本科生學(xué)習(xí)“數(shù)學(xué)物理方程”的階段性影響因素分析

[摘 要] 從調(diào)查本科二年級學(xué)生學(xué)習(xí)“數(shù)學(xué)物理方程”的狀態(tài)出發(fā)，應(yīng)用已修訂的布魯納學(xué)習(xí)認(rèn)知策略量表及Gjesme和Nygard成就動機(jī)量表，分析學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)物理方程課程的上中下三個學(xué)習(xí)階段學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)與心理變化，找出階段性影響的主要因素，并對課程成績與各策略維度相關(guān)性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)中期是本科生學(xué)習(xí)狀態(tài)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，學(xué)生雖未能把握好元認(rèn)知學(xué)習(xí)策略，但臨近考核時具有一定的自控能力，而個人興趣與自身的學(xué)習(xí)能力可能決定成績的高低。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)學(xué)物理方程;學(xué)習(xí)策略;成就動機(jī);學(xué)習(xí)狀態(tài)階段變化

[基金項目] 2021年度武漢大學(xué)本科教育質(zhì)量建設(shè)綜合改革項目“地球物理學(xué)本科教育建設(shè)”項目子課題“基于導(dǎo)師制的地球物理本科生科研能力與創(chuàng)新培養(yǎng)模式探索”

[作者簡介] 霍學(xué)深（1980—），男，中國香港人，博士，武漢大學(xué)測繪學(xué)院副教授（通信作者），主要從事地球物理專業(yè)教學(xué)與研究。

[中圖分類號] G642.3[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）08-0024-04 [收稿日期] 2021-06-19

引言

“數(shù)學(xué)物理方程”是一門具有學(xué)科交叉性和通用性特征的理工專業(yè)基礎(chǔ)課程，旨在幫助學(xué)生掌握和運(yùn)用數(shù)學(xué)原理、方法和步驟解決經(jīng)典物理問題的能力。課程內(nèi)容包括數(shù)學(xué)物理中典型的偏微分方程、分離變量法、柱函數(shù)、球函數(shù)、積分變換、基本解和解的積分表達(dá)式[1]，為后續(xù)的專業(yè)課以及研究生學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)[2]。面向國際化的現(xiàn)今社會，本科生必須具有開闊的視野，把握國內(nèi)外前沿學(xué)科的發(fā)展動態(tài)，才能適應(yīng)社會發(fā)展的需求[3]。

從本科二年級開始，學(xué)生的學(xué)習(xí)、自我定位以及人文對象等方面產(chǎn)生了根本性的變化，學(xué)生的心理狀態(tài)需在新環(huán)境中作出調(diào)整[4]。研究發(fā)現(xiàn)，大學(xué)生的總體適應(yīng)性直接影響大學(xué)數(shù)學(xué)成績[5]。傳統(tǒng)“數(shù)學(xué)物理方程”教學(xué)模式內(nèi)容繁雜、推導(dǎo)煩瑣，難以理解方程的解及其物理意義，使得學(xué)生對課程產(chǎn)生畏懼，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。這可歸因于傳統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)試模式與對教師的依賴，造成學(xué)生數(shù)學(xué)思維單一性、操作性、固定性和機(jī)械性[6]，為此需要對本科生的學(xué)習(xí)和心理狀態(tài)進(jìn)行全方位階段性調(diào)查，分析本科生在課程學(xué)習(xí)過程中的心理變化特征和學(xué)習(xí)策略，明確學(xué)習(xí)策略、成就動機(jī)與學(xué)業(yè)成績的相互作用關(guān)系，既可完善課程改革和教師教學(xué)自身管理起指導(dǎo)作用，亦為學(xué)生管理提供心理學(xué)的理論依據(jù)。

本文對目前“數(shù)學(xué)物理方程”教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行描述，以布魯納學(xué)習(xí)策略和Gjesme和Nygard成就動機(jī)理論為依據(jù)，對學(xué)生在課程的開始、中期和結(jié)束時段進(jìn)行三次問卷調(diào)查，分析學(xué)習(xí)策略的操作、情態(tài)、元認(rèn)知的成分和內(nèi)外部動力因素，并分析學(xué)生在該課程中的學(xué)習(xí)策略、成就動機(jī)與學(xué)習(xí)成績的相互作用。

一、“數(shù)學(xué)物理方程”教與學(xué)的現(xiàn)狀

（一）“教”與“學(xué)”存在巨大脫節(jié)

