CSCL環境下促進協作的小組角色支架設計與實踐

劉馨媛 牛彥敏 陶怡汐

［摘要］促進學習者協作是CSCL研究的核心問題之一。已有研究從不同角度提出策略來促進小組的協作效果，本研究在構建多維學習者特征模型的基礎上，依據“組間同質、組內異質”原則提出CSCL個性化分組策略，利用SNA構建小組角色支架，將個性化分組策略和角色支架應用于CSCL環境下的小組交互活動中。為探究該支架對協作小組的教學效果，本研究以某高校《計算機導論》課程為例，開展實踐教學，從在線討論參與度和交互質量兩方面驗證其在小組活動實施中的有效性。結果表明，協作式學習可通過制定合理的個性化教學分組模型來營造融洽的學習氛圍；采用角色支架干預的討論形式能夠提高學習者參與小組學習的積極性，提升協作學習質量。該策略為促進CSCL環境下的小組協作學習提供一定的借鑒和參考。

［關鍵詞］角色支架；CSCL；小組協作；社會網絡分析；個性化分組

中圖分類號：G642??? 文章標志碼：A??? 文章編號：1672-0563（2024）01-0100-09

DOI：10.13773/j.cnki.51-1637/z.2024.01.011

收稿日期：2023-07-24

基金項目：重慶師范大學研究生科研創新項目“智慧教室環境下的課堂教學互動行為分析”（YZH22008）。

作者簡介：

劉馨媛，碩士研究生，E-mail：773688475@qq.com；牛彥敏，副教授，博士；陶怡汐，碩士研究生。

引言

信息化時代更加需要學習者具備團隊意識，計算機支持的協作學習（Computer－Supported Collaborative Learning，簡稱CSCL）區別于其他學習模式，其強調學習者的團隊協作能力，這使得它成為當下重要的學習方式之一。2002年以來，越來越多的學習者通過國家精品網絡課程、MOOC、在線開放課程等多種形式的在線開放課程進行網絡學習［1］。這種在線課程相較于傳統課堂缺乏溝通交流與合作。“最近發展區理論”極大地肯定了“協作”在學習中的重要性，“有指導的協作學習”方式能夠使所有學習者得到較好發展［2］。劉東在高校籃球專項教學中，采用了異質分組教學形式與常規教學形式進行對比研究，以探究它們的教學效果。研究結果表明，異質分組合作教學組織形式有助于提升教學效果，并提高學生的內部動機水平［3］。然而，已有研究發現，由于小組內的學習者在學習目標和興趣等方面存在較大差異，這可能阻礙小組在協作過程中的交互，有出現“邊緣學生”的可能［4］。同質分組將學習目標、興趣愛好等相似的學生分到同一個小組中，相互促進，共同進步，恰好避免了“邊緣學生”的出現。因此，本文利用學習者的個性特征，結合同異質分組模式的特點，構建CSCL個性化分組策略模型，提出面向CSCL個性化混合分組策略，保證組內學習者的學習風格、目標和興趣愛好相似，同時考慮活躍度、知識水平、性別差異對學習效果的影響，使小組劃分更加合理。此外，小組協作學習對每個成員并不一定有效，已有研究表明，將適當的角色分配給每位成員，形成一個有效的協作學習群體，能夠促進協作學習的有效收斂性［5］。在此基礎上，根據小組成員的行為特點和交互程度進行社會網絡分析確定角色，搭建小組角色設計支架，并利用準實驗研究驗證該分組模型和角色支架的使用效果。

一、CSCL個性化分組策略模型

不論是傳統課堂還是新型課堂，均強調個性化學習來實現更為有效的學習，學習者之間的個體差異可以通過學習者特征反映出來。以學習者之間存在個體差異性為基礎，促進學生個性發展為目標，實現學習者主動參與到教育活動，擺脫被動式學習。

本研究基于建構主義學習理論，以學生觀與學習觀為基礎，并融入“個性化”與“差異化”原則，采用混合性質分組方法，提出了CSCL個性化分組策略模型，具體維度如圖1。在CSCL環境下，通過組內合作、生生交互，以協作方式解決問題。一方面，小組成員受到性別、知識水平等的影響，導致他們在觀點、經驗上存在差異，因此會從不同的視角思考問題。這種以不同視角和經驗學習新知、解決問題的組內交互符合建構主義學習理論下的學生觀，鼓勵生生合作，從多元化的視角和經驗中獲取新的理解，從而推動有效學習的進行。另一方面，由于在線學習環境不同于傳統的面對面授課形式，學習者的主動學習意愿可能會有所減弱。因此，小組內那些積極主動且活躍度較高的個體起到了激勵作用，鼓勵那些積極性較低的個體積極參與學習，符合建構主義學習理論下的學習觀，學習者在已有知識的基礎上，積極主動地建構知識、獲取技能。為了獲取學習者的學習風格、知識水平、學習目標、興趣愛好以及在線交互程度等數據，本研究進行了學習者基本情況調查、Felder-Silverman學習風格量表調查，以及計算機基礎技能水平測試。于2022年10月發放問卷54份，回收率100%。

