基于半開源開發模式的創新感知沙盤教育研究

曹冶　徐圣兵　韋塬瀚

[摘 要] “創新創業”雙創型人才的培養和教育方式的革新是高校在時代驅動下的新任務。沙盤教育以其體驗式特點為高校所用，但創新感知設計仍有缺失。針對創新體驗不足的問題，依托飲料瓶回收箱開展半開源開發模式下的創新感知教學研究，站在學生創新體驗的核心角度，設計創新實訓教育沙盤，收集學生的創新體驗反饋并引導創新設計與實踐，可打造一個創新主導的沙盤體驗課堂。

[關鍵詞] 創新感知;半開源開發;教育沙盤;教育研究

[基金項目] 2021年度廣東工業大學教務處廣東工業大學大學生創新創業訓練計劃項目基金“面向塑料瓶回收—飲料銷售一體機教學沙盤的教育模式研究”（53）

[作者簡介] 曹 冶（2001—），女，安徽安慶人，廣東工業大學管理學院2019級人力資源管理專業在讀本科生，研究方向為大數據與教育心理學;徐圣兵（1974—），男，湖南慈利人，博士，廣東工業大學應用數學學院講師，主要從事數據挖掘與機器學習研究;韋塬瀚（2000—），男，廣東肇慶人，廣東工業大學應用數學學院2019級信息與計算機科學專業在讀本科生，研究方向為計算機軟件及計算機應用與數學。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）16-0034-04 [收稿日期] 2021-07-09

引言

2015年，李克強總理在會見中國博士后青年創新人才座談會時強調，著力培育更多高層次青年人才，實施創新驅動、促進雙創發展[1]。同年，國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革下發實施意見（國辦發〔2015〕36號），提出要以創新人才培養機制為重點[2]。2020年10月13日，中共中央國務院印發《深化新時代教育評價改革總體方案》，明確提到要樹立科學成才觀念[3]。2020年12月1日，教育部介紹了“十三五”期間國家教育改革的相關情況。劉昌亞表示，高校創新創業教育改革將持續深化，教育綜合改革應持續激發新活力[4]。近年來，我國大學畢業生人數急劇增長，大學生就業形勢嚴峻已成趨勢，創業需求愈加迫切[5]。為改善現有局面，高校開始探索沙盤實訓教育。目前，高校教師在模擬實訓授課過程中開始嘗試利用案例分析、參與式互動、翻轉課堂、對分課堂等新的教學方法和手段[6-8]。

已有部分高校根據現有的企業資源計劃系統ERP沙盤模式推出了融合書本與實踐為一體的新型教育模式——教學沙盤模擬[9]，常見的沙盤有地理沙盤、電子沙盤等，尤以電子沙盤為重。電子沙盤在使用的過程中逐步融入開源模式（即軟件作者公開軟件的發布模式，給予軟件用戶自由使用、自行修改、復制以及再分發的權利），給了學生實操的機會，在學習源代碼的過程中再創造，有利于培養學生解決實際問題的能力[10，11]。但由于創新感知的課程設計不到位，教育沙盤實訓暫時未能在高校中取得可觀成績[12]，本文將在已有沙盤實踐的基礎上，針對“學生體驗感不足、教學設備硬軟件缺失、課堂效果評估不到位”等問題，響應國家新時代的環保號召，針對飲料瓶回收利用率低的問題，以“垃圾回收新時尚”為啟發，結合本校研制的飲料瓶回收箱，進行創新感知沙盤體驗研究[13]。

一、沙盤教育的演變及優點

沙盤最初起源于春秋戰國時期，用以地形、敵情、作戰方案的研究[14]。20世紀50年代，沙盤游戲誕生，利用人的意識相關假設，使人的心理能夠得到治愈;還可以繞開對方的防御機制，使個體實現自我整合[15]。就目前來看，發展較為完善的沙盤實訓是ERP沙盤，也稱ERP電子沙盤，是企業資源規劃（Enterprise Resource Planning）沙盤的簡稱，即利用實物沙盤直觀、形象地展示企業的內部資源和外部資源。由此發展起來的ERP沙盤模擬實務課程是一門體驗式教學課程，通過沙盤直觀體驗模式，將抽象而復雜的企業管理理論知識融合在學生的模擬經營中，培養學生發現問題、思考問題、解決問題的能力[16]。應用任務驅動性的實踐性教學環節，積極引導學生參與、利用各種方法解決經營中遇到的問題，有助于學生加深對自我能力和發展方向的思考，提升創新能力，激發創業意識。