現(xiàn)今數(shù)學(xué)物理方程的教學(xué)，以教師先板書推導(dǎo)為主，課后通過習(xí)題鞏固學(xué)生的認(rèn)知、計算與操作能力，把各種計算作為考試主體內(nèi)容，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)能力的考察。而且眾多學(xué)生未能脫離高中教學(xué)模式，等待答案，不主動尋求問題的解決方法，這種被動吸收模式難以激發(fā)學(xué)生的主動性，導(dǎo)致學(xué)生思維與思考僵化，缺乏變通，無法融會貫通，更無法應(yīng)用。

（二）教材內(nèi)容陳舊

教材以數(shù)學(xué)物理方程經(jīng)典的例子為主，雖然很多教材從1990年代不斷修訂，但內(nèi)容依然老舊，落后于時代的發(fā)展，其他新出版的教材也沒從本質(zhì)上脫離1990年代的編書風(fēng)格，亦沒針對各專業(yè)所需的例子進(jìn)行修訂，因此也影響了“教”與“學(xué)”的狀態(tài)。

綜上所述，我們必須從數(shù)據(jù)調(diào)研出發(fā)，把影響大學(xué)生學(xué)習(xí)因素的調(diào)研結(jié)果進(jìn)行邏輯判斷、歸納與整理，進(jìn)而對其教學(xué)模式進(jìn)行改革，形成具有中國特色并面向國際化教育的教學(xué)模式。

二、調(diào)研問卷設(shè)計與實施

影響大學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)物理方程課程的因素眾多。以學(xué)生為中心的教育教學(xué)體系構(gòu)建，必須掌握本科生數(shù)學(xué)物理方程課程的學(xué)習(xí)心理變化與成就動機(jī)的關(guān)系。

學(xué)習(xí)策略和成就動機(jī)是在布魯納等人提出學(xué)習(xí)認(rèn)知策略理論后逐步確立的。學(xué)習(xí)策略由學(xué)習(xí)方法、認(rèn)知方式等因素的操作、情感策略等因素的情態(tài)和計劃、監(jiān)控策略等因素的元認(rèn)知所組成，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的情境中自我調(diào)控學(xué)習(xí)活動，選擇學(xué)習(xí)方法、方式與結(jié)果;而成就動機(jī)包含追求成功和回避失敗兩個部分，是推動、激勵和指引學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種內(nèi)部動力，直接影響學(xué)習(xí)的效率[7]。目前，數(shù)據(jù)出發(fā)的調(diào)研問卷集中應(yīng)用于中小學(xué)學(xué)生成績與歸因，但忽略了以低年級本科生作為對象，在學(xué)習(xí)情景中的其他動機(jī)因素與成績關(guān)系的調(diào)研。

調(diào)查問卷是基于布魯納等人提出的學(xué)習(xí)認(rèn)知策略理論，根據(jù)已修訂的大學(xué)生策略量表和葉仁敏修訂Gjesme和Nygard的成就動機(jī)量表混合而成[8]，對測繪學(xué)院地球物理專業(yè)本科二年級學(xué)生在課程開始的初期、中期和末期分別進(jìn)行了三次問卷調(diào)查。問卷針對學(xué)習(xí)認(rèn)知策略和成就動機(jī)的不同維度，包括元認(rèn)知策略、情感策略、認(rèn)知策略、資源管理策略、追求成功、回避失敗，隨機(jī)排列對應(yīng)不同維度的問題，采用Likert五點(diǎn)量表記分選擇，包括“完全不符合（1分）”“不太符合（2分）”“說不清楚（3分）”“比較符合（4分）”“完全符合（5分）”，越高說明學(xué)習(xí)策略的使用越多。最后，計算每份問卷學(xué)習(xí)策略總分和成就動機(jī)總分。

在這三份調(diào)查問卷中，初期選用元認(rèn)知策略（F1）維度三項問題（即5、6、7）;情感策略（F2）維度兩項問題（即2、11）;認(rèn)知策略（F3）維度一項問題（即1）;資源管理策略（F4）維度四項問題（即8、9、10、12）;追求成功維度兩項問題（即13、14）;回避失敗維度兩項問題（即3、4）。中期選用F1維度四項問題（即1、2、5、6）;F2維度一項問題（即11）;F3維度兩項問題（即3、4）;F4維度四項問題（即8、9、10、12）;追求成功維度兩項問題（即7、13）;回避失敗維度一項問題（即14）。末期選用F1維度兩項問題（即1、2）;F2維度一項問題（3）;F3維度兩項問題（即4、5）;F4維度兩項問題（即6、7）;追求成功維度一項問題（即9）;回避失敗維度一項問題（即8）[8]。

三、調(diào)研結(jié)果與影響因素分析

從開始、中期和結(jié)束三個時段三次統(tǒng)計各維度的平均分（表1），發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)策略平均分為3分，說明大二學(xué)生不擅長主動探索與獲取知識，自主學(xué)習(xí)能力嚴(yán)重不足，無法有效從高中過渡到大學(xué)，其原因在于我國高中填鴨式應(yīng)試教育。

