雙創(chuàng)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(jié)構(gòu)與模式，歸納總結(jié)了實驗課程在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(tǒng)實驗課程的教師構(gòu)成和專業(yè)知識占比進行調(diào)整，以應(yīng)對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育過程中實驗課程面臨的挑戰(zhàn)，達到培養(yǎng)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?yún)f(xié)同工作這一概念，構(gòu)建協(xié)同備課系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞： 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育; 綜合型實驗課程; 復合型人才; CSCW; 協(xié)同備課系統(tǒng)

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(tǒng)教育與互聯(lián)網(wǎng)的日益結(jié)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(huán)節(jié)，占據(jù)著教育領(lǐng)域不可替代的位置。

科學發(fā)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(yè)的人員分工協(xié)調(diào)才能完成，只有復合型人才才能更好地將各部分工作協(xié)調(diào)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(xié)調(diào)能力。就目前開設(shè)的實驗教學來看，單項課程所涉及的知識領(lǐng)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(yǎng)，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(yǎng)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(yǎng)，現(xiàn)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(yǎng)效果。考慮能否將教師的作業(yè)輔導模式由線下轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上，由一名教師輔導多名學生，轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝處熗瑫r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(lián)網(wǎng)實現(xiàn)實時性，最終需要哪些現(xiàn)有的先進技術(shù)來實現(xiàn)，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(tǒng)實驗課程改革面臨的挑戰(zhàn)

目前大部分高校為了培養(yǎng)學生的實踐能力，開設(shè)了多門實踐教學課程，并設(shè)立了若干實踐教學部門，以我校為例，公共實驗中心下設(shè)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(yīng)不同學科，在基礎(chǔ)實踐課程上開設(shè)多門程序設(shè)計及實踐、多媒體技術(shù)與應(yīng)用、材料力學實驗等課程，并將當下的熱門技術(shù)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(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略和“互聯(lián)網(wǎng)+”、“網(wǎng)絡(luò)強國”等一系列重大發(fā)展戰(zhàn)略[5]，我國亟需一批專業(yè)技術(shù)強、綜合素質(zhì)高的復合型人才，而交叉學科教育作為復合型人才培養(yǎng)的重要途徑，其教學方式和內(nèi)容都要在傳統(tǒng)的教學課程基礎(chǔ)上進行改革。在復合型人才培養(yǎng)過程中我們主要面臨以下幾個阻礙：一是現(xiàn)有課程涉及的學科專業(yè)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(yǎng)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(shù)量的不斷上漲，教師的課程任務(wù)將越發(fā)繁重。現(xiàn)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(shè)特色新實驗課程與培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)復合型人才的工作上遇到阻力。

綜上所述，在開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)復合型人才的工作的同時，也在面臨形形色色的挑戰(zhàn)。為了在一定程度上改善以上提出的幾點關(guān)鍵性問題，從容應(yīng)對各項考驗，在這里我們提出一點關(guān)于實驗課程模式改革相關(guān)的建議：開展一門或若干門具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)特色的綜合型實驗課程，在線上實踐教學中引入?yún)f(xié)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(gòu)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(fā)掘與培養(yǎng)復合型人才為目的所主辦選拔的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目也在逐年增長。我們可以總結(jié)歸納選取具備共性的競賽或項目開展若干具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)特色的綜合型實驗課程。顛覆傳統(tǒng)的一門實驗課程只包含單一專業(yè)知識內(nèi)容，一門實驗課程只能由一位教師任課的傳統(tǒng)理念。更加實際的向培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)復合型人才的目標靠攏。圖1和2中，我們將傳統(tǒng)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(yōu)勢

開展具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與復合型人才培養(yǎng)特色的綜合型實驗課程的優(yōu)勢有以下幾點：

