí)驗(yàn)包括物理量的測量、物理公式的驗(yàn)證、物理變化規(guī)律的觀測總結(jié)等內(nèi)容，屬于繼承和接受前人的知識技能，重復(fù)前人的工作，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)入門的基礎(chǔ)訓(xùn)練。此類實(shí)驗(yàn)較為成熟，具有一定的基礎(chǔ)性和典型性[1]。而設(shè)計性實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生經(jīng)過一定的基礎(chǔ)訓(xùn)練，掌握了一....

圖2電路圖

該實(shí)驗(yàn)中，由于銅絲阻值變化較小，難以用伏安法直接測量，因此采用平衡電橋法測量電阻。全電阻值為1750?的滑線電阻可用于調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度，以使各個電阻箱的工作功率不超過其額定功率。另一個全電阻值為100?的滑線電阻可被分成兩個電阻R1和R2，用以組成電橋的比例臂，再用一個電阻箱做比較....

圖3被試者連接線路過程中的注視熱點(diǎn)圖及軌跡圖

電路連接是本實(shí)驗(yàn)的起始和關(guān)鍵性步驟，是實(shí)驗(yàn)者應(yīng)具備的基本能力。但三者連接電路過程中的注視熱點(diǎn)圖及軌跡圖表現(xiàn)出明顯的差異。大二年級本科生獨(dú)立連接電路用時7分32秒，但連接后的電路存在若干問題，后續(xù)教師指導(dǎo)糾正用時3分58秒，共計11分30秒。圖3(a)、(b)為該學(xué)生獨(dú)立操作過程中....

圖4經(jīng)指導(dǎo)后大二學(xué)生的注視熱點(diǎn)圖

本文進(jìn)一步采集了該大二年級學(xué)生經(jīng)指導(dǎo)后在連接電路過程中的眼動數(shù)據(jù)，圖4顯示了其經(jīng)過指導(dǎo)后的注視熱點(diǎn)圖，相對于圖3(a)有了顯著進(jìn)步，注視熱點(diǎn)能夠基本集中于儀器連接位置處。對其他位置的關(guān)注明顯減少，注意力明顯集中，且對于電路圖的關(guān)注也有所減少。這證實(shí)了實(shí)驗(yàn)前教師進(jìn)行儀器介紹和指導(dǎo)的....

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