对分课堂教学模式对提升高校理工科专业教学质量的探究
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作者:薛慧君 张杨 马晓玉 吕昊
[摘 要] “对分课堂”结合讲授式教学和讨论式教学的优势，将教学过程分为三部分：教师讲授、独立内化、学生讨论。有效解决了传统教学模式中存在的学生参与度不够、课堂互动不足两大核心问题。笔者从高校理工科专业课堂教学特点及存在的问题为出发点，结合对分课堂教学模式的内涵，设计了基于数字电子技术对分课堂的教学模式，并阐述了具体实施方案，提出了对分课堂在高校理工科专业课堂实施的可行性。
[关键词] 对分课堂;高校理工科专业;教师讲授;内化吸收;课堂讨论
[作者简介] 薛慧君（1983—），女（满族），辽宁葫芦岛人，生物物理学博士，空军军医大学军事生物医学工程学系医学电子学教研室讲师，
主要从事非接触生物医学信号检测和处理技术研究;吕 昊（1981—），男（土家族），湖北宜昌人，生物物理学博士，空军军医大学军事生物医学工程学系医学电子学教研室主任、副教授（通信作者），主要从事非接触生物雷达探测技术研究。
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2020）30-0259-03 [收稿日期] 2019-10-27
振兴本科教育是当下高等教育改革发展的核心任务。2018年6月21日，教育部在四川成都召开新时代全国高等学校本科教育工作会议，提出坚持“以本为本、四个回归”，淘汰“水课”，打造有深度、有难度、有挑战度的“金课”。也就是要把现在普遍存在的低阶性、陈旧性和不用心的本科课程打造成具有高阶性、创造性、挑战度的课程。课堂改革是教育改革的最终落脚点，如何让传统课程发生实质性变革，如何培养创新型人才，尤其是理工科高端人才，对科技创新、国民经济发展至关重要。因此，打破陈旧的教学模式，提升理工科专业教学质量是急需解决的重要难题。
一、当前高校理工科专业本科教育的特点
当前高校理工科专业课程是在学生掌握高等数学、线性代数、概率统计等一系列基础课程之后才能学懂的课程。一个理工科学生通常要学习好多门专业课程，这些课程构成整个系统框架，与国民生产、科技前沿关系密切。因此，理工科专业本科教学内容也要紧随社会经济与行业发展的需求不断更新。
为了响应人才强国号召，理工科专业课程教学改革从教材更新、教学方法改进、教师队伍建设等方面持续投入大量的人力、物力，但收效甚微。其主要原因在于：（1）近年来，大学里始终存在着重科研、轻教学的现象，搞科研被认为更有前途。相比较而言，教学却是一个良心活儿，教学质量的好坏难以量化。官方和民间对一所高校的评价，也长期建立在师资队伍建设、重点学科、重点实验室、科研项目和论文的等级数量之上，显然，这些标准与实际教学质量无关。（2）随着中国高校逐年扩招，高等教育逐渐从精英式教育转型为大众式教育，稍不留心就会出现教育质量下降的问题。另外，现在的大学生是高速互联网时代的产物，智能手机的普及使学生的学习和生活呈现严重的碎片化模式，主要表现在学生上课自律能力不足、玩手机、不认真听讲，对于知识积累和连贯性很强的理工科专业课程，碎片化的学习习惯危害极大。（3）大学理工科专业课堂还是以传统的讲授式教学为主，教师在课堂上单向给学生灌输知识，学生被动地跟从老师的思路。讲授式教学模式很难培养学生的创新思维能力和探索精神，而其恰恰是理工科学生应当具备的重要素质。
随着科技信息技术飞速发展，教育界越来越认识到工业时代形成的教育模式和课堂体系，已经难以适应信息化社会的发展。许多高校正在尝试利用信息技术对传统课堂进行改造和探索。近些年，以幕课（MOOC）、翻转课堂为代表的教育项目陆续进入高校，在教育创新实践中发挥了各自的作用，给高校本科教学改革带来了机遇和挑战，但也呈现出较为突出的问题：（1）MOOC不受区域限制进行优质教学资源共享，促进全面学习、终身学习，但学生无法体会传统课堂的集体聆听、相互感染的气氛。俗话说，没有温度和湿度的土地不能够孕育出新的生命，同样没有互动的MOOC，即使名师授课，也很难培养出优秀的创新人才;（2）翻转课堂虽然注重学生与老师交流互动，提升了学生学习的主动性，但这种教学模式对老师的教育理念和专业能力提出了更高的要求，年轻教师难以把握。由于课堂讨论的开放性，如果按照学生的思路展开，教师难以把控教学内容。对于专业性很强的理工科课程，学生很难把握重点和难点，倘若教师引导过多，学生的自主性又会沦为表象，影响教學效果。
二、对分课堂教学模式
针对当前高校本科教学课堂存在的主要问题，结合讲授式和讨论式课堂的优点，复旦大学张学新教授于2014年提出“对分课堂”的教学新模式，其核心理念是把一半时间分配给教师进行教授，另一半时间分配给学生以讨论的方式进行交互式学习[1]。对分课堂教学主要分为三个过程：即讲授（Presentation）、内化吸收（Assimilation）、讨论（Discussion），因此对分课堂简称为PDA课堂。
