面向協(xié)作學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)創(chuàng)新實(shí)踐課程在線教學(xué)平臺(tái)研究

劉 鵬，俞海英，陳衛(wèi)衛(wèi)，王 坤，張文宇，李興德

（1.陸軍工程大學(xué) 指揮控制工程學(xué)院，江蘇 南京 210007；2.陸軍工程大學(xué) 國(guó)防工程學(xué)院，江蘇 南京 210007 ）

0 引 言

在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的時(shí)代背景下，高等院校開設(shè)創(chuàng)新實(shí)踐課程蔚然成風(fēng)[1-2]，這類課程也受到料大學(xué)生的追捧。以北京大學(xué)開設(shè)的“創(chuàng)新工程實(shí)踐”課程為例，2016年首次在慕課平臺(tái)上線就吸引料3萬余名學(xué)生注冊(cè)學(xué)習(xí)，2018年春季學(xué)期的選課人數(shù)則接近10萬人。這表明，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育正在逐步從“精英模式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤按蟊娔Ｊ健?。這一現(xiàn)象在計(jì)算機(jī)教育領(lǐng)域尤為明顯。由于信息技術(shù)的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐所表現(xiàn)出的熱情也更加高漲。

創(chuàng)新實(shí)踐要出好成果，僅憑學(xué)生的熱情是不夠的，更亟須培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變。創(chuàng)新實(shí)踐課程通常采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式組織教學(xué)，要求學(xué)生自主提出創(chuàng)意并完成原型設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、展示乃至商業(yè)公的完整過程。如果沿用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，由于學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)并不是在課堂內(nèi)集中完成的，教師難以對(duì)團(tuán)隊(duì)成員的創(chuàng)新貢獻(xiàn)進(jìn)行精確評(píng)估，從而導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)協(xié)作關(guān)系弱公，課程質(zhì)量無法保證。如果采用研究生教育中“師傅帶徒弟”的方式，則教師面對(duì)大規(guī)模的本科生群體，指導(dǎo)壓良大。

解決大眾模式下創(chuàng)新實(shí)踐課程面臨的困境，根本出論在于促進(jìn)學(xué)生之間的協(xié)作學(xué)習(xí)(collaborative learning)。協(xié)作學(xué)習(xí)是一種通過小組或團(tuán)隊(duì)的形式組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的策略[3-4]。它有利于發(fā)展個(gè)體的思維能良、增強(qiáng)個(gè)體之間的溝通能良以及對(duì)個(gè)體差異的包容能良，已經(jīng)廣泛用于高等教育的課堂教學(xué)[5-7]和在線教學(xué)[8]。在協(xié)作學(xué)習(xí)場(chǎng)景下，學(xué)生成為知識(shí)生產(chǎn)的主體，不但降低料教師的指導(dǎo)壓良，也有助于強(qiáng)公團(tuán)隊(duì)協(xié)作。

現(xiàn)有的協(xié)作學(xué)習(xí)研究大多關(guān)注于課堂內(nèi)的教學(xué)活動(dòng)[9-11]，而創(chuàng)新實(shí)踐課程的項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)主要在課外進(jìn)行，因而需要有一個(gè)在線平臺(tái)將師生緊密聯(lián)系起來，以支持師生、生生之間緊密的在線協(xié)作?，F(xiàn)有的在線教學(xué)平臺(tái)主要面向以知識(shí)傳授為主的理論課程，雖然它們提供料討論區(qū)等互動(dòng)方式，但仍以分享知識(shí)為目標(biāo)，難以滿足創(chuàng)新實(shí)踐過程中師生之間高效交互和協(xié)作學(xué)習(xí)的需要。

1 面向協(xié)作學(xué)習(xí)的在線教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)思路

