協(xié)同效應(yīng)下團(tuán)隊競爭式計算機基礎(chǔ)實驗教學(xué)研究＊

陳　虹，饒　婕

（南華大學(xué)計算機學(xué)院，湖南 衡陽 421001）

0　引言

計算機知識對于當(dāng)代大學(xué)生而言已經(jīng)不是高深難懂的知識，幾乎所有的大學(xué)生在高中階段已經(jīng)接觸過計算機知識。高校開設(shè)計算機基礎(chǔ)課程，目的在于培養(yǎng)大學(xué)生的計算思維以及運用計算思維去解決實際問題的能力。吳寧、崔舒寧老師提出以“計算思維”能力培養(yǎng)為核心的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程改革思路和具體方案[1]；周海芳老師圍繞“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”分級教學(xué)進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容選擇、實驗項目的建設(shè)、課堂教學(xué)模式等各方面系統(tǒng)的改革[2]；付瑞平老師則實施“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程分模塊教學(xué)的基本情況，并著重大學(xué)計算機基礎(chǔ)“模塊”的教學(xué)改革與實踐[3]。本研究團(tuán)隊也探討過學(xué)生在模擬現(xiàn)實工作環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)工程課程實驗教學(xué)的過程和方法[4]。

大學(xué)生在專業(yè)課程與非專業(yè)課程之間具有非常明顯的傾向性選擇，造成了很多大學(xué)生對計算機基礎(chǔ)課程不重視，并認(rèn)為是“無用”的觀念，始終存在學(xué)習(xí)計算機知識的興趣與計算機思維培養(yǎng)的矛盾性。計算機是一門實踐性非常強的學(xué)科，如果不自己動手實踐，對知識的理解就非常有限，對培養(yǎng)利用計算思維解決問題的能力也有限。因此，實驗課程一直是計算機基礎(chǔ)課程中的重中之重。如何提高學(xué)生對計算機基礎(chǔ)課程的興趣，如何在實驗課程中進(jìn)一步深化和理解計算機知識，利用計算思維去解決實際問題，是擺在大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)面前的重要問題。

1　協(xié)同效應(yīng)與團(tuán)隊激勵競爭

協(xié)同論是研究不同事物共同特征及其協(xié)同機理的新興學(xué)科，是近十幾年來獲得發(fā)展并被廣泛應(yīng)用的綜合性學(xué)科。協(xié)同是指協(xié)調(diào)兩個或者兩個以上的不同資源或者個體，協(xié)同一致地完成某一目標(biāo)的過程或能力。任何復(fù)雜系統(tǒng)，當(dāng)在外來能量的作用下或物質(zhì)聚集態(tài)達(dá)到某種臨界值時，子系統(tǒng)之間就會產(chǎn)生協(xié)同作用。協(xié)同效應(yīng)原本為一種物理化學(xué)現(xiàn)象，又稱增效作用，是指兩種或兩種以上的組分相加或調(diào)配在一起，所產(chǎn)生的作用大于單獨應(yīng)用時作用的總和。簡單地說，就是“1+1＞2”的效應(yīng)。

學(xué)生能力的培養(yǎng)，從范圍上可以分為專業(yè)能力、方法能力和社會能力三部分。專業(yè)能力是大學(xué)生勝任工作、賴以生存的核心本領(lǐng)。由于大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程面對的是非計算機專業(yè)的學(xué)生，在互聯(lián)網(wǎng)+的時代，專業(yè)雖然千差萬別，但都離不開計算思維。大學(xué)計算機基礎(chǔ)的實驗課程就是著重培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，將計算方法用于解決工作和學(xué)習(xí)的問題，改變學(xué)生的思維方式。