以西北師范大學經濟學院開設的經濟學模擬沙盤實驗教學課程為例，其教學設計由課程導入、模擬實驗、知識分享三個階段構成，融合了經濟學、管理學、會計學以及金融學等專業知識與實際操作[17]，以經濟學模擬實驗課堂的方式要求學生仔細觀察、理性決策、多方式分析，以鍛煉學生獨立思考的能力，培養學生的批判性思維和思考活性，對學生其他科目的學習和以后的生活實踐都有很大的幫助。

二、沙盤教育的現狀及不足

盡管目前的沙盤教育實訓初步達到提升學生的綜合素質、激發學生的成就動機和自我效能、實踐經驗促進未來創業、活化師生關系等基本作用，但仍過于局限在理論化和形式化的層面，學生難以從操作過程中產生有效的創新感知體驗。以下幾點是亟待改進。

第一，感知過程抽象化，學生無法真正從體驗中理解創新。這一局面與教育為用的沙盤建設情況有關。首先，由于沙盤具體運用中對于學科的局限性較大，目前已有的沙盤實踐多是針對某個具體學科的教學內容空缺而設置的，無法很好地將有關課程通過內核的統一進行有機聯系，缺乏系統方法論的指導[18，19]。其次，由于沙盤模型的系統化課程設計尚未完善，教學過程中缺乏帶領學生進行社會實踐的機會，局限于理論化、經驗化的沙盤實訓中。

第二，課后效果評估不完善，操作記錄與流程未能很好地記錄在冊，學生沒有及時反饋體驗感，難以在反思中激活改進工作的新思路。這一問題與學生的角色分配有關，分配是否明確以及分配的任務是否合理將直接影響沙盤教學的推進效果優劣，而學生團隊之間分工協作不明確的情況時有發生[20]。這些現象會直接導致課后反饋的真實度下降，無法改善課程和教案設計，不利于創造可持續性的沙盤實訓課堂。42A2E87D-0A9B-4D18-B0D5-47B55E14C60F

第三，有三大主觀因素導致沙盤模型等設備的使用權落實不到位——學生的反饋缺失、教師相關經驗不足、實驗室和特定教室管理限制。學生體驗感不佳會導致怠倦和質疑;教師缺乏相關經驗、教學資源有限等難以保證每個學生都有最大化進行訓練的機會;由于實驗室和特定教室的使用時間、權限要求比較嚴格，使用沙盤進行課程復盤與反思的限制較多，學生進行沙盤實踐的時間大多限制于課程和任務的行進過程中，高校的排班和管理等問題落實仍有難度。

三、完善創新感知體系的具體解決方法

（一）解決思路

針對沙盤教學創新體驗感低下和教學課堂多有限制等實際問題，我們將學生視為開發者，回收箱的系統代碼和圖像識別功能的代碼作為源代碼，讓學生選擇自己感興趣的部分自主改寫。但開源開發模式極易禁錮學生的思維，在源代碼影響下疲于嘗試新的大工作量的編程。于是，我們開創了一種半開源開發模式，即僅保留回收箱的系統代碼而開放部分源代碼，讓學生自主開發回收箱的圖像識別功能，并反過來應用到回收箱的識別上，形成一個閉環的創新體驗流程（如圖1）。這不僅減輕了學生階段性的負擔，還能激活學生的思維，打造一個引導式的高體驗水平的創新課堂。我們將飲料瓶回收箱作為沙盤實驗的依托，把課堂主要劃分為四個任務驅動部分，探索覆蓋更全面、教學體系更完善、持續性更強的新型沙盤教育模式。通過立體式的能力培養方法、系統化的創新教學體系、綜合交叉的專業平臺資源，鼓勵學生在知識獲取的同時，組建優秀團隊、培育潛力項目、孵化有價值產品，讓每個參與沙盤實訓的學生都能夠有所收獲、感受創新。

