李如春，金 燕

（浙江工业大学 信息学院，浙江 杭州 310023）

0 引 言

国家教育与改革中长期规划纲要（2011—2020）提出：高等教育的质量关系国家人才战略的未来。从20 世纪90 年代开始，教育界对高等教育质量的评价角度开始由以学校为中心向以学生为中心转变，学生学习质量的重要体现即学生的学习成效。

学习成效是学习者学习行为的综合学习结果与实现这一学习结果付出的综合学习成本之比，即单位学习成本的效果。在学习成效的定性评价方面，比较典型的理论是美国学者Edgar Dale 在1946 年提出的“学习金字塔(cone of learning)”理论[1]，它用数字形式形象显示了不同学习方式的学习效果——平均学习保持率，即学习者在两周后能记住的学习内容。金字塔理论指出，课堂听讲、阅读及视听结合的学习方式，知识保留率不超过20%，在金字塔的顶端；而小组讨论、实际演练的知识保留率则在50%以上，占据金字塔的底部。由此，当课程学习以学生的学习成效为目标导向时，传统的教师课堂讲授、学生课后完成作业的单一教学模式将无法获取好的效果，须对其进行改革。

1 多课堂协同教学模式的改革理念

协同论[2]由德国著名物理学家哈肯在20 世纪70 年代提出。协同论认为，千差万别的系统，尽管属性各不相同，但各系统之间存在着互相影响、互相合作的关系。协同效应是指由于协同作用而产生的结果，如果一个系统内部，各子系统之间相互协调配合，围绕同一目标共同努力，就能产生1+1>2 的协同效应。反之，如果各子系统间相互排斥冲突，使其难以发挥应有的功能，致使整个系统陷于混乱无序状态。

学生的学习场景可以分为第一课堂（课内）、第二课堂（课外）、实践课堂，如何将三者协同作用，是提高学习成效的一个重要因素。因此，多课堂协同教学模式的设计思路是：以第一课堂（课内）为基础，第二课堂（课外）予以辅助，实践课堂强化知识应用，各个课堂之间以学习成效为共同导向目标，相互之间通过互动、协作的共同运作，达到良好的协同效应，取得满意的学习效果。

在第一课堂即课内的教学过程中，学生学习成效的获取与教学方法紧密联系。目前，国内高校的课程教学方法主要有以下几方面。

（1）以教师为主导的讲授式教学。讲授式教学方法的优点在于师生面对面，资深教师可以掌控教学节奏，对教学内容进行深入浅出、富有条理的讲解，有利于学生理解和掌握教学内容。其缺点是学生被动跟随，不能主动参与知识体系的构建和尝试解决问题，不利于培养学生的自主学习能力和创新思维。

（2）学生参与度较高的讨论式教学法[3]。讨论式教学以启发式教学思想为基础，通常包括教师讲授、学生讨论和教师总结3 个环节。讨论式教学需要学生深度参与，不适合学生人数众多的大班教学；同时学生需要课前查找和阅读资料，因此讨论式教学更适合于研究生课程教学。

（3）项目驱动的教学法[4]。此教学法把教学内容隐含在每一个项目中，通过项目驱动教学任务的完成。在项目驱动教学法中，学生在教师指导下查阅资料、自主学习，通过理论分析和实验操作完成项目任务，由传授式教学方法中的被动学习转变为主动学习的主体。

（4）研究型教学法[5]。研究型教学法将科学研究的基本要素结合到课程的教学内容中，通过基于问题的学习、案例分析研究、项目设计等方式，将课程知识传递给学生。这种研究性的探讨形式，使学生在掌握课程知识体系之外，还可以体验科学研究的过程，可以培养学生的综合素养。

（5）翻转课堂的教学法[6]。在翻转课堂中，教学的重点是学，学生通过网络等在课外进行自主学习，教师在课堂对学生的学习活动进行辅助和促进。翻转课堂是对学生学习方式和教师教学方式的一种翻转，对教师和学生均提出了更高的要求。

综上所述，现行的课程教学，以教师为主的传统讲授式教学方法占据主流地位，讨论式、项目式、研究型、翻转课堂等是教学方法改革的发展方向，各有优点，但无法完全取代传统讲授式。从学习成效金字塔理论的角度考虑，靠上述某个单一的教学方法，难以获得好的学习成效，必须将各种方法有机结合。

为提高第一课堂的学习效果，在第二课堂即学生的课外学习中，可以通过网络在线推送课前预习资料和课后复习作业，自动提醒学生完成相应任务，使学生进一步加深对课程内容的理解，获取好的学习成效。

实践课堂的主要作用是将理论知识进行实际应用，培养学生解决实际问题的能力。为了便于实施，可以采用虚拟实验平台与实际实验操作相结合的模式，将涉及复杂工程问题解决的设计实验利用虚拟实验平台进行实现。

2 数字电路与数字逻辑课程的多课堂协同教学模式

数字电路与数字逻辑课程是信息类专业的大类基础课程，主要介绍构成数字电路的相关中小规模集成模块、数字电路的分析和设计方法，课程实践性较强，需将理论教学内容通过实验加强感性认识。在多课堂教学协同教学模式中，具体采取如下方案进行教学改革。