⑴ 政策優(yōu)勢 國家正在實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略和“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“網(wǎng)絡(luò)強國”“一帶一路”等一系列重大發(fā)展戰(zhàn)略[5]，培養(yǎng)科學基礎(chǔ)厚、工程能力強、綜合素質(zhì)高的工程科技人才具有關(guān)鍵意義。

⑵ 提升教學效率 教師在開設(shè)一門普通專業(yè)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目上分身乏術(shù)。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(wù)，授課由多塊構(gòu)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(guī)定任務(wù)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作中，也充分認可了教師的雙創(chuàng)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(diào)整合、靈活地運用知識，不在于精通所有專業(yè)領(lǐng)域的知識，旨在激發(fā)學生的創(chuàng)新精神、提升創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)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(yǎng)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(xié)同教學系統(tǒng)研發(fā)

2.1 綜合型實驗課程面臨的挑戰(zhàn)

綜合型實驗課程作為以培養(yǎng)復合型人才為目的，具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)特色的新型實驗課程。改變了傳統(tǒng)實驗課程內(nèi)容分布及任職教師構(gòu)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(jù)實驗課程內(nèi)容決定知識占比，且在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程中，各知識領(lǐng)域之間不會都是相互獨立的。如果一門課程準備100%的內(nèi)容，實際涉及的主講內(nèi)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(shè)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(guān)聯(lián)起來。這里我們引用一個協(xié)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(lǐng)域采用分布式作業(yè)，使員工們可以跨平臺、跨區(qū)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(xiàn)合作，逐步發(fā)展為多人、多地域甚至實時的負責不同或相同模塊任務(wù)的合作方式。因此，群件系統(tǒng)、協(xié)同計算等一系列支持協(xié)作需求的產(chǎn)物應(yīng)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(xié)同工作（Computer Supported Cooperative Work， CSCW）概念[3]，直至今日實時協(xié)同領(lǐng)域的研究日漸成熟，并產(chǎn)生了大量的創(chuàng)新理論與實踐開發(fā)工具。如支持產(chǎn)品設(shè)計的Co-CAD[4]、支持協(xié)同文檔編輯的Codoxware、CoMaya，CoTable等。這使我們可以借鑒和引用此類協(xié)同應(yīng)用去設(shè)計和構(gòu)造框架，去構(gòu)建一套適用于綜合型實驗課程的教學管理平臺。

2.3 協(xié)同備課系統(tǒng)設(shè)計

結(jié)合CSCW的理念，將協(xié)同技術(shù)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(xié)同編輯，或?qū)⒏髯缘恼n件上傳的服務(wù)器上并對所有教師可見，實現(xiàn)教師之間的教學內(nèi)容透明化，更好的完善自己的教學內(nèi)容。我們稱這種支持多名教師協(xié)同備課的系統(tǒng)為協(xié)同備課系統(tǒng)。

如圖3所示，協(xié)同備課系統(tǒng)涉及多種綜合型實驗課程， 教師登錄到協(xié)同備課系統(tǒng)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(chuàng)新項目類和創(chuàng)業(yè)項目類，其中每種課程都會涉及一到多門的專業(yè)課程，課程選擇完畢將選擇將要協(xié)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(wǎng)頁課件等，課件類型選擇后，教師們可以進入課件內(nèi)部進行協(xié)同編輯，在這里我們將每門綜合型實驗課程中的多門專業(yè)知識內(nèi)容融合在一個課件中，并將課件整體按照專業(yè)知識占比分成若干模塊，教師在進入?yún)f(xié)同備課系統(tǒng)后，有兩種協(xié)同模式：①編輯屬于自己專業(yè)的課件模塊，同時能夠看到其他教師的實時編輯內(nèi)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(xié)同模式，每位教師只負責編輯自己的模塊，并將編輯內(nèi)容實時上傳到服務(wù)器，其他模塊的內(nèi)容將自動同步更新到本地的課件副本上，這種協(xié)同模式在編輯過程中不會出現(xiàn)內(nèi)容沖突;而在第二種編輯模式中，教師若想編輯非自己專業(yè)模塊的課件內(nèi)容，首先需向該模塊的教師請求編輯權(quán)限，該教師接收到請求后，判斷是否授予編輯權(quán)限，若通過，兩名教師可以同時編輯該模塊中的內(nèi)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(nèi)容，首先向教師B發(fā)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(qū)域。