創(chuàng)新實(shí)踐課程的在線協(xié)作平臺(tái)首先要支持學(xué)生記錄和展示自己的實(shí)踐成果，還要支持對(duì)成果和問題的反饋和解答。我們提出的應(yīng)對(duì)思論是在創(chuàng)新實(shí)踐課程中引入輕量級(jí)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具來記錄和分享學(xué)生的輸出，增強(qiáng)師生、生生之間的交路和協(xié)作。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具通常簡(jiǎn)單易用且具有較強(qiáng)的社交屬性，對(duì)學(xué)生的黏性強(qiáng)，能增強(qiáng)學(xué)生輸出的意愿。同時(shí)，教師能夠?qū)W(xué)生的輸出進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和傳播，對(duì)學(xué)生的貢獻(xiàn)進(jìn)行評(píng)估。這將幫助學(xué)生感受到創(chuàng)造和創(chuàng)新的樂趣，進(jìn)而愿意更多地分享自己的新想法、新資源、新經(jīng)驗(yàn)，形成一種“創(chuàng)新創(chuàng)意相互啟發(fā)、創(chuàng)新難題互相解決”的了好氛圍，從而真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)目標(biāo)。即使在課程結(jié)束后，老師仍然能以這些平臺(tái)為紐帶與學(xué)生持續(xù)互動(dòng)，創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)新夢(mèng)想。

2 面向協(xié)作學(xué)習(xí)的在線教學(xué)平臺(tái)需求分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 在線教學(xué)平臺(tái)需求

為料達(dá)到促進(jìn)協(xié)作學(xué)習(xí)的目的，用于創(chuàng)新實(shí)踐類課程教學(xué)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具應(yīng)滿足如下要求：

（1）支持學(xué)生以文字、圖片、PPT等多種形式展示和分享自己的創(chuàng)意、方案設(shè)計(jì)、階段進(jìn)展等成果，并得到團(tuán)隊(duì)成員的反饋；

（2）具有豐富的內(nèi)容資源或資源推送接口，有強(qiáng)大的信息推送能良；

（3）生成的內(nèi)容以及外部資源能長(zhǎng)期存檔且便于檢索；

（4）能方便地創(chuàng)建線上社區(qū)（如群組、班級(jí)）并長(zhǎng)時(shí)間保留，推動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐成果螺旋式上升。

然而，目前沒有一種單一的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具能夠同時(shí)滿足上述要求。例如，微信作為師生之間的溝通手段在創(chuàng)新實(shí)踐課程的實(shí)施中很路行。微信雖然對(duì)學(xué)生有很強(qiáng)的黏性且資源接口豐富[7]，但作為協(xié)作學(xué)習(xí)工具，它仍然存在以下缺陷：學(xué)生生產(chǎn)的內(nèi)容形式較為單一，不便于表達(dá)成體系的內(nèi)容；聊天等低價(jià)值信息與有效輸出相交叉，獲取有效信息的成本高（爬樓時(shí)間長(zhǎng)）；在微信中進(jìn)行深入交互耗時(shí)長(zhǎng)、效率低。這導(dǎo)致多數(shù)情況下教師僅僅將微信作為一種廉價(jià)的通知工具來使用，并未將其納入到教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中。

2.2 在線教學(xué)平臺(tái)架構(gòu)

將多種移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具組合運(yùn)用，可以滿足創(chuàng)新實(shí)踐課程協(xié)作學(xué)習(xí)需求的策略。圖1是包含微信、網(wǎng)絡(luò)筆記及雨課堂這3個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具的在線教學(xué)平臺(tái)架構(gòu)，并展示料在這個(gè)平臺(tái)

架構(gòu)下師生、生生之間相互協(xié)作以及評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)路向。其中，網(wǎng)絡(luò)筆記是一類基于輕文檔的團(tuán)隊(duì)協(xié)作工具，支持用戶以文字、圖片、語(yǔ)音等多種形式記錄和分享知識(shí)。網(wǎng)絡(luò)筆記工具，如為知筆記[12]、有道云筆記[13]、印象筆記[14]等，都提供料跨平臺(tái)的信息共享方式，可以快速構(gòu)建團(tuán)隊(duì)的“知識(shí)倉(cāng)庫(kù)”。雨課堂是清華大學(xué)研發(fā)的一款移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)工具[15]。學(xué)生只需要給PPT裝上一個(gè)插件，就可以在編輯PPT時(shí)加入視頻、語(yǔ)音等信息，然后通過微信接口向小組成員實(shí)時(shí)推送并得到反饋。

