雙創教育下的綜合型實驗課程與教學平臺研究

朱思征 王丹

摘? 要： 分析了當前實驗課程的結構與模式，歸納總結了實驗課程在創新創業教育開展中遇到的諸多問題，針對性的提出了綜合型實驗課程這一概念。對傳統實驗課程的教師構成和專業知識占比進行調整，以應對創新創業教育過程中實驗課程面臨的挑戰，達到培養復合型人才的目的。為了高效實施開展綜合型實驗課程，引入協同工作這一概念，構建協同備課系統。

關鍵詞： 創新創業教育; 綜合型實驗課程; 復合型人才; CSCW; 協同備課系統

中圖分類號：G521? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）01-94-05

Abstract： This paper analyzes current structure and mode of experiment course， summarizes the problems presented in the development of innovation and entrepreneurship education， and put forward the concept of comprehensive experiment course to adjust the composition of teachers and the proportion of professional knowledge in traditional experiment course， so as to answer the challenges occurred in experiment course. In order to develop comprehensive experiment course efficiently， the concept of computer supported collaborative work is introduced to construct a collaborative lesson preparation system.

Key words： innovation and entrepreneurship education; comprehensive experiment course; inter-disciplinary talent; CSCW; collaborative lesson preparation system

0 引言

傳統教育與互聯網的日益結合[1]，教育的方法、教育的模式與教育的層次等都得到了明顯的改善與提升。而實驗教學作為教育過程中的輔助環節，占據著教育領域不可替代的位置。

科學發展到今天，社會分工越來越細，研究一個項目，往往需要跨越幾個行業的人員分工協調才能完成，只有復合型人才才能更好地將各部分工作協調成一個整體，共同完成整體項目。復合型人才不一定樣樣精通，而要具備總體高度、整體意識和協調能力。就目前開設的實驗教學來看，單項課程所涉及的知識領域較為單一，例如：計算機實驗教學[2]只注重對學生在計算機方面實踐教學的培養，學生能夠掌握的實踐技能種類也十分有限，這恰恰阻礙了培養復合型人才的初衷，因此，對實驗教學課程進行改革，突破實驗教學課程局限性，任重道遠。

復合型人才不代表一定需要由復合型教師培養，現有的實驗教學師資力量與知識儲備，通過合理安排同樣可以達到理想的培養效果?？紤]能否將教師的作業輔導模式由線下轉變為線上，由一名教師輔導多名學生，轉變為多名教師同時輔導多名學生，線上的多對多的輔導形式是否能夠通過互聯網實現實時性，最終需要哪些現有的先進技術來實現，將在接下來的部分詳細討論。

1 綜合型實驗課程的提出

1.1 傳統實驗課程改革面臨的挑戰

目前大部分高校為了培養學生的實踐能力，開設了多門實踐教學課程，并設立了若干實踐教學部門，以我校為例，公共實驗中心下設計算中心、工程實訓中心、電工電子實驗中心等七個實驗教學支持部門，不同部門對應不同學科，在基礎實踐課程上開設多門程序設計及實踐、多媒體技術與應用、材料力學實驗等課程，并將當下的熱門技術融入到實踐課程中，為學生提供了多項實驗課程選擇。

但是面對當前實施的創新驅動發展戰略和“互聯網+”、“網絡強國”等一系列重大發展戰略[5]，我國亟需一批專業技術強、綜合素質高的復合型人才，而交叉學科教育作為復合型人才培養的重要途徑，其教學方式和內容都要在傳統的教學課程基礎上進行改革。在復合型人才培養過程中我們主要面臨以下幾個阻礙：一是現有課程涉及的學科專業知識較為單一，二是學生的學習時間和精力有限，學生想要選擇更多感興趣的課程往往心有余而力不足，三是復合型教師的培養同樣需要一定的過渡期，隨著本科教育的普及程度越來越高，各高校生源數量的不斷上漲，教師的課程任務將越發繁重。現階段，一門實驗課程通常需要一名教師貫穿始末來完成，這就導致教師在開設特色新實驗課程與培養創新創業復合型人才的工作上遇到阻力。

綜上所述，在開展創新創業項目，培養創新創業復合型人才的工作的同時，也在面臨形形色色的挑戰。為了在一定程度上改善以上提出的幾點關鍵性問題，從容應對各項考驗，在這里我們提出一點關于實驗課程模式改革相關的建議：開展一門或若干門具備創新創業特色的綜合型實驗課程，在線上實踐教學中引入協同概念。

1.2 綜合型實驗課程介紹

綜合型實驗課程的概念可以簡單解釋為：一門實驗課程由多種實驗課程塊構成，可由多位教師分階段合作完成。目前我國開展的省市級、國家級的競賽眾多，以發掘與培養復合型人才為目的所主辦選拔的創新創業項目也在逐年增長。我們可以總結歸納選取具備共性的競賽或項目開展若干具備創新創業特色的綜合型實驗課程。顛覆傳統的一門實驗課程只包含單一專業知識內容，一門實驗課程只能由一位教師任課的傳統理念。更加實際的向培養創新創業復合型人才的目標靠攏。圖1和2中，我們將傳統實驗課程的教學模式與綜合型實驗課程模式進行了簡單的對比。

