雙創(chuàng)教育下的綜合型實(shí)驗(yàn)課程與教學(xué)平臺(tái)研究

朱思征 王丹

摘? 要： 分析了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)課程的結(jié)構(gòu)與模式，歸納總結(jié)了實(shí)驗(yàn)課程在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育開展中遇到的諸多問題，針對(duì)性的提出了綜合型實(shí)驗(yàn)課程這一概念。對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的教師構(gòu)成和專業(yè)知識(shí)占比進(jìn)行調(diào)整，以應(yīng)對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育過程中實(shí)驗(yàn)課程面臨的挑戰(zhàn)，達(dá)到培養(yǎng)復(fù)合型人才的目的。為了高效實(shí)施開展綜合型實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程; 復(fù)合型人才; CSCW; 協(xié)同備課系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G521? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：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(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)發(fā)展到今天，社會(huì)分工越來越細(xì)，研究一個(gè)項(xiàng)目，往往需要跨越幾個(gè)行業(yè)的人員分工協(xié)調(diào)才能完成，只有復(fù)合型人才才能更好地將各部分工作協(xié)調(diào)成一個(gè)整體，共同完成整體項(xiàng)目。復(fù)合型人才不一定樣樣精通，而要具備總體高度、整體意識(shí)和協(xié)調(diào)能力。就目前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來看，單項(xiàng)課程所涉及的知識(shí)領(lǐng)域較為單一，例如：計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)[2]只注重對(duì)學(xué)生在計(jì)算機(jī)方面實(shí)踐教學(xué)的培養(yǎng)，學(xué)生能夠掌握的實(shí)踐技能種類也十分有限，這恰恰阻礙了培養(yǎng)復(fù)合型人才的初衷，因此，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程進(jìn)行改革，突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程局限性，任重道遠(yuǎn)。

復(fù)合型人才不代表一定需要由復(fù)合型教師培養(yǎng)，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資力量與知識(shí)儲(chǔ)備，通過合理安排同樣可以達(dá)到理想的培養(yǎng)效果。考慮能否將教師的作業(yè)輔導(dǎo)模式由線下轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上，由一名教師輔導(dǎo)多名學(xué)生，轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝處熗瑫r(shí)輔導(dǎo)多名學(xué)生，線上的多對(duì)多的輔導(dǎo)形式是否能夠通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性，最終需要哪些現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，將在接下來的部分詳細(xì)討論。

1 綜合型實(shí)驗(yàn)課程的提出

1.1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程改革面臨的挑戰(zhàn)

目前大部分高校為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，開設(shè)了多門實(shí)踐教學(xué)課程，并設(shè)立了若干實(shí)踐教學(xué)部門，以我校為例，公共實(shí)驗(yàn)中心下設(shè)計(jì)算中心、工程實(shí)訓(xùn)中心、電工電子實(shí)驗(yàn)中心等七個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)支持部門，不同部門對(duì)應(yīng)不同學(xué)科，在基礎(chǔ)實(shí)踐課程上開設(shè)多門程序設(shè)計(jì)及實(shí)踐、多媒體技術(shù)與應(yīng)用、材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)等課程，并將當(dāng)下的熱門技術(shù)融入到實(shí)踐課程中，為學(xué)生提供了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)課程選擇。