对分课堂强调“先教后学”，即教师先讲授，学生延时讨论。教师的授课原则是精讲和留白，即在对分课堂上，教师做好引导式和框架式的精讲，包括讲解学习目标、重点和难点，以及章节内容的逻辑结构关系等;在教授过程中，还要运用我国传统绘画艺术中的重要表现手法——留白[2]，比如教师画出一颗树的主干，要学生添枝加叶，留给他们主动探索的空间，让学生带着任务去“填空”。而后，教师按照读书笔记（知识梳理）+常规作业+“亮考帮”的作业形式让学生自主学习[3]。自主学习属于内化吸收阶段，表现为阅读复习、独立思考、完成作业任务。其中作业任务是连接讨论和讲授的核心环节，是决定对分成功与否的关键要素。延时讨论是指内化吸收之后进行的课堂讨论，事先把学生按照4～6人/组的原则进行分组，讨论可以采用多种形式，比如小组内讨论、组间讨论、全班分享，讨论的内容主要围绕教师布置的任务进行，教师可针对学生的共性问题进行答疑解惑。整个教学流程如果发生在一节课内，称为“当堂对分”，如果发生在两次课内，称为“隔堂对分”。鉴于理工科专业课程推导性强、要有大量的专业知识储备才能掌握、需要课后做作业加深对知识的理解等特点，笔者推荐高校理工科专业课程采用“隔堂对分”的教学模式。假设某高校理工科专业课程每周两节课，连续三周学习内容A、B、C，“隔堂对分”基本流程见图1。 三、对分课堂的优点
对分课堂一经推出就受到了不同高校众多一线教师的追捧，其中不乏有理工科专业教师采用对分课堂教学模式进行授课研究[4]。教学效果评价结果显示，采用对分教学模式后，授课质量和学生的学习效率得到了显著提升，学生的学习模式变被动为主动，活跃了思维能力、增强了探索精神。好的教学效果的取得与对分课堂的特点密切相关：（1）强调学生的中心地位。对分课堂重视教师讲授的主导性作用，使教师由“主演”变成了“导演”，成为了教学过程的设计者和向导。学生由“观众”变为“演员”，由被动学习变成了主动的过程性学习，学习兴趣得到了显著增强，能独立解决实际问题，增强了团队协作能力，师生之间也构建了相互学习的伙伴关系。（2）强调先教后学。每一个单元的对分课堂，都是教师先讲授新内容，保证知识传承的系统性和准确性，教师不需要全面讲解课程内容，只需取其精髓，将基础概念、重点、难点以及内容框架传授给学生，并交代学生课下需要完成的任务。学生在教师讲授的时候认真做笔记，课下根据课堂讲授的内容，利用教师提供的课件资源，结合查阅的学习资料，独立完成教师布置的课后作业，完成内化吸收，为下次课堂讨论做准备。（3）强调提升学习效率。对外经贸大学的李芳博士在“重构传统、激活课堂”的主题讲座中指出，学习等级从低到高可分为听讲、阅读、视听、演示、讨论、实践和教授他人（见图2），前四种学习方式为被动型学习，知识在大脑中的平均留存率最高为30%，另外三种学习方式为主动型学习，知识在大脑中的平均留存率高于被动学习，最高可达90%。对分课堂的课上讨论环节教师不做讲授，学生根据自己对内容的理解，分享学习的收获和困惑，互相答疑和启发，极大地提升了学生学习的自主性，大大提高了学习效率。（4）强调过程考核。对分课堂引入了一个明确的梯度框架作业，包含读书笔记（知识梳理）+常规作业+“亮考帮”，教师可根据每次学生上交作业的情况，对学生进行打分。如果一次作业5分，学生只要提交，无论好坏都可得3分;如果态度认真，可得4分;如果作业中有自己的见解、有新意，可给5分。学生每次作业的提交情况作为过程考核结果，形成梯度评价。相比期末考试定成败的考核方法，更加科学合理。
四、对分课堂在理工科课堂上的实施探讨
本文以高等学校理工科专业课程数字电子技术为例，进行对分课堂的教学设计研究。数字电子技术主要讲授逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲波形的产生和整形电路、数模转换等六部分知识。每部分关联度较强，基本概念、定理较多，逻辑性、推导性较强，学生在有限课时很难准确掌握大量的电路分析和设计方法。
基于“数字电子技术”的对分课堂教学设计，将课程教学分为课前准备、课上讲授、课下内化吸收、课上讨论四个阶段。由于该课程中典型门电路分析推导性较强，采用“隔堂对分”教学模式，教师有充裕的时间将知识框架讲授清楚，学生也能够利用课后时间内化吸收，为下次课上讨论做好充分的准备。
（一）教师讲授
教师需授课前做好教学设计，准备相关教学资料，如教案、幻灯、音频、视频或相关论文等，并准备给学生布置的课下作业。课堂上，教师只讲授基本的门电路概念和分析方法的核心思想以及重点、难点，帮助学生梳理知识框架、明确学习目标、布置课下作业，并将教学资料通过教学资源平台推送给学生。学生同时要做好课堂笔记，理解知识基本框架，掌握知识要点。
（二）学生内化吸收
在掌握课堂授课内容的基础上，学生课后利用教师推送的学习资料自查资料，独立完成知识的内化吸收，完成课下作业，包括知识结构的梳理、常规作业、“亮考帮”。