1.3 綜合型實驗課程的優勢

開展具備創新創業與復合型人才培養特色的綜合型實驗課程的優勢有以下幾點：

⑴ 政策優勢 國家正在實施創新驅動發展戰略和“中國制造2025”“互聯網+”“網絡強國”“一帶一路”等一系列重大發展戰略[5]，培養科學基礎厚、工程能力強、綜合素質高的工程科技人才具有關鍵意義。

⑵ 提升教學效率 教師在開設一門普通專業實驗課程時，通常需要較長的課程準備時間，因此在授課之余指導學生完成創新創業項目上分身乏術。綜合型實驗課程的一大特色即一名教師無需再課程中由始至終的承擔教學任務，授課由多塊構成，由多名教師按知識占比分配，教學工足量同樣計算在教學規定任務量中，這種有針對性的教學方式，不僅能在一定程度上鼓勵教師投身于創新創業工作中，也充分認可了教師的雙創指導工作中的重要性。

⑶ 提升學習效率 綜合型實驗課程更強調整合、靈活地運用知識，不在于精通所有專業領域的知識，旨在激發學生的創新精神、提升創業能力，培養一專多才的復合型人才，而綜合型直言課程的教學方式恰恰契合了對培養復合型人才的理解、歸納和融合能力的初衷，縮短學生的學習周期，提高學生的學習效率。

2 協同教學系統研發

2.1 綜合型實驗課程面臨的挑戰

綜合型實驗課程作為以培養復合型人才為目的，具備創新創業特色的新型實驗課程。改變了傳統實驗課程內容分布及任職教師構成。多名教師的綜合指導同時使我們在多方面面臨著新的疑難問題。各教師在開課前需要根據實驗課程內容決定知識占比，且在創新創業課程中，各知識領域之間不會都是相互獨立的。如果一門課程準備100%的內容，實際涉及的主講內容只有20%。那么剩余的80%將是教師在時間上的極大浪費。綜合型實驗課程開設的意義，也將由于備課效率過低而失去。如何高效地準備綜合型實驗課程，還需在一定程度上將各學科的知識相互關聯起來。這里我們引用一個協同的概念。

2.2 CSCW簡介

隨著全球化、信息化的普及，為了提高工作效率，諸多領域采用分布式作業，使員工們可以跨平臺、跨區域合作。而合作的方式，也隨著工作量的增大，從個人負責整體中的部分獨立模塊，通過合并實現合作，逐步發展為多人、多地域甚至實時的負責不同或相同模塊任務的合作方式。因此，群件系統、協同計算等一系列支持協作需求的產物應運而生。從20世紀八十年代依瑞·格里夫和保爾·喀什曼提出了計算機支持的協同工作（Computer Supported Cooperative Work， CSCW）概念[3]，直至今日實時協同領域的研究日漸成熟，并產生了大量的創新理論與實踐開發工具。如支持產品設計的Co-CAD[4]、支持協同文檔編輯的Codoxware、CoMaya，CoTable等。這使我們可以借鑒和引用此類協同應用去設計和構造框架，去構建一套適用于綜合型實驗課程的教學管理平臺。

2.3 協同備課系統設計

結合CSCW的理念，將協同技術運用到教師在綜合型實驗課程的備課過程中，多名教師異步離線或同步在線備課，可選擇在同一個課件上協同編輯，或將各自的課件上傳的服務器上并對所有教師可見，實現教師之間的教學內容透明化，更好的完善自己的教學內容。我們稱這種支持多名教師協同備課的系統為協同備課系統。

如圖3所示，協同備課系統涉及多種綜合型實驗課程， 教師登錄到協同備課系統后，首先選擇自己的輔導課程，課程的種類我們主要分為競賽輔導類、創新項目類和創業項目類，其中每種課程都會涉及一到多門的專業課程，課程選擇完畢將選擇將要協同編輯的課件類型，當前比較常用的課件類型多分為PPT課件、視頻課件、網頁課件等，課件類型選擇后，教師們可以進入課件內部進行協同編輯，在這里我們將每門綜合型實驗課程中的多門專業知識內容融合在一個課件中，并將課件整體按照專業知識占比分成若干模塊，教師在進入協同備課系統后，有兩種協同模式：①編輯屬于自己專業的課件模塊，同時能夠看到其他教師的實時編輯內容和編輯進度;②編輯整個課件中的若干或所有模塊。

對于第一種協同模式，每位教師只負責編輯自己的模塊，并將編輯內容實時上傳到服務器，其他模塊的內容將自動同步更新到本地的課件副本上，這種協同模式在編輯過程中不會出現內容沖突;而在第二種編輯模式中，教師若想編輯非自己專業模塊的課件內容，首先需向該模塊的教師請求編輯權限，該教師接收到請求后，判斷是否授予編輯權限，若通過，兩名教師可以同時編輯該模塊中的內容。如圖4所示，教師A～D各編輯課件中的模塊一～模塊四，此時教師C欲編輯教師B負責的模塊二中的內容，首先向教師B發出請求，則模塊二的編輯工作由教師B和教師C一同完成;而教師A拒絕了教師D編輯模塊一的請求，則者沒有共同編輯的模塊區域。