（一）學習風格

學習風格能夠體現學習者相對穩定的學習方式，是影響教育過程的重要因素之一［6］。本研究測量學習者的學習風格采用被廣泛使用的Felder-Silverman學習風格模型。該問卷共4個維度，每個維度11題，共計44道題，各維度系數越大代表程度越強烈。本研究將12種結果劃分為3個范圍，取值范圍劃定為{1，2，3}，如圖2。

（二）在線交互

本研究中學習者在線交互數據主要依據重慶高校在線開放平臺中的在線異步討論區。學習者在平臺討論區通過發帖和回帖的形式進行生生交流或師生交流，本研究中在線交互程度主要由發帖數、回帖數、被回帖數、被點贊數組成，按照層次分析法確定權重系數后，按公式1計算每個學習者的活躍度。

r=∑5（i=1）wimi（1）

其中ωi為權重，m1為發帖數量、m2為回帖數量、m3為被回帖數量、m4為被點贊數量。經計算最終確定：發帖數權重為0.56；回帖數權重為0.265；被回帖數為0.122；被點贊數為0.053。為了驗證權重分配是否合理，需按公式2進行一致性檢驗。

CR=CIRI（2）

其中依據矩陣數據計算一致性指標CI=0.014，隨機平均一致性指標RI=0.89，最終CR系數為0.016，小于0.1，滿足一致性檢驗。

（三）興趣愛好

本研究將興趣愛好劃分為八個維度，分別是社會；科技；體育；電影；閱讀；音樂；旅游；動漫。學習者通過問卷調查可以選擇三個最感興趣的項目。

（四）學習目標

本研究中將學習目標劃分為{期末考試獲取高分，培養興趣愛好，提升計算機相關技能的能力，拓展知識}四項，學習者通過問卷形式，選擇自己學習本門課的學習目標。

（五）知識水平

通常利用前修課程考試成績作為判斷依據。考試試卷100分制，取值范圍為［0，100］。

（六）性別

學習者學習的差異表現在各個方面，學生學習的性別差異是被公認存在的。本研究中盡量實現男女混合分組，減少組間性別差異。

二、CSCL協作小組角色支架設計過程

角色扮演理論由班杜拉的社會學習理論和米德的角色理論發展而來，其核心是洞悉別人態度和行為意向［7］。小組成員在協作過程中的角色可能隨著解決的問題、情景、個人認知而改變，在實際協作過程中，同一個團隊角色的扮演者可能由組內幾個人組成，而組內的某個人也可能同時扮演幾種角色。這種角色扮演能讓學習者根據對應的職責參與學習，促進知識建構。

（一）角色的選取

權利與責任決定了個體在團體中的任務，當個人去行使權利與責任而產生影響時，此個體就是在扮演角色［8］。本研究中的角色扮演指小組成員在進行交互的過程中發揮作用，且有意識地履行某角色相應職責。研究表明，任務開始時擔任的角色會在一定程度上影響成員的角色扮演，并將協作角色劃分為三種類型，個人角色、任務角色和協調角色［9］。Blaye等（2011）［10］根據問題解決的認知過程設計了角色框架，包括用于解決問題的執行者角色以及觀察和評論問題解決的反思者角色。柴少明（2010）［11］以對話學習理論為基礎，根據協作意義建構的過程特點，構建了CSCL環境下協作意義建構過程的循環模型。沈映珊（2011）［5］在此基礎上，分析各種類角色的職責、言語特點，將協作角色劃分為情感、認知和反思三種類型。本研究著重于利用角色扮演來促進小組協作過程中交互程度即人際關系的建構，因此認知型角色較為適合本研究。在CSCL環境下，小組協作不再是人與人之間直接的同步交互，而是由媒介交流工具參與到小組協作互動中，能夠實現異步的交互。組內成員要協商討論主題，解決問題，完成協作任務，同時還要和小組成員建立良好的關系。

