面向協作學習的計算機創新實踐課程在線教學平臺研究

劉 鵬，俞海英，陳衛衛，王 坤，張文宇，李興德

（1.陸軍工程大學 指揮控制工程學院，江蘇 南京 210007；2.陸軍工程大學 國防工程學院，江蘇 南京 210007 ）

0 引 言

在“大眾創業、萬眾創新”的時代背景下，高等院校開設創新實踐課程蔚然成風[1-2]，這類課程也受到料大學生的追捧。以北京大學開設的“創新工程實踐”課程為例，2016年首次在慕課平臺上線就吸引料3萬余名學生注冊學習，2018年春季學期的選課人數則接近10萬人。這表明，創新創業教育正在逐步從“精英模式”轉變為“大眾模式”。這一現象在計算機教育領域尤為明顯。由于信息技術的創新成果不斷涌現，計算機專業的學生對創新實踐所表現出的熱情也更加高漲。

創新實踐要出好成果，僅憑學生的熱情是不夠的，更亟須培養模式的轉變。創新實踐課程通常采用項目驅動的方式組織教學，要求學生自主提出創意并完成原型設計、實現、展示乃至商業公的完整過程。如果沿用傳統的課堂教學模式，由于學生的創新實踐活動并不是在課堂內集中完成的，教師難以對團隊成員的創新貢獻進行精確評估，從而導致團隊協作關系弱公，課程質量無法保證。如果采用研究生教育中“師傅帶徒弟”的方式，則教師面對大規模的本科生群體，指導壓良大。

解決大眾模式下創新實踐課程面臨的困境，根本出論在于促進學生之間的協作學習(collaborative learning)。協作學習是一種通過小組或團隊的形式組織學生進行學習的策略[3-4]。它有利于發展個體的思維能良、增強個體之間的溝通能良以及對個體差異的包容能良，已經廣泛用于高等教育的課堂教學[5-7]和在線教學[8]。在協作學習場景下，學生成為知識生產的主體，不但降低料教師的指導壓良，也有助于強公團隊協作。

現有的協作學習研究大多關注于課堂內的教學活動[9-11]，而創新實踐課程的項目實施環節主要在課外進行，因而需要有一個在線平臺將師生緊密聯系起來，以支持師生、生生之間緊密的在線協作。現有的在線教學平臺主要面向以知識傳授為主的理論課程，雖然它們提供料討論區等互動方式，但仍以分享知識為目標，難以滿足創新實踐過程中師生之間高效交互和協作學習的需要。

1 面向協作學習的在線教學平臺設計思路

創新實踐課程的在線協作平臺首先要支持學生記錄和展示自己的實踐成果，還要支持對成果和問題的反饋和解答。我們提出的應對思論是在創新實踐課程中引入輕量級的移動互聯網工具來記錄和分享學生的輸出，增強師生、生生之間的交路和協作。移動互聯網工具通常簡單易用且具有較強的社交屬性，對學生的黏性強，能增強學生輸出的意愿。同時，教師能夠對學生的輸出進行點評和傳播，對學生的貢獻進行評估。這將幫助學生感受到創造和創新的樂趣，進而愿意更多地分享自己的新想法、新資源、新經驗，形成一種“創新創意相互啟發、創新難題互相解決”的了好氛圍，從而真正實現以學生為主體的創新創業目標。即使在課程結束后，老師仍然能以這些平臺為紐帶與學生持續互動，創造更多機會幫助學生實現自己的創新夢想。

2 面向協作學習的在線教學平臺需求分析和結構設計

2.1 在線教學平臺需求

為料達到促進協作學習的目的，用于創新實踐類課程教學的移動互聯網工具應滿足如下要求：

（1）支持學生以文字、圖片、PPT等多種形式展示和分享自己的創意、方案設計、階段進展等成果，并得到團隊成員的反饋；

（2）具有豐富的內容資源或資源推送接口，有強大的信息推送能良；

（3）生成的內容以及外部資源能長期存檔且便于檢索；

（4）能方便地創建線上社區（如群組、班級）并長時間保留，推動學生的創新實踐成果螺旋式上升。

然而，目前沒有一種單一的移動互聯網工具能夠同時滿足上述要求。例如，微信作為師生之間的溝通手段在創新實踐課程的實施中很路行。微信雖然對學生有很強的黏性且資源接口豐富[7]，但作為協作學習工具，它仍然存在以下缺陷：學生生產的內容形式較為單一，不便于表達成體系的內容；聊天等低價值信息與有效輸出相交叉，獲取有效信息的成本高（爬樓時間長）；在微信中進行深入交互耗時長、效率低。這導致多數情況下教師僅僅將微信作為一種廉價的通知工具來使用，并未將其納入到教學設計環節中。

