摘 要：結合大學物理的具體教學實踐，通過對基于雨課堂軟件的學生學習行為數據的詳細分 析，得 到 不 學 生 習模塊內容及不同專業學生的學習行為趨勢和差異，分析產生原因并引發關于大學物理教育改革的思考，以期為其 他相關課程的教學改革提供有益借鑒.

　　關鍵詞：大學物理 雨課堂 學習行為 數據分析 教育改革

　　1 前言

　　大學物理課程是高校理工科專業學生的一門重 要的公共基礎課，課程中的基本物理概念、物理理論 和科學方法不僅是學生學習其他專業課程的基礎， 也在培養學生科學地分析問題和解決問題能力，在 培養高素質的創新人才目標方面發揮著重要的作 用[1] .

　　近年來大學物理課程持續進行了一系列的改 革，取得了階段性的成果[2] .互聯網的迅速發展，各 大名校名師名課的慕課資源唾手可得，到教室聽教 師講課不再是學生獲得知識的唯一途徑[3] .為優化 課程設置，減輕學生課業負擔，不少高校的大學物理 課程也在精簡學時.基于慕課的混合式教學是當前 教育改革的熱點.教學模式嘗試從傳統的單一授課 方式向翻轉課堂、混合式學習及混合式教學轉變，強 調開展以學生學習為中心的教與學，從結果導向出 發倒推教學內容和教學設計.

　　那么如何評價上述一 系列教育改革的成效呢?通過學生學習行為的數據 分析研究，可以一窺教學模式改革實踐的有效性，反 思具體教學過程的優劣，進而為優化教學設計提供 有益思考. 本文將從一個學期的大學物理課程具體實踐出 發，總結分析學生的學習行為數據，探索有效的教育改革模式，為其他高校相關課程提供借鑒[4] .

　　2 學生學習行為數據背景

　　2.1 大學物理課程實施情況

　　2.1.1 課程總體情況

　　東北大學的大學物理課程是針對非物理專業理 工科學生的公共基礎課，自建校以來一直持續開課， 不斷進行改革和創新.該課程2006年被評為國家精 品課程，2012 年 被 評 為 國 家 精 品 資 源 共 享 課 程， 2018年被評為國家在線精品課程.課程實施周期為 一學年，上課時間為大一下學期和大二上學期.2018 年至今，全年的學時數為128學時.

　　2.1.2 課程具體實施情況

　　筆者于2018年 -2019學年春季學期同時教授 通信和電子專業18級的5個班(152人)和生物及機 器人專業18級的5個班(143人;附，機器人專業是 新建設的專業，每班學生人數不足30人).從第1周 至第16周，每周2次課，每次2學時.上述兩個教學 大班教學內容和教學進度完全相同，采用線下教室 課堂授課方式.教學內容為力學和電磁學(剩下的振 動和波、光學、熱學、狹義相對論和量子物理學內容 將在秋季學期教授).

　　2.2 學生基于雨課堂的學習模式情況

　　為了提高學習效率，方便學生課上學習和課后 復習，課堂上采用雨課堂模式.上課前學生使用智能 手機掃碼進入雨課堂小程序，手機頁面與教室的大 屏幕內容同步顯示.如果學生看不清楚大屏幕或者 想回看，只需在自己的手機上操作即可，還可以備注 “不懂”及發送彈幕到教室大屏幕上，跟同學、老 師 及時互動交流.

　　3 學生學習行為數據分析

　　3.1 不同內容模塊學生學習數據分析

　　本學期學習內容分為力學、電學和磁學3個模 塊，學時安排分別為22，16和24學時.課上學生主 動參與學習對學習效果起著重要的作用. 力學模塊內容主要包括矢量運算初步，質點運動的 描述，動力學基本規律，動量守恒、能量守恒、角動量 守恒及定軸轉動的剛體，最后一次課為力學內容的 總結.課堂參與人數從最開始的 83.55% 上升至95.4%，之后開始下降，至講授定軸 轉動的剛體時跌破80%，降到75.6%，直至最后一 次課降至最 低 點65.8%.上 述 數 據 顯 示，隨 著 教 師 授課的逐漸引入，學生逐漸被吸引，但隨著力學內容 的深入，尤其是到了學生所不太熟悉的剛體時，由于 這部分內容大部分學生在高中時從未接觸過。

　　所以 學習興趣降低，直至課堂總結復習階段.分析其原因 有以下兩點：一是對學習主動的學生，總結復習過程 對他們來說不再新鮮，失去學習動力;二是對學習被 動的學生，這一模塊內容未能及時理解掌握，因此總 結對他們來說也聽不懂，失去學習興趣.根據上述學 生課堂參與曲線，一方面教師可以調整教學策略，鼓 勵學生在前期打好基礎并能跟上學習進度.另一方 面教師可以根據教學內容，設計新穎實際的問題來 吸引學生利用所學知識解決實際問題，保持學生的 學習注意力和興趣.上課內容 為電磁感應定律及其應用：自感和互感.分析其主要 原因是該部分內容涉及嚴謹的物理邏輯推理，大部 分學生對此部分內容沒有獨立思考，只是膚淺的表 面大概了解.如果學生經過自己認真的思考和推演， 就會發現其實不難而且邏輯非常嚴密.