（二）角色的職責

本研究指定5種CSCL學習中的角色，分別是提問者、觀點論證者、問題分析者、主持人、總結者，并提前告知學習者各類角色必須履行的職責如表1所示。

（三）角色支架的搭建

小組協作學習成效主要取決于組內成員在小組協作學習過程中交互的程度，而交互的程度主要依賴于成員在小組協作過程中擔任的角色。研究表明，個體應該扮演符合自己個性的任務角色，這樣個體才能夠更好地理解自己所扮演角色的職責，發揮所長［8］。本研究從小組協作的設計問題解決方案、實施解決方案、解決問題與反思三個階段出發，為CSCL混合分組策略搭建角色支架，學習者根據角色職責進行小組協作，通過收集各小組交互過程中的文本數據，利用社會網絡分析比較支架搭建前后協作活動的交互度變化，驗證角色支架對小組協作的促進效果。為角色支架設計模板如圖3所示。

三、CSCL分組策略與角色設計案例應用

（一）實驗對象

本研究教學環境是基于重慶市高校線上線下混合式一流課程——《計算機導論》，實驗對象是重慶市某高校本科一年級計算機類學生，共54名學生，其中男生31人，女生23人。

（二）面向CSCL個性化混合分組策略

CSCL環境下的混合分組策略就是建立在“組間同質，組內異質”的原則下將一定數量的學生劃分為一定數量的小組，兼顧學習者學習特征，保證小組協作的積極性、高效利用時間和資源，繼而最大程度避免出現“邊緣學生”；同時保證組間各小組總體水平相當，縮短小組間的差距，便于后期實施教學管理。該策略分為預處理數據、聚類和分組三個部分，通過收集學習者特征數據，預處理后得到學生信息，通過兩次聚類，實現“組間同質，組內異質”。混合分組流程如圖4所示。

1.預處理數據

根據上述學習者個性化分組特征模型，將本實驗的54名學生，按照學號后三位編號，整理生成全班的學習者信息。

2.聚類

一次聚類目的是根據學習者信息，將學習者首先進行一次同質聚類，即將學習目標、興趣愛好、學習風格相似的學生歸為一類。在一次聚類時，不需要指定預先劃定的簇數，使用DBSCAN算法經過一次聚類后，將54名學生劃分為四簇，分別編號G1、G2、G3、G4，人數分別為G1-10人、G2-18人、G3-14人、G4-12人。再結合知識水平和在線交互度分別對G1、G2、G3、G4進行第二次k-means聚類。已有研究表明，小組成員人數不宜過多或過少，根據后續研究需要，擬將54人劃分為9組，基于一次聚類結果給予二次聚類的K值分別為：KG1=5、KG2=6、KG3=7、KG4=6。

3.小組劃分

在經過兩次聚類后，可以得到一次聚類后的4個大簇和二次聚類的24個小簇。按照“組間同質，組內異質”的原則，小組劃分首先保證各個小組中的成員必須隸屬同一個大簇，盡量不屬于同一個小簇，同時還要保證各組性別不單一。以一次聚類所得的G1為例，在經歷了二次聚類后，G1簇又被聚類為G1-1、G1-2、G1-3、G1-4、G1-5五個小簇，進行小組劃分時，從簇內樣本數最多的結點出發，選取1人，再依次遍歷每個簇，各選一人，達到小組總人數5人。由于聚類所得每一簇的數量不均衡，導致某些組人數不足，此時需要從該大簇中選取剩下的學生歸入該組，直至不存在未分組的學生。最終劃分為A組至I組共計9個小組。

（三）CSCL協作小組角色支架的實施

在搭建小組協作角色支架的過程中，需要結合個體和小組整體情況，保證每個組均包含設計的5種角色且每個成員都擔任角色。通過社會網絡來分析小組交互文本和交互數據，從社會網絡分析結果來看小組交互的出入度、出入接近中心度以及中介中心度。入度表現一個人的被關注程度；出度表現一個人關注他人的程度；入接近中心度表達的是整合力；出接近中心度表達的是輻射力。角色的分配原則為：“提問者”“問題分析者”需要具有較高參與度，即出度和出接近中心度同時居于該小組高等或中等水平；“主持人”是小組協作的核心人物，需要組內各參數均處于較高水平的人來充當，即所有參數均處于小組的中高等水平；“觀點論證者”需要組內影響力度較高的人來充當，對提出的話題有一定個人見解，即入度和入接近中心度參數處于小組中高等水平；“總結者”比較適合于在各項系數水平較低的人，通常此類型學生很難融入于密切的交互中，可以通過傾聽他人的觀點，總結歸納知識點，逐漸融入小組互動。

1.第一輪實踐

本輪協作活動持續時間為一周，采用自由組合方式分組，收集小組線上線下協作過程中的交互次數以及對話文本，分析自由分組的協作交互程度。例如，本輪協作交互程度較好的某組有效交互貼共計32條，整體網絡密度為0.4124。可以看出，本輪小組學生整體參與交互積極性不高，且均偏向于與組內某一個或兩個固定成員進行交互，并未形成小組整體協作網絡。