將協(xié)同效應(yīng)效果應(yīng)用于教學(xué)一直是教學(xué)改革的方向之一。楊靜老師將協(xié)同創(chuàng)新理念應(yīng)用于計算機專業(yè)教學(xué)改革來改變以往傳統(tǒng)的以教師為主的知識傳授教學(xué)理念[5]；萬琪老師提到以校企合作教學(xué)模式來完善學(xué)科知識和實踐動手能力寫結(jié)合的培養(yǎng)方式[6]。但此類研究更多的是針對于教師教學(xué)的協(xié)同效應(yīng)，而很少涉及到教師與學(xué)生之間，學(xué)生與學(xué)生之間的協(xié)同效應(yīng)的發(fā)展以及大學(xué)生對自我與團(tuán)隊合作與競爭意識的培養(yǎng)。

基于協(xié)同效應(yīng)是指以學(xué)生為主體分成若干團(tuán)隊，將實驗任務(wù)逐步轉(zhuǎn)化為若干的小任務(wù)，分配給學(xué)生團(tuán)隊完成，學(xué)生以自己的能力為基礎(chǔ)，承擔(dān)項目中相應(yīng)難度的小任務(wù)，團(tuán)隊成員共同完成實驗項目。這種實驗方法達(dá)到的效果會比學(xué)生單個自主完成實驗任務(wù)會大得多，因為計算機基礎(chǔ)課程的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生用計算思維去解決問題，而不是單純的學(xué)習(xí)計算機知識。

激勵競爭式是指學(xué)生在團(tuán)隊中任務(wù)明確，各人有主次之分，有合作者和競爭者，團(tuán)隊與團(tuán)隊也有競爭，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的方法能力和社會能力。使之在實驗中既能掌握知識和技能，又能有創(chuàng)新、合作、計劃等工作中不可或缺的能力。

將協(xié)同效應(yīng)應(yīng)用于計算機基礎(chǔ)課程的實驗教學(xué)，適當(dāng)?shù)恼n程任務(wù)分配，再輔以一定的激勵，可以達(dá)到個體式獨立完成實驗任務(wù)所不能達(dá)到的效果。不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力，促進(jìn)學(xué)生社會能力的增加，減少學(xué)生以個人為中心的主觀性，并增加他們學(xué)習(xí)的計算機基礎(chǔ)課程的興趣。

2　協(xié)同效應(yīng)下的團(tuán)隊激勵競爭式教學(xué)實踐

基于協(xié)同效應(yīng)的團(tuán)隊激勵競爭式的實驗教學(xué)是對大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程，將課程的實驗教學(xué)任務(wù)模塊化。以往的實驗任務(wù)都是單一的小實驗，針對的是獨立個體的學(xué)生，而實驗效果的好壞較大程度上取決于學(xué)生的主觀能動性。而將實驗任務(wù)模塊化，將每次實驗描述成一完整的模塊，實驗?zāi)K有不同難度，每個模塊又涉及由淺至深的若干任務(wù)，并組成一個大任務(wù)。學(xué)生自由組成團(tuán)隊，團(tuán)隊成員可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)程度來選擇難易不同的實驗?zāi)K來完成，得到不同的實驗分值。在同一組內(nèi)的成員也可以根據(jù)自身的特點，來選擇相應(yīng)的小任務(wù)。團(tuán)隊成員合作完成實驗?zāi)K，選擇相同實驗?zāi)K的團(tuán)隊與團(tuán)隊之間存在競爭關(guān)系，教師在實驗分值，平時成績等方面輔以激勵措施，最后以書面以及演示方式來綜合評價該團(tuán)隊的成績，并根據(jù)團(tuán)隊成員選擇任務(wù)的難易來確定成員的實驗分值。以實驗?zāi)K的完成度為基礎(chǔ)，在完成過程中培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力，互相協(xié)作的能力，最終在這個過程中完成對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)。

在這種實踐教學(xué)的過程中，老師要求完成的上機任務(wù)轉(zhuǎn)變成一個人人參與的創(chuàng)造實踐活動，注重的不僅僅是最終的結(jié)果，還包括完成任務(wù)的全過程。學(xué)生在這一過程中，理解和把握大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程要求的知識和技能，體驗探索的艱辛與樂趣，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的計算思維，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作意識。這樣，學(xué)生的專業(yè)能力和綜合能力才能得到進(jìn)一步提高，達(dá)到協(xié)同效應(yīng)中1+1＞2的效果。