　　3.2 不同專業班級學生學習數據對比

　　上述3個模塊內容的學生課堂參與趨勢是個例 還是普遍的呢? 對 比 不 同 專 業 班 級 的 學 生 學 習 數 據，由于每班人數不同，已將完 成人數換算 成 占 班 級 總 人 數 的 百 分 比 后 來 對 比.A班為通信和電子專業，B班為生物和機器人專業.比 較力學、電學和磁學模塊中，A 班的已完成人數幾乎 總是多于B班的.B班的完 成人數多于 A 班，這次課的內容是轉動定律的應用 練習，兩個班實施方式不同，A 班是將練習題放在課 下，學生們自行完成.而 B班是將練習題放在課上， 學生們當堂完成.同樣在圖6中第6次課的內容是 自感和互感，A 班是將課上的課件課后上傳至雨課 堂，供學生復習用;而B班是課上同步大屏幕和學生 手機.上述數據結果表明，如果在課堂上設計練習， 讓學生課上參與的活躍度要比讓學生課后自行學習 的活躍度高.

　　整個學期學生的學 習積極性都是逐漸下降的，未完成課件的學生人數 在學期后期增多.分析造成該結果的原因是多方面 的，最重要的原因首先可能還是由于專業知識的學 習是層層遞進關系，如果基礎沒有打好，后續的學習 過程會日趨艱難，因為缺少前期的學習基礎.其次是 教學過程沒有讓學生有一種漸入佳境的感覺，由最 初的動力十足逐漸被后面的困難打擊有些泄氣了. 理想的教學應該是引導學生從最初的不懂，直至后 來的獨立性提高并開始對學習產生真正濃厚的興趣.

　　4 大學物理教學改革思考

　　學生的學習行為需要教師去引導.學生的學習 意愿不高，并不能歸因于大學物理課程本身難學、枯 燥難懂這些堂而皇之的理由，而是作為教育的主體 力量 ——— 教師如何履行自己的教育職責問題.在相 當長的一段時間里，高校教師尤其是青年教師的主 要培訓目標是提升教師的教學技能，即如何具備在 課上把深奧難懂的物理知識以邏輯嚴密、思路清晰 的方式表達出來，從而易于學生聽懂.

　　但多年的教學 經驗表明，學生能不能聽懂和學會，跟教師在課堂上 是否完全講明白了，沒有特別必然的聯系.那些學習 成績好的學生，無一例外是在課下自己做了大量的 練習、刻苦自學的結果.理工科類的專業知識，如果 學生自己不動筆去推去演算，光聽老師講，是不會有 實質性的收獲的.但如果在課堂上能引導學生自己 把某個知識點弄明白了，在做的過程中遇到的彎路 和困難，教師來點撥一下，那會極大地提高學生的課 堂學習效率并激發學生的自主學習興趣. 混合式教學是近年來我國高等教育教學改革的 熱點話題[5] .

　　教師可以設計整個學期的教學活動，決 定哪些教學內容可以由學生在課下利用慕課資源自 己完成，哪些教學內容需要在課上進行高質量的師 生及生生之間的深入探討.這樣的目的是為了加強 交互，提升學習成效，在課上讓學生的腦子和手動起 來，而不是傳統課堂上教師在講臺上滿堂灌，學生在 教室里被動聽.利用雨課堂軟件可以方便學生自我檢測課上所學內容，也能了解自己的掌握速度和水 平在全班同學中所處的狀態，使學生得到正向激勵 和負向刺激，進而提高學習效率.

　　通過每學期開學第一堂課的調查問卷結果顯 示，95% 的學生在開學初抱有很大的信心和決心把 大學物理課程學好，一是想挑戰自己，因為能學好大 學物理的學生，大家公認為是非常優秀的學生;二是 想改變自己，因為大一第一學期沒有掌握學習方法 和調整心態，導 致 上 學 期 分 數 不 理 想;三 是 不 想 掛 科，學科任務繁重，一旦掛科會導致后續課程學習精 力不夠用，繼而惡性循環.但上述熱情隨著課程學習 的逐步推進開始下降，甚至有些學生放棄了跟著課 堂學習的機會.如果教師能夠改革教學方法，重新設 計課堂教學流程，努力做到在課堂上同時提升不同 目標和不同水平學生的注意力和積極參與度，在大 班中做到分層教學，就可以最大限度地保留學生美 好的初衷和動力，使得課堂學習變為一種享受學習 快樂的過程來代替之前的無奈沉默忍受.

　　大學教育論文投稿刊物：中國大學教學(月刊)創刊于1982年，是教育部主管、高等教育出版社有限公司主辦、全國高等學校教學研究會與全國高等學校教學研究中心編輯的綜合性高等教育教學刊物(月刊)，是全國中文核心期刊、中文社會科學索引(CSSCI)來源期刊。

　　5 總結

　　新時代背景下新工科建設是中國高等工程教育由跟上國際步伐向引領世界轉變的重要舉措之一. 加強以物理類課程為達標的自然科學基礎教育在新 工科建設中具有舉足輕重的地位[6] .通過對高校公 共基礎課程大學物理的具體實踐，利用雨課堂智慧 教學工具分析學生的學習行為數據，反思教學并積 極嘗試多種教學改革手段例如混合式教學等來使課 堂教學“活”起來，鼓勵學生“動”起來，提高課程教 學質量和增加學生的學習成效.

　　參 考 文 獻

　　1 陳強.新工科背景下物理基礎課教學的地位和作用[J]. 中國大學教學，2019(5)：34～37

　　2 陸慧，張孟，羅 鍛 斌，等.以學生為中心的物理基礎課程 教學改革[J].大學物理，2019，38：43～48

　　3 盧樹華，田方，王麗輝.大學物理教學信息化探討與實踐 [J].大學物理，2019(1)：47～52

　　4 袁博，趙海媚，張 成 萍，等.基于雨課堂的研究生英語學 習行為可視化分析[J].現代教育技術，2018(5)：68～74

　　5 于歆杰.論混合式教學的六大關系[J].中 國 大 學 教 學， 2019(5)：14～19

　　6 于慧，張永梅，許麗萍.工程認證和新工科背景下大學 物理課程品質提升模式探索[J].2019(9)：14～17

　　作者：吳海娜 陳肖慧 易光宇