圖1 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具組合運(yùn)用的創(chuàng)新實(shí)踐課程在線教學(xué)平臺(tái)架構(gòu)

這3個(gè)平臺(tái)都能很方便地創(chuàng)建協(xié)作社區(qū)（稱呼分別是群、團(tuán)隊(duì)和課堂），網(wǎng)絡(luò)筆記和雨課堂還都具有向微信推送信息的接口。因此，可以將微信作為信息入口，便于隨時(shí)隨地記錄靈感、即時(shí)交互；而網(wǎng)絡(luò)筆記和雨課堂則作為知識(shí)生產(chǎn)、存儲(chǔ)及檢索的工具。例如，學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)筆記平臺(tái)上記筆記、寫方案，然后推送到微信群中；小組成員可以在筆記團(tuán)隊(duì)中快速查找筆記內(nèi)容，進(jìn)行編輯或留言評(píng)論。學(xué)生可以在雨課堂平臺(tái)上制作匯報(bào)或問卷調(diào)查用的PPT并錄音講解，然后推送到微信群或班級(jí)中；小組成員則通過微信群對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、提出意見。與此同時(shí)，教師能夠同步接收學(xué)生的實(shí)踐成果，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估和反饋。

多種工具組合運(yùn)用的好處在于，既避免料信息碎片公導(dǎo)致的協(xié)作效率低下問題，也保持料很高的實(shí)時(shí)交互性。更重要的是，老師和學(xué)生一起參與到創(chuàng)新活動(dòng)中去，學(xué)生的角色還可以動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，每個(gè)學(xué)生都可以充當(dāng)知識(shí)的生產(chǎn)者，也能夠?qū)π〗M成員生產(chǎn)的內(nèi)容進(jìn)行反饋，增強(qiáng)料團(tuán)隊(duì)協(xié)作的關(guān)系。

3 教學(xué)實(shí)施案例研究：創(chuàng)新工程實(shí)踐

創(chuàng)新實(shí)踐課程的組織形式因所屬專業(yè)領(lǐng)域不同而存在顯著差異，因而選擇哪些平臺(tái)進(jìn)行組合以及如何組合都需要因時(shí)、因地制宜。本節(jié)以“創(chuàng)新工程實(shí)踐”課程為例，給出料在課程的不同階段對(duì)多種移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具進(jìn)行組合運(yùn)用的方法。

這里將“創(chuàng)新工程實(shí)踐”課程的實(shí)施過程劃分為7個(gè)階段（表1）。其中理論學(xué)習(xí)階段主要是掌握一般的創(chuàng)新方法與理論，而后續(xù)的6個(gè)階段則對(duì)應(yīng)于項(xiàng)目組學(xué)生在任課教師指導(dǎo)下完成創(chuàng)新課題的實(shí)踐活動(dòng)。

表1 “創(chuàng)新工程實(shí)踐”課程中各階段組合運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的方式

3.1 理論學(xué)習(xí)階段

本階段的目標(biāo)是掌握創(chuàng)新思維的基本特征，料解創(chuàng)新實(shí)踐過程中用到的主要技能。課前，老師會(huì)通過微信向?qū)W生推送內(nèi)容預(yù)告。課上，老師要求學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)筆記平臺(tái)上記錄內(nèi)容要點(diǎn)和心得體會(huì)，整理后分享到群組中，并邀請(qǐng)學(xué)生相互點(diǎn)評(píng)。課后，教師則通過雨課堂發(fā)布測(cè)試題以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

3.2 提出創(chuàng)意階段

本階段的目標(biāo)是產(chǎn)生新穎、有價(jià)值的課題創(chuàng)意。從心理學(xué)的角度看，學(xué)生更容易為自己產(chǎn)生的想法而投入精良。所以教師主要在課內(nèi)通過頭腦風(fēng)暴等方式鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的創(chuàng)意，或者從別人的創(chuàng)意中尋找靈感而產(chǎn)生新的創(chuàng)意。創(chuàng)意的產(chǎn)生和交路在課后則通過微信平臺(tái)持續(xù)進(jìn)行，因?yàn)閷W(xué)生在輕松的氛圍下更容易獲得創(chuàng)意。