2.1　教學(xué)的基本流程

第一步，讓學(xué)生以自由組合為基礎(chǔ)，教師組織為輔助，教師觀察學(xué)生的能力大小和知識掌握的程度，建立能力差別不大的學(xué)生學(xué)習(xí)小團(tuán)隊。小團(tuán)隊中的學(xué)生完成任務(wù)有主次之分，能力有差別。第二步，利用實驗法對課程進(jìn)行實驗教學(xué)改革，有針對性，有目的性地確定實驗?zāi)K。最后，用經(jīng)驗總結(jié)法進(jìn)行總結(jié)，并制訂下一步研究目標(biāo)。

為了營造這種互相協(xié)同，互相競爭的學(xué)習(xí)氛圍，我們可在教學(xué)條件允許的情況下通過模擬招投標(biāo)的方式選擇實驗?zāi)K。結(jié)合實際教學(xué)實踐，基本流程為：設(shè)立目標(biāo)，成立團(tuán)隊→競爭式獲取實驗?zāi)K→實踐教學(xué)任務(wù)的協(xié)同實施→評價體系，如圖1所示。

圖1　教學(xué)基本流程

2.2　教學(xué)/學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)——學(xué)習(xí)團(tuán)隊

學(xué)生在經(jīng)過一個學(xué)期的學(xué)習(xí)后，對課程有一定的了解，對合作的同學(xué)也有一定的了解，在此基礎(chǔ)上，自由組織成團(tuán)隊。在組織過程中，教師應(yīng)該適當(dāng)干預(yù)，最好避免團(tuán)隊與團(tuán)隊之間，成員與成員之間形成較大差異。

2.3　團(tuán)隊磨合，形成團(tuán)隊特點

有了團(tuán)隊，學(xué)生在團(tuán)隊里就可以各司其職了。團(tuán)隊也需要有自己的特點，為了讓學(xué)生在團(tuán)隊中體驗到工作環(huán)境和對自身組織的歸屬感，學(xué)生需要形成團(tuán)隊主人翁的意識，通過這種方式，逐漸引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入到接近真實的類工作環(huán)境中，為學(xué)習(xí)做好必要的組織架構(gòu)搭建和精神準(zhǔn)備。

2.4　教學(xué)的實施階段

第一，實驗?zāi)K的選擇。每一次的實驗?zāi)K和其中的任務(wù)確立，都是根據(jù)需要分析得來的，通過不斷了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，最終確立適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)。

農(nóng)民用水戶協(xié)會由政府、村集體經(jīng)濟(jì)組織和農(nóng)戶共同組建非營利性互助合作組織，產(chǎn)權(quán)歸農(nóng)民用水戶協(xié)會，具有法人地位，由“村兩委”牽頭，組織每個用水戶推薦一個代表，再由代表推薦具有權(quán)威的村莊能人組成理事會。理事會采取股份合作制來籌集資金，政府以鼓勵性資金投入為引導(dǎo)，吸引村集體組織資金及農(nóng)民投資投勞，農(nóng)民也可以用財物、土地、技術(shù)等折資入股。農(nóng)民用水戶協(xié)會同時制定章程和財務(wù)制度、管理制度，實施農(nóng)民全過程參與。這種模式適用于一個行政村內(nèi)坑塘建設(shè)管理。

第二，制訂完成模塊的計劃。學(xué)生根據(jù)具體模塊難易程度制定相應(yīng)的完成計劃，有步驟、分階段完成任務(wù)。教師將每一個知識體系用不同的子任務(wù)具體體現(xiàn)出來，各子任務(wù)再串連成完整的實驗任務(wù)。在這個過程中，完成相同實驗項目的團(tuán)隊間有競爭，團(tuán)隊成員分工合作互相學(xué)習(xí)、互相促進(jìn)。