2.4 模塊沖突消解

協同備課系統開發的最終目標是在最大程度滿足每位教師的編輯意愿的同時，保證本地最終副本的內容一致。對于這種存在角色權限，內容結構有層級關系的協同編輯系統，我們在前文中提出了移動平臺下基于用戶活躍度的結構性文檔意圖維護算法，簡稱MCPS2算法[6]，并給出了詳細系統框架設計方案和一套完整的沖突消解和意愿維護算法。在一致性維護，也就是保證各教師端得到相同的課件副本方面，我們利用局部復制策略解決，另一方面，為了盡可能實現每位教師的編輯意愿，當多名教師同時編輯一個課件模塊并產生意愿沖突時，我們利用動態更新的活躍度，對意愿優先級和執行順序進行仲裁。

結合MCPS2算法和備課系統的開發需求，首先我們將課件的存儲結構抽象為一個樹形結構，如圖5所示。課件標題作為樹中的虛擬根節點，維護整個樹形結構的完整性，模塊層存儲該課件模塊的專業類型，如一個PPT課件中包含數學專業模塊、物理專業模塊、計算機專業模塊和論文寫作指導模塊，在數學專業模塊下共涉及n頁的知識內容，每頁內容包含文本text、圖片image或表格table等素材。若存在多名教師同時編輯同一頁面中的內容，那么虛線區域內容就會存在編輯沖突。產生的編輯沖突主要在于不同教師編輯了同一頁面中的同一張圖片或同一個文本位置或同一個表格中的單元格。對于此種情況，我們通過動態更新協同用戶在所有節點上編輯的活躍度，并在沖突產生時對比活躍度值，來決定操作執行的優先級[6]，客觀的，動態的，并在最大程度上維護所有教師的編輯意愿。

2.5 系統功能延伸

結合CSCW的理念，將協同技術運用到教師在綜合型實驗課程的備課過程中，多名教師異步離線或同步在線備課，可選擇在同一個課件上協同編輯，或將各自的課件上傳的服務器上并對所有教師可見，實現教師之間的教學內容透明化，更好的完善自己的教學內容。

教師間的協同工作模式，也可以延伸到學生的學習工作中，創新創業項目的完成依靠的是團隊協作而不是個人單打獨斗，項目實施過程中，任務的分工、進度的監控都能夠通過計算機技術來實現，但如果將此過程變得更加實時化，讓團隊成員之間可以實時地查看到彼此工作內容、進度，甚至在線同時去完成一項工作，將大大提高團隊合作的效率。

我們將新型實驗課程與CSCW技術結合，如圖6所示，將一門綜合型實驗課程的準備與實施大體分為三個階段。

⑴ 教師間協同：綜合型實驗課程前期，教師協同備課階段。

⑵ 學生間協同：創新創業項目團隊中的學生，協同完成實驗課程作業階段。

⑶ 教師與團隊：教師線上監控、執導學生完成作業階段。

3 總結及展望

實驗教學作為學生學習過程中的重要的實踐部分，旨在促進學生將理論知識與實踐相結合。在創新創業教育發展火熱的今天，實驗課程需要做出適當的改變，以培養出符合時代發展需要的復合型人才。本文提出了綜合型實驗課程這一新型課程概念，重新組織構建傳統實驗課程的組成結構，并結合計算機支持的協同工作技術，設計支持綜合型實驗課程建設的協同備課系統，最后將此核心概念延伸到學生在線作業中，構建教師與教師間、學生與學生間的雙協同綜合型實驗課程教學系統。

后續的研究工作主要包括：①構建設計在線協同作業系統，支持學生團隊內部的協同工作;②開展一兩門綜合型實驗課程;③對比分析綜合型實驗課程和傳統實驗課程，分析總結完善綜合型實驗課程的課程體系。

參考文獻（References）：

[1] 黃榮懷，劉德建，劉曉琳，徐晶晶互聯網促進教育變革的基本格局[J].中國電化教育，2017.1：7-16

[2] 孫遒，吳長青，鄭天翔.“互聯網+”高校計算機基礎教學新模式[J].計算機時代，2017.1：66-68

[3] C. Z. Sun and C. A. Ellis. Operational transformation inreal-time group editors： Issues， algorithms， and achievements[C]. Seattle： the ACM Conference on Computer Supported Cooperative Work，1998：59-68

[4] Zheng Y， Shen H F， Sun C Z. Leveraging single-user AutoCAD for collaboration by transparent adaptation[C]. USA： the 13th International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design，2009：78-83

[5] 陸國棟.“新工科”建設的五個突破與初步探索[J].中國大學教學，2017.5：38-41

[6] Dan Wang， Sizheng Zhu and Liping Gao. MCPS2：Intention Maintenance of Structure Document based MCPS under Mobile Platform[C]. Guilin： Chinese Conference on Computer Supported Cooperative Work and Social Computing，2018.