元認(rèn)知集中反映了學(xué)習(xí)策略中自我調(diào)節(jié)和控制的屬性，為學(xué)習(xí)策略系統(tǒng)中的內(nèi)部動力源[9]。然而，元認(rèn)知策略的分?jǐn)?shù)出現(xiàn)了連續(xù)兩次下降的情況（圖1），從2.78分下降為2.24分，顯示隨著經(jīng)驗增長，元認(rèn)知策略的使用頻率越來越少，說明大學(xué)生在“數(shù)學(xué)物理方程”的課程學(xué)習(xí)中動力愈來愈缺乏。

在其他學(xué)習(xí)策略要素，發(fā)現(xiàn)中期是一個趨勢變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。情感策略明顯不穩(wěn)（圖2），學(xué)習(xí)中期下滑（從3.70分下降為3.35分），期末回彈（從3.70分回升至3.85分）;認(rèn)知策略和資源管理策略中期高，期末略回落，與學(xué)習(xí)策略總分的整體趨勢走向一致（表1和圖3），說明認(rèn)知策略和資源管理策略為學(xué)習(xí)策略重要的要素。

放棄元認(rèn)知策略，變得更自控，“求分不求學(xué)”的心態(tài)因而出現(xiàn)。圖4顯示學(xué)生初期追求成功心高;期中回避失敗心強(qiáng);期末大致達(dá)到平衡。這印證了“求分不求學(xué)”的心態(tài)，正如前人的研究中提到的，大部分學(xué)生受到學(xué)習(xí)動力因素影響，有著現(xiàn)實型的學(xué)習(xí)動力[10]。

除上述之外，該研究也對不同維度的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，分析指出初期和中期的相關(guān)性結(jié)果較為復(fù)雜，情感因素與其他策略的相關(guān)性相對較高，相關(guān)性系數(shù)大于0.7，它影響著學(xué)習(xí)策略總分、追求成功、回避失敗及成就動機(jī)總分;而學(xué)習(xí)策略總分深受情感策略、認(rèn)知策略及資源管理策略影響，與元認(rèn)知反而關(guān)系不大;追求成功與成就動機(jī)總分有著很高的相關(guān)性，但是后期的相關(guān)性則呈現(xiàn)出不一致的情況。后期的相關(guān)性則尤為單一集中，反映出學(xué)生開始應(yīng)試的單一心態(tài)，學(xué)習(xí)測量總分依然與情感、認(rèn)知、資源管理有著較大的關(guān)聯(lián);情感策略與其他維度的聯(lián)系不再突出;追求成功和成就動機(jī)總分依然有著極高的相關(guān)性。

整體來說，本科生的情感策略對學(xué)習(xí)策略和成就動機(jī)影響較大，但對成績影響不大;而本科生的成就動機(jī)與成績關(guān)系也不大，說明了教師在教學(xué)中起了輔助的作用，成績高低還是靠學(xué)生個人興趣與自身的學(xué)習(xí)能力。

結(jié)語

根據(jù)布魯納學(xué)習(xí)策略和Gjesme和Nygard成就動機(jī)理論，利用已修訂的大學(xué)生學(xué)習(xí)策略量表及成就動機(jī)量表，對大二學(xué)生在“數(shù)學(xué)物理方程”課程的開始、中期和結(jié)束時段進(jìn)行三次問卷調(diào)查，分析了本科生在該課程中的學(xué)習(xí)策略、成就動機(jī)與學(xué)習(xí)成績的相互作用。從學(xué)習(xí)策略、成就動機(jī)以及與各維度的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)中期是本科生學(xué)習(xí)狀態(tài)的轉(zhuǎn)折點(diǎn);本科生雖未能把握好元認(rèn)知學(xué)習(xí)策略，但面臨考核時具有一定的自控能力，教師在教學(xué)中只起了輔助作用;個人興趣與自身的學(xué)習(xí)能力決定成績的高低。

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Abstract： Based on the investigation of sophomores learning state in the course of Mathematical-physical Equations， this paper applies the revised Bruner cognitive strategy scale and Gjesme and Nygard achievement motivation scale to analyze the students learning state and psychological changes and find the main influencing factors during three learning stages of the course. Through the correlation analysis between the course performance and each strategy dimension， it is found that the middle stage is the turning point of undergraduates learning state. Although students cannot grasp the metacognitive learning strategy ability well， they have certain self-control ability when facing the examination. Personal interest and their own learning ability might determine their examination performance.

Key words： Mathematical-physical Equations; learning strategy; achievement motivation; periodic changes of learning state