第三，團(tuán)隊成員協(xié)同開展實驗?zāi)K。根據(jù)團(tuán)隊獲得的實驗?zāi)K來完成/實施計劃書，以學(xué)生為主體，教師為輔引導(dǎo)學(xué)生參與并評論，充分體現(xiàn)師生共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步的良好教學(xué)氛圍。這樣，經(jīng)過思想的碰撞能產(chǎn)生新的創(chuàng)意，同時也教會學(xué)生如何合作，如何研究的思維方式，既能夠完成力所能及的小任務(wù)，又能為團(tuán)隊貢獻(xiàn)力量，并能與其他成員互相取長補短。以完成實驗?zāi)K為目標(biāo)，以團(tuán)隊為學(xué)習(xí)單位的方式有利于學(xué)生討論和發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題。

第四，審核評估。當(dāng)實驗課程結(jié)束后，統(tǒng)一進(jìn)行評價，評價的目的不僅是為了評出成績，而是為了檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及掌握程度，更是為了改進(jìn)任務(wù)以便后期應(yīng)用。

第五，驗收并建立文檔。這種實踐教學(xué)強調(diào)學(xué)生間的互相合作，個性與共性的磨合。在對實驗?zāi)K各方面進(jìn)行評價后，教師可以根據(jù)實際情況完善和改進(jìn)實驗?zāi)K，歸檔以便于今后進(jìn)一步的研究。

3　協(xié)同競爭式實驗教學(xué)的關(guān)鍵點和實踐

3.1　實施的關(guān)鍵點和難點

協(xié)同效應(yīng)的激勵競爭式實驗教學(xué)是以學(xué)生團(tuán)體為基礎(chǔ)進(jìn)行的教學(xué)活動，關(guān)鍵點如下。

一是任課老師必須把握全局，對實驗?zāi)K的設(shè)立要適合，難度要有層次，組成實驗?zāi)K的小任務(wù)也需要精挑細(xì)選，滿足不同學(xué)習(xí)情況的學(xué)生。同時要對學(xué)生組成的團(tuán)隊能力進(jìn)行評估并輔助他們選擇適當(dāng)?shù)膶嶒災(zāi)K。

二是需要對學(xué)生組成的團(tuán)隊進(jìn)行必要的干預(yù)，要保證學(xué)生組成的團(tuán)隊之間學(xué)習(xí)能力不能相差太多，這對課程的實踐活動開展起到關(guān)鍵性作用。

三是激勵措施與競爭機制設(shè)置的合理性，以及需要避免協(xié)同效應(yīng)的產(chǎn)生的負(fù)效果。

難點是學(xué)生是否有足夠的自我學(xué)習(xí)能力和自我約束能力。學(xué)生能力良莠不齊，在協(xié)同完成實驗?zāi)K并且與其他團(tuán)隊競爭時可能會出現(xiàn)各種各樣的問題，同時在團(tuán)隊中學(xué)生需要共同努力，而不是某個學(xué)生的獨立完成整個實驗?zāi)K。

3.2　大學(xué)計算機B2課程的實踐

本次實踐教學(xué)研究的對象是大學(xué)計算機B2課程大一學(xué)生。本課程的主要目標(biāo)是計算思維培養(yǎng)，內(nèi)容是編程算法的講解。在學(xué)習(xí)大學(xué)計算機B1課程并掌握編程的基礎(chǔ)知識后，選擇B2課程對于知識的運用和實驗?zāi)K的選擇上更加方便，也更利于觀察實驗教學(xué)改革的效果。操作環(huán)境是本學(xué)院計算機基礎(chǔ)實驗中心。