（三）课堂讨论
学生以小组为单位进行讨论，讨论内容包括：
（1）对上次教学内容的整理，学习心得;（2）与常规作业不同的解题思路和方法;（3）“亮考帮”。通过小组讨论，学生分享学习心得，解决低层次问题，凝练高层次问题。最后，教师与学生互动交流，解决共性问题。
以上3个环节，环环相扣，任何一个环节做得不到位，都会影响教学效果。可见，“对分课堂”教学模式对教师把控教学的能力提出了更高的要求。学生期末成绩由过程考核和期末考试两部分组成，过程考核主要针对学生完成作业情况，考核结果占总成绩的60%，期末考试采取传统闭卷考试形式，考试结果占总成绩的40%。这种考核模式，避免了学生考前突击迅速提高成绩，考核结果相对公平。
五、结语
对于成长在时间碎片化的大学生而言，传统的教学方式无法保证学生的听课效率、无法激发学生学习的主动性。对分课堂的提出，重新分配了教师和学生的权利和责任，对学生进行了适度的“增负”，使教师成为真正的脑力劳动者。整个教学过程以学生为中心，教师只需做好“精讲+留白”的把控式讲解，大部分工作由学生自己完成，真正做到了知识、能力、素质的有机融合，培养了学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。对分课堂的教学模式值得推广和探讨。
参考文献
[1]张学新.对分课堂：大学课堂教学改革的新探索[J].复旦教育论坛，2014（12）：5-10.
[2]趙婉莉，张学新.对分课堂：促进深度学习的本土新型教学模式[J].教育理论与实践，2018（38）：47-49.
[3]刘绍乾，钱频，王曼娟，等.对分课堂教学模式及其成功因素探析[J].教育教学论坛，2019（13）：46-48.
[4]张春琴，李俊华，田大增.对分课堂在代数学课程教学中的研究与应用[J].大学教育，2019（3）：93-95.
Study on Improving Teaching Quality of Science and Engineering in Universities by the Application of PDA Class Model XUE Hui-jun，ZHANG Yang，MA Xiao-yu，L？譈 Hao
（Department of Biomedical Engineering，Air Force Medical University，Xi'an，Shaanxi 710062，China）
Abstract："Presentation-Assimilation-Discussion （PDA） class" combines the advantages of lecture teaching and discussion teaching.The teaching process is divided into three parts：teachers teaching，independent internalization and student discussion.The PDA class model effectively solves the problems that the student do not participate in learning activities and they are lack of interaction with teachers，which are the two core problems existing in the traditional teaching model.This paper，based on the characteristics and problems of science and engineering in university and combining with the connotation of PDA class，designed the PDA class model of Digital Electronic Technology，and expounded the concrete implementation scheme.At last，the feasible application approach of PDA class in the courses of science and engineering was put forward.
Key words：PDA class;science and engineering majors in universities;teachers'teaching;internalized absorption;discussion
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