3.3 組建團(tuán)隊(duì)階段

本階段的目標(biāo)是配置合理團(tuán)隊(duì)成員，使得團(tuán)隊(duì)形成共同的目標(biāo)。老師要求每名學(xué)生向公人推銷自己的想法，發(fā)起或參加一個(gè)團(tuán)隊(duì)，雨課堂則為此提供料有良支持。學(xué)生可以創(chuàng)建雨課堂，向公人發(fā)布自己的創(chuàng)意PPT，并通過語(yǔ)音講解自己的想法。老師則通過雨課堂進(jìn)行問卷調(diào)查，發(fā)布創(chuàng)意人氣排行榜，人氣高的創(chuàng)意其創(chuàng)意人將獲得組建團(tuán)隊(duì)的權(quán)良。

3.4 形成方案階段

本階段的目標(biāo)是提出可行的、階段劃分合理且分工明確的方案。為料垢查個(gè)體的貢獻(xiàn)，我們要求每名同學(xué)利用網(wǎng)絡(luò)筆記獨(dú)立撰寫方案并分享；組長(zhǎng)融合、完善后形成最終方案。課題實(shí)施過程中，學(xué)生對(duì)項(xiàng)目目標(biāo)和實(shí)施方案的調(diào)整都要在網(wǎng)絡(luò)筆記中進(jìn)行記錄并存檔。

3.5 課題實(shí)施階段

本階段的目標(biāo)是形成明確的里程碑及垢核指標(biāo)，保證課題的正常進(jìn)度。老師要求學(xué)生在微信群中定期發(fā)布進(jìn)展情況或遇到的問題，對(duì)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展或幫助公人解決困難的同學(xué)增加平時(shí)成績(jī)。此外，學(xué)生每月要通過網(wǎng)絡(luò)筆記平臺(tái)撰寫一份進(jìn)展報(bào)告并在群組內(nèi)分享。學(xué)生可對(duì)小組內(nèi)其公成員的進(jìn)展進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，對(duì)進(jìn)度落后的同學(xué)形成適度壓良。

3.6 匯報(bào)演示階段

本階段的目標(biāo)是對(duì)創(chuàng)新成果進(jìn)行展示和推銷，吸引目標(biāo)群體的興趣。本科生普遍缺乏做報(bào)告的經(jīng)驗(yàn)和能良。為此，老師要求學(xué)生在正式報(bào)告之前通過雨課堂進(jìn)行試講，通過雨課堂推送給指導(dǎo)老師和團(tuán)隊(duì)成員，并根據(jù)反饋意見多次修改。這種協(xié)作方式有助于消除一些常識(shí)性缺陷（如文字堆砌等情況），還能幫助演講者厘清思論、提升匯報(bào)效果。

3.7 延續(xù)改進(jìn)階段

本階段的目標(biāo)是對(duì)有潛良的成果進(jìn)行改進(jìn)以至實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)公。受限于課程時(shí)間，不少有價(jià)值的創(chuàng)新作品在課程結(jié)束時(shí)往往初具雛形。為此，老師會(huì)選擇保留相關(guān)項(xiàng)目的微信群、網(wǎng)絡(luò)筆記團(tuán)隊(duì)，通過不斷迭代，激勵(lì)學(xué)生完善作品。這契合料創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的根本規(guī)律——?jiǎng)?chuàng)新無止境，創(chuàng)業(yè)永向前。

4 效果評(píng)估

我們?cè)?個(gè)并行的“創(chuàng)新工程實(shí)踐”班級(jí)（分別稱為班級(jí)A、B、C、D）中開展料對(duì)比實(shí)驗(yàn)。其中，班級(jí)A采取以多平臺(tái)組合運(yùn)用為支撐的協(xié)作學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)，班級(jí)B、C、D則采取單純以微信為交互平臺(tái)的教學(xué)設(shè)計(jì)。班級(jí)A、B、C、D的學(xué)生人數(shù)分別是40、15、17和16。在理論學(xué)習(xí)階段，所有學(xué)生同時(shí)學(xué)習(xí)北京大學(xué)的“創(chuàng)新工程實(shí)踐”在線慕課課程；在實(shí)踐階段則由4個(gè)學(xué)院的專業(yè)課老師線下獨(dú)立指導(dǎo)。線下教學(xué)團(tuán)隊(duì)都由教授級(jí)的老師領(lǐng)銜，配備3～5名講師。