首先，在16級的學(xué)生中以民主集中的方式組成學(xué)習(xí)團(tuán)隊，利用平時的課堂練習(xí)以及預(yù)備實驗?zāi)K進(jìn)行團(tuán)隊磨合，便于團(tuán)隊成員之間的互相了解，并允許在正式實驗?zāi)K開展之前變更成員。其次，教師根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)將實驗分為基礎(chǔ)知識型模塊，綜合練習(xí)型模塊，創(chuàng)新型模塊，分別對應(yīng)基礎(chǔ)知識的理解，綜合知識的程序編寫以及獨立問題的程序編寫。每個模塊中根據(jù)教學(xué)進(jìn)度分成不同難度、不同層次的小模塊以便各個團(tuán)隊的不同選擇。每一個階段都對應(yīng)著難度、理解度以及完成度的分值，并輔以一定的激勵。學(xué)期結(jié)束時，根據(jù)加權(quán)系統(tǒng)來評估各個團(tuán)隊的實驗?zāi)K完成情況，最后還需要評估學(xué)生的個人知識掌握情況。

經(jīng)過一個學(xué)期的實驗教學(xué)，學(xué)生在知識理解度上有明顯提升，教師對知識的講解也更加深入。同時學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提升，有效的改善了理論教學(xué)課堂的氛圍，在期末考核中學(xué)生的成績大幅度提升。每個學(xué)習(xí)團(tuán)隊中都出現(xiàn)“骨干”的成員，他們會帶領(lǐng)團(tuán)隊完成實驗?zāi)K。在這個過程中，成員之間的協(xié)調(diào)協(xié)作能力明顯增加，這說明協(xié)調(diào)競爭式的實驗教學(xué)已經(jīng)初步提高了學(xué)生學(xué)習(xí)計算機的積極性，也幫助學(xué)生提升團(tuán)隊協(xié)作能力，而適當(dāng)?shù)募畲胧┳寣W(xué)生更有干勁。

3.3　探索的結(jié)果與未來展望

3.3.1　探索的結(jié)果

基于協(xié)同效應(yīng)的團(tuán)隊激勵競爭式大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)改革，通過學(xué)生自由組合團(tuán)隊完成實驗?zāi)K，來達(dá)到學(xué)生學(xué)習(xí)知識以及能力培養(yǎng)的1+1＞2的效果。通過這種方式逐漸引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入到協(xié)同合作環(huán)境中，為在工作中學(xué)習(xí)做好必要的組織架構(gòu)搭建和精神準(zhǔn)備。讓學(xué)生骨干來帶動其他學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對優(yōu)秀學(xué)生的方法能力及社會能力是一種鍛煉。而通過難度程度各異的多任務(wù)實驗?zāi)K，可以讓全體學(xué)生都能獲得不同的學(xué)習(xí)體驗以及能力培養(yǎng)。

這種教學(xué)方式在實施過程中還是有不足之處。第一，實驗?zāi)K的建立和劃分需耗費大量的人力、物力，這需要不斷改進(jìn)。第二，雖然教師的干涉能夠在一定程度上避免團(tuán)隊差異過大，但不能完全避免。“能力差”的團(tuán)隊在競爭實驗?zāi)K中處于弱勢，并且在后續(xù)中持續(xù)保持低迷的狀況，需探討改變和提升這種團(tuán)隊的方法/措施，避免惡性循環(huán)打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。第三，團(tuán)隊與團(tuán)隊之間，團(tuán)隊成員之間的有效溝通也是必須關(guān)注的主要問題。這些都是基于協(xié)同效應(yīng)的團(tuán)隊激勵競爭式實踐教學(xué)亟待解決的問題。

3.3.2　未來展望

以基于協(xié)同效應(yīng)的團(tuán)隊激勵競爭式實踐教學(xué)為基礎(chǔ)，爭取將高校中教授的計算機相關(guān)知識和課程融合成為一個有機整體，改變學(xué)習(xí)知識的階段性和獨立性。相同的學(xué)習(xí)團(tuán)隊可以延展到本專業(yè)的其他課程或者知識上，使協(xié)同效應(yīng)能夠應(yīng)用于各種知識的學(xué)習(xí)中，發(fā)揮其更大的作用。

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