但是面對(duì)當(dāng)前實(shí)施的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略和“互聯(lián)網(wǎng)+”、“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)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(qiáng)、綜合素質(zhì)高的復(fù)合型人才，而交叉學(xué)科教育作為復(fù)合型人才培養(yǎng)的重要途徑，其教學(xué)方式和內(nèi)容都要在傳統(tǒng)的教學(xué)課程基礎(chǔ)上進(jìn)行改革。在復(fù)合型人才培養(yǎng)過程中我們主要面臨以下幾個(gè)阻礙：一是現(xiàn)有課程涉及的學(xué)科專業(yè)知識(shí)較為單一，二是學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和精力有限，學(xué)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(fù)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?，F(xiàn)階段，一門實(shí)驗(yàn)課程通常需要一名教師貫穿始末來完成，這就導(dǎo)致教師在開設(shè)特色新實(shí)驗(yàn)課程與培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)復(fù)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(xiàng)目，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)復(fù)合型人才的工作的同時(shí)，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(diǎn)關(guān)鍵性問題，從容應(yīng)對(duì)各項(xiàng)考驗(yàn)，在這里我們提出一點(diǎn)關(guān)于實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程，在線上實(shí)踐教學(xué)中引入?yún)f(xié)同概念。

1.2 綜合型實(shí)驗(yàn)課程介紹

綜合型實(shí)驗(yàn)課程的概念可以簡單解釋為：一門實(shí)驗(yàn)課程由多種實(shí)驗(yàn)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(jí)、國家級(jí)的競賽眾多，以發(fā)掘與培養(yǎng)復(fù)合型人才為目的所主辦選拔的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)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(xiàng)目開展若干具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)特色的綜合型實(shí)驗(yàn)課程。顛覆傳統(tǒng)的一門實(shí)驗(yàn)課程只包含單一專業(yè)知識(shí)內(nèi)容，一門實(shí)驗(yàn)課程只能由一位教師任課的傳統(tǒng)理念。更加實(shí)際的向培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)復(fù)合型人才的目標(biāo)靠攏。圖1和2中，我們將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式與綜合型實(shí)驗(yàn)課程模式進(jìn)行了簡單的對(duì)比。

1.3 綜合型實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)勢(shì)

開展具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與復(fù)合型人才培養(yǎng)特色的綜合型實(shí)驗(yàn)課程的優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：

⑴ 政策優(yōu)勢(shì) 國家正在實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略和“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國”“一帶一路”等一系列重大發(fā)展戰(zhàn)略[5]，培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)厚、工程能力強(qiáng)、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(xué)效率 教師在開設(shè)一門普通專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程時(shí)，通常需要較長的課程準(zhǔn)備時(shí)間，因此在授課之余指導(dǎo)學(xué)生完成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目上分身乏術(shù)。綜合型實(shí)驗(yàn)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(dān)教學(xué)任務(wù)，授課由多塊構(gòu)成，由多名教師按知識(shí)占比分配，教學(xué)工足量同樣計(jì)算在教學(xué)規(guī)定任務(wù)量中，這種有針對(duì)性的教學(xué)方式，不僅能在一定程度上鼓勵(lì)教師投身于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作中，也充分認(rèn)可了教師的雙創(chuàng)指導(dǎo)工作中的重要性。

⑶ 提升學(xué)習(xí)效率 綜合型實(shí)驗(yàn)課程更強(qiáng)調(diào)整合、靈活地運(yùn)用知識(shí)，不在于精通所有專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)，旨在激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神、提升創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)一專多才的復(fù)合型人才，而綜合型直言課程的教學(xué)方式恰恰契合了對(duì)培養(yǎng)復(fù)合型人才的理解、歸納和融合能力的初衷，縮短學(xué)生的學(xué)習(xí)周期，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2 協(xié)同教學(xué)系統(tǒng)研發(fā)

2.1 綜合型實(shí)驗(yàn)課程面臨的挑戰(zhàn)