（二）具體措施

第一，細化創新感知流程的每一部分進行教學設計。

1.了解回收箱的基本原理。實訓開始前，學生首先以3～4人為一組進行分組。教師指導學生先丟入條形碼完整、形態正常（沒有扭曲情況）的飲料瓶，讓學生分別體驗條形碼識別和圖像識別這兩種技術的基本回收流程，對回收箱運行的相關原理形成基本的認識。

2.讓學生挖掘創新點，即探討在飲料瓶條形碼缺失的情況下，條形碼識別技術失效，該如何通過圖像識別技術對飲料瓶進行識別？學生自行投入條形碼缺失的飲料瓶，再次分別體驗兩種技術的基本回收流程，感受條形碼識別的不足，有意識地思考改進回收技術的創新點，建立體驗流程的抽象感知，并跟隨教師的指令對已有數據集進行分類，分成多個批次，以便后續訓練模型階段進行對照。

3.為學生的創新點提供解決思路，引導學生實施創新。針對條碼缺失的飲料瓶，利用圖像識別技術給出解決方法，指導學生編寫程序并嵌入系統。

例如，教師向學生介紹Adaboost方法，即利用采集的不同批次的數據集訓練成不同的模型——初始化飲料瓶數據的權值分布：若有N張飲料瓶圖像，則每張圖像最開始時都被賦予相同的權值：1/N;訓練飲料瓶弱分類器：具體訓練過程中，如果某張圖片已經被準確地分類，學生在構造下一個訓練集中降低它的權值，反之則提高。學生使用權值更新過的飲料瓶數據集來訓練下一個分類器，整個訓練過程如此迭代地進行下去;最后將各個訓練得到的弱分類器組合成強分類器。

4.對創新實踐進行基本回收流程的復盤，感知創新點的實現。完成以上步驟后，學生再將條形碼缺失的飲料瓶投入回收箱進行識別，觀察識別效果。若成功識別，則表示已完成完整的創新感知流程，以小組形式開始撰寫本次體驗的實驗報告，共同思考新的解決方案;若未能成功識別，則學生與小組成員或教師交流，找到問題所在并重新嘗試直到成功解決問題，再完成實驗報告。

第二，通過對學生的課后記錄和課堂思考進行創新感知體驗的評價與反思改進：（1）學會什么？（2）在課堂分部體驗中，較順利的環節是什么？（3）在課堂分部體驗中，遇到的困境是什么？（4）在下次課堂上，你希望自己做出哪些改進？（5）你對教師有何建議？

第三，以沙盤實訓課堂為起點，打造一個開放式的創新感知環境，突出學生“自主地學、積極地學、反思地學”的氛圍。在沙盤實訓中心，可提供由學生自由管理的學習空間，努力將創新感知沙盤實訓場地升級為學生的新式課堂，讓學生獲得成果，為以后的學習、生活助力。

結語

國家對于教育改革的要求日趨迫切，社會和企業對于實踐創新型人才的需求越來越大，“雙創”教育改革在各高校進行得如火如荼。創新感知教育沙盤實訓模式為學生提供了一個自由學習、大膽交流、放飛思維的平臺，也為教師進行傳統教育改革提供了前瞻性、創新性、參與性等方向，實現了科教創新，不僅進行了將教育沙盤實訓輔助創新感知教育的探索，更有利于啟發大學生的創新思維，達到培養雙創型人才的目標。

參考文獻

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Abstract： The cultivation of innovative and entrepreneurial talents and the innovation of educational methods are the new tasks of colleges and universities in the times. In the way of education， sand table education is suitable for colleges and universities with its experiential characteristics， but there is still a lack of innovative perception design. Aiming at the problem of insufficient innovation experience， this paper carries out the teaching research of innovation perception under the semi-open source development model based on the beverage bottle recycling box. From the core perspective of students innovation experience， this paper designs the innovation training education sand table， collects students innovation experience feedback and guides the innovation design and practice， so as to create an innovation-oriented sand table experience classroom.

Key words： innovation perception; semi-open source development; educational sand table; educational research42A2E87D-0A9B-4D18-B0D5-47B55E14C60F