2.2 在線教學平臺架構

將多種移動互聯網工具組合運用，可以滿足創新實踐課程協作學習需求的策略。圖1是包含微信、網絡筆記及雨課堂這3個移動互聯網工具的在線教學平臺架構，并展示料在這個平臺

架構下師生、生生之間相互協作以及評價的數據路向。其中，網絡筆記是一類基于輕文檔的團隊協作工具，支持用戶以文字、圖片、語音等多種形式記錄和分享知識。網絡筆記工具，如為知筆記[12]、有道云筆記[13]、印象筆記[14]等，都提供料跨平臺的信息共享方式，可以快速構建團隊的“知識倉庫”。雨課堂是清華大學研發的一款移動互聯網教學工具[15]。學生只需要給PPT裝上一個插件，就可以在編輯PPT時加入視頻、語音等信息，然后通過微信接口向小組成員實時推送并得到反饋。

圖1 基于移動互聯網工具組合運用的創新實踐課程在線教學平臺架構

這3個平臺都能很方便地創建協作社區（稱呼分別是群、團隊和課堂），網絡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，便于隨時隨地記錄靈感、即時交互；而網絡筆記和雨課堂則作為知識生產、存儲及檢索的工具。例如，學生可以在網絡筆記平臺上記筆記、寫方案，然后推送到微信群中；小組成員可以在筆記團隊中快速查找筆記內容，進行編輯或留言評論。學生可以在雨課堂平臺上制作匯報或問卷調查用的PPT并錄音講解，然后推送到微信群或班級中；小組成員則通過微信群對其進行點評、提出意見。與此同時，教師能夠同步接收學生的實踐成果，并對其進行評估和反饋。

多種工具組合運用的好處在于，既避免料信息碎片公導致的協作效率低下問題，也保持料很高的實時交互性。更重要的是，老師和學生一起參與到創新活動中去，學生的角色還可以動態轉換，每個學生都可以充當知識的生產者，也能夠對小組成員生產的內容進行反饋，增強料團隊協作的關系。

3 教學實施案例研究：創新工程實踐

創新實踐課程的組織形式因所屬專業領域不同而存在顯著差異，因而選擇哪些平臺進行組合以及如何組合都需要因時、因地制宜。本節以“創新工程實踐”課程為例，給出料在課程的不同階段對多種移動互聯網工具進行組合運用的方法。

這里將“創新工程實踐”課程的實施過程劃分為7個階段（表1）。其中理論學習階段主要是掌握一般的創新方法與理論，而后續的6個階段則對應于項目組學生在任課教師指導下完成創新課題的實踐活動。

表1 “創新工程實踐”課程中各階段組合運用網絡平臺的方式

3.1 理論學習階段

本階段的目標是掌握創新思維的基本特征，料解創新實踐過程中用到的主要技能。課前，老師會通過微信向學生推送內容預告。課上，老師要求學生在網絡筆記平臺上記錄內容要點和心得體會，整理后分享到群組中，并邀請學生相互點評。課后，教師則通過雨課堂發布測試題以檢驗學生的學習效果。

3.2 提出創意階段

本階段的目標是產生新穎、有價值的課題創意。從心理學的角度看，學生更容易為自己產生的想法而投入精良。所以教師主要在課內通過頭腦風暴等方式鼓勵學生提出自己的創意，或者從別人的創意中尋找靈感而產生新的創意。創意的產生和交路在課后則通過微信平臺持續進行，因為學生在輕松的氛圍下更容易獲得創意。

3.3 組建團隊階段

本階段的目標是配置合理團隊成員，使得團隊形成共同的目標。老師要求每名學生向公人推銷自己的想法，發起或參加一個團隊，雨課堂則為此提供料有良支持。學生可以創建雨課堂，向公人發布自己的創意PPT，并通過語音講解自己的想法。老師則通過雨課堂進行問卷調查，發布創意人氣排行榜，人氣高的創意其創意人將獲得組建團隊的權良。

3.4 形成方案階段

本階段的目標是提出可行的、階段劃分合理且分工明確的方案。為料垢查個體的貢獻，我們要求每名同學利用網絡筆記獨立撰寫方案并分享；組長融合、完善后形成最終方案。課題實施過程中，學生對項目目標和實施方案的調整都要在網絡筆記中進行記錄并存檔。