綜合型實(shí)驗(yàn)課程作為以培養(yǎng)復(fù)合型人才為目的，具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)特色的新型實(shí)驗(yàn)課程。改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容分布及任職教師構(gòu)成。多名教師的綜合指導(dǎo)同時(shí)使我們?cè)诙喾矫婷媾R著新的疑難問題。各教師在開課前需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容決定知識(shí)占比，且在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程中，各知識(shí)領(lǐng)域之間不會(huì)都是相互獨(dú)立的。如果一門課程準(zhǔn)備100%的內(nèi)容，實(shí)際涉及的主講內(nèi)容只有20%。那么剩余的80%將是教師在時(shí)間上的極大浪費(fèi)。綜合型實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)備綜合型實(shí)驗(yàn)課程，還需在一定程度上將各學(xué)科的知識(shí)相互關(guān)聯(lián)起來。這里我們引用一個(gè)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(tái)、跨區(qū)域合作。而合作的方式，也隨著工作量的增大，從個(gè)人負(fù)責(zé)整體中的部分獨(dú)立模塊，通過合并實(shí)現(xiàn)合作，逐步發(fā)展為多人、多地域甚至實(shí)時(shí)的負(fù)責(zé)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(jì)算等一系列支持協(xié)作需求的產(chǎn)物應(yīng)運(yùn)而生。從20世紀(jì)八十年代依瑞·格里夫和保爾·喀什曼提出了計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作（Computer Supported Cooperative Work， CSCW）概念[3]，直至今日實(shí)時(shí)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(shí)踐開發(fā)工具。如支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)和構(gòu)造框架，去構(gòu)建一套適用于綜合型實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)管理平臺(tái)。

2.3 協(xié)同備課系統(tǒng)設(shè)計(jì)

結(jié)合CSCW的理念，將協(xié)同技術(shù)運(yùn)用到教師在綜合型實(shí)驗(yàn)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(gè)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(duì)所有教師可見，實(shí)現(xiàn)教師之間的教學(xué)內(nèi)容透明化，更好的完善自己的教學(xué)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(shí)驗(yàn)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(dǎo)課程，課程的種類我們主要分為競賽輔導(dǎo)類、創(chuàng)新項(xiàng)目類和創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目類，其中每種課程都會(huì)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(dāng)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(jìn)入課件內(nèi)部進(jìn)行協(xié)同編輯，在這里我們將每門綜合型實(shí)驗(yàn)課程中的多門專業(yè)知識(shí)內(nèi)容融合在一個(gè)課件中，并將課件整體按照專業(yè)知識(shí)占比分成若干模塊，教師在進(jìn)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(shí)能夠看到其他教師的實(shí)時(shí)編輯內(nèi)容和編輯進(jìn)度;②編輯整個(gè)課件中的若干或所有模塊。

對(duì)于第一種協(xié)同模式，每位教師只負(fù)責(zé)編輯自己的模塊，并將編輯內(nèi)容實(shí)時(shí)上傳到服務(wù)器，其他模塊的內(nèi)容將自動(dòng)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(huì)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(qǐng)求編輯權(quán)限，該教師接收到請(qǐng)求后，判斷是否授予編輯權(quán)限，若通過，兩名教師可以同時(shí)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(shí)教師C欲編輯教師B負(fù)責(zé)的模塊二中的內(nèi)容，首先向教師B發(fā)出請(qǐng)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(qǐng)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(biāo)是在最大程度滿足每位教師的編輯意愿的同時(shí)，保證本地最終副本的內(nèi)容一致。對(duì)于這種存在角色權(quán)限，內(nèi)容結(jié)構(gòu)有層級(jí)關(guān)系的協(xié)同編輯系統(tǒng)，我們?cè)谇拔闹刑岢隽艘苿?dòng)平臺(tái)下基于用戶活躍度的結(jié)構(gòu)性文檔意圖維護(hù)算法，簡稱MCPS2算法[6]，并給出了詳細(xì)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)方案和一套完整的沖突消解和意愿維護(hù)算法。在一致性維護(hù)，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(fù)制策略解決，另一方面，為了盡可能實(shí)現(xiàn)每位教師的編輯意愿，當(dāng)多名教師同時(shí)編輯一個(gè)課件模塊并產(chǎn)生意愿沖突時(shí)，我們利用動(dòng)態(tài)更新的活躍度，對(duì)意愿優(yōu)先級(jí)和執(zhí)行順序進(jìn)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(chǔ)結(jié)構(gòu)抽象為一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)，如圖5所示。課件標(biāo)題作為樹中的虛擬根節(jié)點(diǎn)，維護(hù)整個(gè)樹形結(jié)構(gòu)的完整性，模塊層存儲(chǔ)該課件模塊的專業(yè)類型，如一個(gè)PPT課件中包含數(shù)學(xué)專業(yè)模塊、物理專業(yè)模塊、計(jì)算機(jī)專業(yè)模塊和論文寫作指導(dǎo)模塊，在數(shù)學(xué)專業(yè)模塊下共涉及n頁的知識(shí)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(shí)編輯同一頁面中的內(nèi)容，那么虛線區(qū)域內(nèi)容就會(huì)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(gè)文本位置或同一個(gè)表格中的單元格。對(duì)于此種情況，我們通過動(dòng)態(tài)更新協(xié)同用戶在所有節(jié)點(diǎn)上編輯的活躍度，并在沖突產(chǎn)生時(shí)對(duì)比活躍度值，來決定操作執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)[6]，客觀的，動(dòng)態(tài)的，并在最大程度上維護(hù)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(yùn)用到教師在綜合型實(shí)驗(yàn)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(gè)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(duì)所有教師可見，實(shí)現(xiàn)教師之間的教學(xué)內(nèi)容透明化，更好的完善自己的教學(xué)內(nèi)容。