2.4 模塊沖突消解

協(xié)同備課系統(tǒng)開發(fā)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(nèi)容一致。對于這種存在角色權(quán)限，內(nèi)容結(jié)構(gòu)有層級關(guān)系的協(xié)同編輯系統(tǒng)，我們在前文中提出了移動平臺下基于用戶活躍度的結(jié)構(gòu)性文檔意圖維護算法，簡稱MCPS2算法[6]，并給出了詳細系統(tǒng)框架設(shè)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(xiàn)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(chǎn)生意愿沖突時，我們利用動態(tài)更新的活躍度，對意愿優(yōu)先級和執(zhí)行順序進行仲裁。

結(jié)合MCPS2算法和備課系統(tǒng)的開發(fā)需求，首先我們將課件的存儲結(jié)構(gòu)抽象為一個樹形結(jié)構(gòu)，如圖5所示。課件標題作為樹中的虛擬根節(jié)點，維護整個樹形結(jié)構(gòu)的完整性，模塊層存儲該課件模塊的專業(yè)類型，如一個PPT課件中包含數(shù)學專業(yè)模塊、物理專業(yè)模塊、計算機專業(yè)模塊和論文寫作指導模塊，在數(shù)學專業(yè)模塊下共涉及n頁的知識內(nèi)容，每頁內(nèi)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(nèi)容，那么虛線區(qū)域內(nèi)容就會存在編輯沖突。產(chǎn)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(tài)更新協(xié)同用戶在所有節(jié)點上編輯的活躍度，并在沖突產(chǎn)生時對比活躍度值，來決定操作執(zhí)行的優(yōu)先級[6]，客觀的，動態(tài)的，并在最大程度上維護所有教師的編輯意愿。

2.5 系統(tǒng)功能延伸

結(jié)合CSCW的理念，將協(xié)同技術(shù)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(xié)同編輯，或?qū)⒏髯缘恼n件上傳的服務(wù)器上并對所有教師可見，實現(xiàn)教師之間的教學內(nèi)容透明化，更好的完善自己的教學內(nèi)容。

教師間的協(xié)同工作模式，也可以延伸到學生的學習工作中，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的完成依靠的是團隊協(xié)作而不是個人單打獨斗，項目實施過程中，任務(wù)的分工、進度的監(jiān)控都能夠通過計算機技術(shù)來實現(xiàn)，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(nèi)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(shù)結(jié)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(xié)同：綜合型實驗課程前期，教師協(xié)同備課階段。

⑵ 學生間協(xié)同：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目團隊中的學生，協(xié)同完成實驗課程作業(yè)階段。

⑶ 教師與團隊：教師線上監(jiān)控、執(zhí)導學生完成作業(yè)階段。

3 總結(jié)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(jié)合。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育發(fā)展火熱的今天，實驗課程需要做出適當?shù)母淖儯耘囵B(yǎng)出符合時代發(fā)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(gòu)建傳統(tǒng)實驗課程的組成結(jié)構(gòu)，并結(jié)合計算機支持的協(xié)同工作技術(shù)，設(shè)計支持綜合型實驗課程建設(shè)的協(xié)同備課系統(tǒng)，最后將此核心概念延伸到學生在線作業(yè)中，構(gòu)建教師與教師間、學生與學生間的雙協(xié)同綜合型實驗課程教學系統(tǒng)。

后續(xù)的研究工作主要包括：①構(gòu)建設(shè)計在線協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)，支持學生團隊內(nèi)部的協(xié)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(tǒng)實驗課程，分析總結(jié)完善綜合型實驗課程的課程體系。

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