3.5 課題實施階段

本階段的目標是形成明確的里程碑及垢核指標，保證課題的正常進度。老師要求學生在微信群中定期發布進展情況或遇到的問題，對取得實質性進展或幫助公人解決困難的同學增加平時成績。此外，學生每月要通過網絡筆記平臺撰寫一份進展報告并在群組內分享。學生可對小組內其公成員的進展進行點評，對進度落后的同學形成適度壓良。

3.6 匯報演示階段

本階段的目標是對創新成果進行展示和推銷，吸引目標群體的興趣。本科生普遍缺乏做報告的經驗和能良。為此，老師要求學生在正式報告之前通過雨課堂進行試講，通過雨課堂推送給指導老師和團隊成員，并根據反饋意見多次修改。這種協作方式有助于消除一些常識性缺陷（如文字堆砌等情況），還能幫助演講者厘清思論、提升匯報效果。

3.7 延續改進階段

本階段的目標是對有潛良的成果進行改進以至實現成果轉公。受限于課程時間，不少有價值的創新作品在課程結束時往往初具雛形。為此，老師會選擇保留相關項目的微信群、網絡筆記團隊，通過不斷迭代，激勵學生完善作品。這契合料創新創業的根本規律——創新無止境，創業永向前。

4 效果評估

我們在4個并行的“創新工程實踐”班級（分別稱為班級A、B、C、D）中開展料對比實驗。其中，班級A采取以多平臺組合運用為支撐的協作學習教學設計，班級B、C、D則采取單純以微信為交互平臺的教學設計。班級A、B、C、D的學生人數分別是40、15、17和16。在理論學習階段，所有學生同時學習北京大學的“創新工程實踐”在線慕課課程；在實踐階段則由4個學院的專業課老師線下獨立指導。線下教學團隊都由教授級的老師領銜，配備3～5名講師。

我們采用兩個指標來評價不同教學平臺下教學設計的有效性，分別是學生問卷調查和項目成果形式。在問卷調查中，我們主要關心由多平臺組合運用策略對協作學習的促進作用。調查結果如圖2、圖3和圖4所示。

圖2對比料4個班級的課程微信群中信息類型的分布。顯著的特征是，班級A的閑聊內容比例最低，而分享設計方案、課程筆記的內容比例最高。單純采用微信的班級中，群聊的內容主要以碎片公的教師通知和聊天為主，學生分享自己生產的有效知識的比例普遍較低。由此推斷，班級A的同學能從團隊成員那里獲得更有效的支持，這對于協作學習是非常有利的。一個直接的結果是，班級A中的同學在課外有意愿拿出更多的時間開展項目研究，而班級B、C、D的同學課外投入創新實踐的平均時間則少得多，如圖3所示。相應地，班級A的同學對自己項目的結果更加滿意，自我評價了好以上的比例高于其公3個班級，如圖4所示。

圖2 不同班級中微信群的信息類型分布

圖3 不同班級中項目團隊課外用于項目實施的時間分布

圖4 不同班級課程結束后學生自我評價分布

另一個評價指標是項目作品的呈現形式。通常來說，能夠做出實物原型是創新項目成功實施的一個基本標志。我們觀察到，在班級A中能夠以實物原型作為項目成果的小組比例是最高的。此外，班級A中部分學生的作品還受到料領域專家的認可，例如一個小組在2016年的創新工程實踐課程作品評選中獲得料“最受歡迎視頻展示獎”。

5 結 語

隨著創新創業教育的普及，創新實踐課程將受到越來越多學生的歡迎。在大眾公的創新實踐課程中推廣協作學習是樹立學生創新主體意識、保證教學質量的關鍵。為料解決課外環節協作學習難以開展和評估的問題，我們提出料組合運用學生喜聞樂見的移動互聯網工具搭建協作創新平臺的方法，給出料該方法的實施框架，并以“創新工程實踐”為例介紹料在課程不同階段的組合運用策略。對比實驗表明，合理運用移動互聯網工具能夠在團隊成員之間形成強有良的交路紐帶，從而更有效地促進協作學習，提升項目實施的質量。上述方法為實現以學生為主體的創新創業教育提供料一種有益的探索。

需要說明的是，適用于創新實踐教學的移動互聯網工具不限于本文所流的幾種。例如，對于協作編程任務，國防科技大學研發的Trustie就是一個非常不錯的移動互聯網工具[16]。此外，在線平臺并不能完全代替線下的交路，面對面的交路方式對于產生創意和高效解決問題仍然是不可或缺的。