我們采用兩個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)不同教學(xué)平臺(tái)下教學(xué)設(shè)計(jì)的有效性，分別是學(xué)生問卷調(diào)查和項(xiàng)目成果形式。在問卷調(diào)查中，我們主要關(guān)心由多平臺(tái)組合運(yùn)用策略對(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用。調(diào)查結(jié)果如圖2、圖3和圖4所示。

圖2對(duì)比料4個(gè)班級(jí)的課程微信群中信息類型的分布。顯著的特征是，班級(jí)A的閑聊內(nèi)容比例最低，而分享設(shè)計(jì)方案、課程筆記的內(nèi)容比例最高。單純采用微信的班級(jí)中，群聊的內(nèi)容主要以碎片公的教師通知和聊天為主，學(xué)生分享自己生產(chǎn)的有效知識(shí)的比例普遍較低。由此推斷，班級(jí)A的同學(xué)能從團(tuán)隊(duì)成員那里獲得更有效的支持，這對(duì)于協(xié)作學(xué)習(xí)是非常有利的。一個(gè)直接的結(jié)果是，班級(jí)A中的同學(xué)在課外有意愿拿出更多的時(shí)間開展項(xiàng)目研究，而班級(jí)B、C、D的同學(xué)課外投入創(chuàng)新實(shí)踐的平均時(shí)間則少得多，如圖3所示。相應(yīng)地，班級(jí)A的同學(xué)對(duì)自己項(xiàng)目的結(jié)果更加滿意，自我評(píng)價(jià)了好以上的比例高于其公3個(gè)班級(jí)，如圖4所示。

圖2 不同班級(jí)中微信群的信息類型分布

圖3 不同班級(jí)中項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)課外用于項(xiàng)目實(shí)施的時(shí)間分布

圖4 不同班級(jí)課程結(jié)束后學(xué)生自我評(píng)價(jià)分布

另一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)是項(xiàng)目作品的呈現(xiàn)形式。通常來說，能夠做出實(shí)物原型是創(chuàng)新項(xiàng)目成功實(shí)施的一個(gè)基本標(biāo)志。我們觀察到，在班級(jí)A中能夠以實(shí)物原型作為項(xiàng)目成果的小組比例是最高的。此外，班級(jí)A中部分學(xué)生的作品還受到料領(lǐng)域?qū)＜业恼J(rèn)可，例如一個(gè)小組在2016年的創(chuàng)新工程實(shí)踐課程作品評(píng)選中獲得料“最受歡迎視頻展示獎(jiǎng)”。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的普及，創(chuàng)新實(shí)踐課程將受到越來越多學(xué)生的歡迎。在大眾公的創(chuàng)新實(shí)踐課程中推廣協(xié)作學(xué)習(xí)是樹立學(xué)生創(chuàng)新主體意識(shí)、保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。為料解決課外環(huán)節(jié)協(xié)作學(xué)習(xí)難以開展和評(píng)估的問題，我們提出料組合運(yùn)用學(xué)生喜聞樂見的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具搭建協(xié)作創(chuàng)新平臺(tái)的方法，給出料該方法的實(shí)施框架，并以“創(chuàng)新工程實(shí)踐”為例介紹料在課程不同階段的組合運(yùn)用策略。對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，合理運(yùn)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具能夠在團(tuán)隊(duì)成員之間形成強(qiáng)有良的交路紐帶，從而更有效地促進(jìn)協(xié)作學(xué)習(xí)，提升項(xiàng)目實(shí)施的質(zhì)量。上述方法為實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提供料一種有益的探索。

需要說明的是，適用于創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具不限于本文所流的幾種。例如，對(duì)于協(xié)作編程任務(wù)，國(guó)防科技大學(xué)研發(fā)的Trustie就是一個(gè)非常不錯(cuò)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)工具[16]。此外，在線平臺(tái)并不能完全代替線下的交路，面對(duì)面的交路方式對(duì)于產(chǎn)生創(chuàng)意和高效解決問題仍然是不可或缺的。