2.第二輪實踐

本輪根據個性化分組策略進行小組劃分，收集小組在個性化分組策略下的文本對話數據，對比第一輪自由分組協作交互情況，驗證個性化分組促進小組協作的有效性。在按照個性化分組策略完成小組劃分后，正常采取線上線下討論相結合的形式進行小組協作問題解決，討論時長為一周，收集各組線上線下產生的文本數據進行內容分析，得出第二輪協作交互情況。以A組為例，協作交互情況見表2，本輪有效交互貼共計52條，對比第一輪交互數量有提升，同時可以看到部分學生之間產生了有意義的深度交流，但仍然存在“邊緣學生”。本輪整體網絡密度為0.5275，各小組交互密度均有提升。

3.第三輪實踐

本輪在個性化分組基礎上搭建小組角色支架，在進行協作交互的過程中，對比前兩輪的交互程度，驗證角色支架促進小組交互的有效性。在進行本輪協作活動前，教學者根據第二輪協作交互情況表和角色分配原則為小組成員分配合適的角色，制定各組角色支架，組員根據本組的角色支架在協作活動中履行自己的職責。以A組為例，結合第二輪協作交互情況及角色分配原則，設計圖5A組角色支架，再對其協作過程中的發帖次數、討論帖內容進行社會網絡分析結果如表3所示。本輪協作過程中，A組有效交互貼共計101個，數量上有明顯增加，各類角色的參與度、影響力和中介程度均有一定提升；整體網絡密度為0.6131，組員間聯系更頻繁、交互更緊密。

4.實踐效果對比分析

對三輪實踐中的小組協作情況進行綜合分析，個性化分組策略相比于傳統無干預分組，凸顯了教學過程中學習者的主體性，學習者具有更強的學習積極性，成員間有效交流頻次有明顯增長；在此基礎上小組角色支架的搭建對學習者的交互產生了積極影響，交互度顯著提高，整體趨于更密集的社會交互，如圖6三輪A組協作社會網絡對比圖。從網絡密度來看，一輪實踐整體網絡密度不足0.5，說明前期小組“無干預式”協作缺少領導型成員和具有“聲望”的學習者來促進小組協作的交互，中期、后期網絡密度持續遞增，說明參與組內學習者之間交互行為增多，參與頻次和發帖質量都較高，知識的流通性較強。因此，個性化混合分組策略及小組角色支架的搭建能夠促進學習者之間的協作，取得更好的學習效果。

（1）第一輪某組協作SNA圖；? （2）第二輪A組協作SNA圖；? （3）第三輪A組協作SNA圖

四、結論

本研究以課程為例，開展實踐教學，從在線討論參與度和交互質量兩方面驗證其在小組活動實施中的有效性，得出以下結論：1）CSCL環境下，基于混合性質分組方法，通過構建多維學習者特征模型、兩次聚類，是較為有效地促進小組交互的個性化分組策略。2）利用社會網絡分析確定小組成員的角色扮演，制定學習小組角色支架并進行干預，可有效正向影響小組協作過程的交互。3）三輪實踐表明，采用個性化分組策略，學習小組交互數量從188增長至402條；協作交互整體密度從0.412提升至0.528；搭建小組角色支架后，交互數量總計592條，整體密度提升48.67%；有效交互程度和小組學習效果明顯優于傳統小組協作。

參考文獻

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［責任編輯：付麗萍］

Design and Practice of Group Role Scaffolding for Promoting

Collaboration in CSCL Environment

LIU Xinyuan，NIU Yanmin，TAO Yixi

（School of Computer and Information Science，Chongqing Normal University，Chongqing 404100）

Abstract：Promoting learner collaboration is one of the core issues in CSCL research.Previous studies have proposed strategies from different perspectives to enhance the collaborative effects within groups.Building upon a multidimensional learner characteristic model，this study presents a CSCL personalized grouping strategy based on the principle of “between-group homogeneity and within-group heterogeneity”，and utilizes social network analysis （SNA） to construct a group role framework.The personalized grouping strategy and role scaffold were applied to group interaction activities in the CSCL environment.In order to investigate the teaching effect of this scaffold on collaborative groups，this study takes the “Introduction to Computer Science” course of a university as an example to carry out practical teaching and verifies its effectiveness in the implementation of group activities in terms of online discussion participation and interaction quality.The results show that collaborative learning can create a congenial learning atmosphere by developing a reasonable personalized instructional grouping model； the discussion format using role scaffolding interventions can promote learners motivation to participate in group learning and enhance the quality of collaborative learning.The strategy provides certain reference and information for promoting collaborative group learning in the CSCL environment.

Keywords：? role scaffolding； CSCL； group collaboration； social network analysis； personalized grouping