教師間的協(xié)同工作模式，也可以延伸到學(xué)生的學(xué)習(xí)工作中，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的完成依靠的是團(tuán)隊(duì)協(xié)作而不是個(gè)人單打獨(dú)斗，項(xiàng)目實(shí)施過程中，任務(wù)的分工、進(jìn)度的監(jiān)控都能夠通過計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，但如果將此過程變得更加實(shí)時(shí)化，讓團(tuán)隊(duì)成員之間可以實(shí)時(shí)地查看到彼此工作內(nèi)容、進(jìn)度，甚至在線同時(shí)去完成一項(xiàng)工作，將大大提高團(tuán)隊(duì)合作的效率。

我們將新型實(shí)驗(yàn)課程與CSCW技術(shù)結(jié)合，如圖6所示，將一門綜合型實(shí)驗(yàn)課程的準(zhǔn)備與實(shí)施大體分為三個(gè)階段。

⑴ 教師間協(xié)同：綜合型實(shí)驗(yàn)課程前期，教師協(xié)同備課階段。

⑵ 學(xué)生間協(xié)同：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中的學(xué)生，協(xié)同完成實(shí)驗(yàn)課程作業(yè)階段。

⑶ 教師與團(tuán)隊(duì)：教師線上監(jiān)控、執(zhí)導(dǎo)學(xué)生完成作業(yè)階段。

3 總結(jié)及展望

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的重要的實(shí)踐部分，旨在促進(jìn)學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育發(fā)展火熱的今天，實(shí)驗(yàn)課程需要做出適當(dāng)?shù)母淖?，以培養(yǎng)出符合時(shí)代發(fā)展需要的復(fù)合型人才。本文提出了綜合型實(shí)驗(yàn)課程這一新型課程概念，重新組織構(gòu)建傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的組成結(jié)構(gòu)，并結(jié)合計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作技術(shù)，設(shè)計(jì)支持綜合型實(shí)驗(yàn)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(xué)生在線作業(yè)中，構(gòu)建教師與教師間、學(xué)生與學(xué)生間的雙協(xié)同綜合型實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)系統(tǒng)。

后續(xù)的研究工作主要包括：①構(gòu)建設(shè)計(jì)在線協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)，支持學(xué)生團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的協(xié)同工作;②開展一兩門綜合型實(shí)驗(yàn)課程;③對(duì)比分析綜合型實(shí)驗(yàn)課程和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程，分析總結(jié)完善綜合型實(shí)驗(yàn)課程的課程體系。

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