1）将第一课堂（课内）的课程学习内容模块化，采用多元化的课堂教学方法；在学生的第二课堂（课外）学习中引入“雨课堂”线上平台，进行课程学习的预习和复习。

模块化教学的优点是可以采用多元化的教学方法，即针对不同的教学内容采用不同的课堂教学方法，使课堂教学效果达到最佳。依据数字电路课程的内容框架，可以将课程内容归类为4 个模块，分别为数字逻辑基础、组合电路、时序电路、其他电路，依据前述的各种教学方法优缺点，结合具体教学内容，每个模块所采用的优化教学方法见图1。

图1 数字电路与数字逻辑课程内容模块及相应的优化教学方法

图1 中，各大教学内容模块均基于传统的讲授式方法结合一种改进型的课堂教学方法。这是因为中国高校的课堂教学学生人数众多，内容上侧重于知识体系的构建，常规的讲授式教学方法还是主流，只能在教学学时允许的前提下，适当开展侧重学生能力培养的改进型教学方法。对于数字电路里比较重要的两块内容——组合电路和时序电路，可以采用清华大学开发的“雨课堂”线上平台[7]进行课程讲授，使信息技术和教学过程充分融合，形成新的教学模式。

使用“雨课堂”，课堂上可进行实时答题、弹幕互动，为传统课堂教学师生互动提供了完美解决方案。同时，为提高第一课堂教学的效果，鼓励学生第二课堂（课外）进行课前预习和课后复习。利用“雨课堂”线上平台，通过在线推送课前预习资料和课后复习作业，自动进行任务提醒，学生能进一步加深对课程内容的理解，获取好的学习成效。

2）将第一课堂（课内）的学习与实践课堂有机结合，协同作用，使理论知识通过实际应用得以加深理解，提高学习成效。

从学习金字塔理论可知，通过实际演练/做中学的方式，知识保留率可达75%，而常规的课堂听讲、阅读以及视听结合的学习方式，知识保留率不超过20%。因此，将第一课堂（课内）的理论学习与实践课堂的实验操作紧密结合，协同作用，通过实际演练，提高学习成效。

数字电路实践课堂内容的设置及其与第一课堂（课内）教学内容之间的联系见图2。通过实验操作和设计，拓展了理论知识的实际应用，加深了对学习内容的理解。

图2 数字电路与数字逻辑课程实验项目与理论教学内容之间的联系

3）对于第一课堂（课内）的部分教学内容，通过第二课堂（课外）的虚拟实验平台和互联网共享视频资源进行补充学习和认知，促进学习成效的提高，加强解决复杂工程问题能力的培养。

利用网络课程平台上的相关数字电路与数字逻辑课程视频，学生可以在第二课堂（课外）进行观看，对课程内容完成巩固复习；同时，对于部分教学内容，受学时数的限制，可以布置学生通过课程视频自学完成。

由于实验室的操作实验受器件和实验设备的限制，相对复杂的实验内容无法开展，可以通过使用仿真实验平台Quartus_II，利用硬件描述语言[8]进行设计实现并仿真验证。教师选择需设计的相关内容，布置学生课外进行资料查找和电路设计，并在Quartus_II 平台上进行实现和结果的可视化呈现。通过理论联系实际，提高学生学习成效，培养其解决复杂工程问题的能力。

4）研究第一课堂（课内）、第二课堂（课外）、实践课堂三者之间的时间如何合理配比，建立多课堂协同教学模式的综合评价考核体系。

在多课堂协同教学的模式中，第一课堂（课内）的学时数是固定的，第二课堂（课外）和实践课堂的时间配比以及与第一课堂的协同处理需由教师掌控。为此，教师要组织教学内容的渐进性和层次性，在第一课堂（课内）学习的基础上，引导学生合理安排第二课堂（课外）和实践课堂的学习内容和学习时间，促使学生乐于进入探究性学习模式，以达到良好学习成效的目的。

多课堂协同教学模式需要合理设计考核体系的各个环节，客观评价学生的学习过程和实践效果，才能合理评价学生的学习质量。可以将课程教学考核评价体系分为过程考核和期末考试两部分，对于多课堂协同教学模式，过程考核应涵盖第一课堂（课内）、第二课堂（课外）、实践课堂3 个课堂的学习效果，建立考核内容和评价方式，见表1。

表1 中，每个课堂根据具体的学习内容设立相应的评价指标和评价等级，最后根据学习内容的数量和重要性确定其在总成绩中的占比。由于实践课堂中的实验操作部分是单独设课进行考核评价的，因此表中只列了虚拟实验的考核内容。相比于传统的成绩评价体系，多课堂协同模式的评价体系对过程学习评价的内容更具体，涉及面更广，更能公正有效地评价学生的学习效果。

表1 多课堂协同教学模式的成绩评价体系

3 结 语

多课堂协同教学模式以学生的学习成效为目的，探究第一课堂（课内）、第二课堂（课外）、实践课堂三者协同完成数字电路与数字逻辑课程的教学内容。通过教师对课程内容的精心组织安排，在第一课堂（课内）学习的基础上，引导学生充分利用第二课堂（课外）和实践课堂对学习内容进行巩固和拓展应用，以达到良好学习成效的目的。在后续的工作中，教师需要关注学生对多课堂协同教学模式的反馈，记录实际的授课效果，总结经验并不断加以改进。