靈活自組的實踐任務激勵教學模式探索研究①

劉 毅，丁兆云*，劉 斌

（國防科技大學，湖南 長沙 410073）

一、引言

根據(jù)教育部發(fā)布的“新工科”研究與實踐建設新要求，面向未來產(chǎn)業(yè)特點，注重培養(yǎng)高素質新型人才的科技創(chuàng)新素質和成果轉化實踐能力，為應對日益增長的創(chuàng)新人才需求，需提高教學水平。隨著各行業(yè)新工科人才需求不斷增長，將實踐任務引入本課程教學，為提高學生自主思考的科學思維能力、高效實用的程序實現(xiàn)能力和開拓進取的創(chuàng)新能力提供了理論實踐相結合的教學模式和方法，成為課程教學建設的重點改革方向。在課程教學中設置實踐任務活動有助于培養(yǎng)學生分析和解決現(xiàn)實問題的能力，包括三個方面：（1）對實際問題進行分析建模的能力；（2）自己動手編程實踐的能力；（3）應用實踐結果反饋和解決問題的能力，從而使學生具備掌握理論應對實際問題的能力。

分組實踐任務是鍛煉學生動手能力的重要方法之一，能夠幫助學生更加深入地掌握教學內容，幫助學生鞏固所學知識點，提高自主思考和培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。目前，大部分課程教學過程中采用既定的分組模式完成實踐任務，如三人一組或四人一組。學生自由組隊或老師分組完成后，組員關系確定，各組選擇不同實踐任務分工實施[1]。給各組學生分配不同的實踐任務有助于在任務匯報時分享不同任務完成經(jīng)驗，拓寬學生眼界，防止組間任務抄襲[2]。雖然分組實踐任務模式已在許多課程中得到使用并積累了大量經(jīng)驗，但是分組實踐任務模式仍然存在以下幾個問題。

1.實踐任務分組后，組員關系相對固定，組間交流相對較少。以數(shù)據(jù)挖掘課程為例，不同分組的學生進行不同的實踐任務，如關聯(lián)規(guī)則挖掘算法、邏輯回歸分類、貝葉斯分類和層次聚類等任務。各個實踐任務內容相對獨立，任務進行過程中，各組集中精力完成各組任務，組間交流較少[3]。

2.圍繞實踐任務目標，進行組內學生分工，組內不同學生任務相對固定。以“數(shù)據(jù)挖掘”實踐任務三人小組為例，通常分工為文獻調研收集方法選擇、代碼實現(xiàn)、報告撰寫。不同學生根據(jù)自身分工完成任務，缺乏參與其他同學分工的積極性[4]。

3.缺乏有效的激勵模式，提高學有余力學生幫助他組學生的積極性。學生學習能力與水平存在差異，學有余力的學生如果發(fā)揮自身特長，利用自己擅長的知識技能幫助他組學生指導解決問題，既可以增加自身學習經(jīng)驗，又可以幫助后進生更快解決問題。

本文針對以上本科生分組實踐任務教學活動中存在的組內分工相對分割、組間封閉、缺乏協(xié)作交流等問題，在分組承擔實踐任務的基礎上，引入自組織理念完成實踐任務，設計自組織實踐任務教學模式，增進組間協(xié)作交流，打破組間壁壘，利用分數(shù)獎勵提高學生共享實踐經(jīng)驗的積極性，達到靈活高效、協(xié)作配合學習的目的。

二、相關研究現(xiàn)狀

實踐任務采用分組模式完成已經(jīng)在很多課程教學中得到了應用。將學生進行分組合作完成實踐任務可以加強組內學生之間的交流，幫助學生相互促進學習，在實踐過程中，鍛煉提高學生的團隊協(xié)作意識與能力，鍛煉學生的交流溝通能力。任務完成后，采用翻轉課堂的形式，讓學生展示任務成果，提升學生的匯報表達能力。同時根據(jù)教師的點評與分析，發(fā)現(xiàn)不足之處，可以幫助學生轉變認識問題的角度，彌補改進實踐任務中遇到的問題[5]。江西農(nóng)業(yè)大學根據(jù)分組模式的應用情況，發(fā)現(xiàn)學生綜合能力提高與參與程度、任務設計合理程度具有關聯(lián)性[6]。中山大學中文系將分組教學模式嘗試用于普通話口語學習，允許學生選擇自己感興趣的內容進行組隊，可以加強學生的自主性，提高課堂學習效率[7]。為了達到“組內異質，組間同質”的分組目的，基于目標規(guī)劃法的分組策略，根據(jù)分組目標，采用目標規(guī)劃的方法，建立分組優(yōu)化模型，通過粒子群算法進行求解，對學生進行合理分組，并進行了課堂實踐驗證[8]。學生對于以項目為導向的分組教學模式比較感興趣，不僅可以提高理論認識程度，而且能夠增強實踐動手能力[9]。在分組實踐任務完成后，還可以采用學生互評的方式，加強不同組學生之間的相互交流。通過分享實踐任務的形式，學習其他分組的任務完成過程與思維方式，促進組間任務經(jīng)驗借鑒[10]。

目前，大部分教學模式中的實踐任務分組研究主要以如何合理對學生進行分組，提高各組學習效率為主，缺乏對分屬不同組學生之間相互支援交流模式的探索。組間相互支援交流不僅可以發(fā)揮學生所長，還可以有效幫助后進生汲取更多的經(jīng)驗。

三、自組織分組實踐任務模式

自組織分組實踐模式是對現(xiàn)有分組任務模式的補充，目的是為了增強組內、組間學生的活力和創(chuàng)造力，本質上也是為了充分發(fā)揮學生個體優(yōu)勢特長和提高實踐任務完成效率。自組織分組實踐任務模式以實踐任務為驅動，采用分組模式，在課程教學內容中選取不同的類型任務作為各組實踐任務目標。實踐任務不僅可以從教材實驗中選取，還可以利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，從各大相關競賽中選取任務題目，發(fā)揮教學資源的最大利用價值。根據(jù)分組策略對學生進行劃分，使各學習小組成績均等，每個成員在小組內都有分享貢獻的機會，增強每一位學生的參與感、責任意識，提高學生的綜合素質，促進多方位全面發(fā)展。

以實踐任務目標為驅動，圍繞課程內容開展學習實踐，在教師的引導幫助下，自主學習知識要點，尋找解決方案，相互配合協(xié)作，分享學習資源，進行探索嘗試。各分組內的學生可依據(jù)個人興趣與優(yōu)勢所長進行任務分配，在規(guī)定的時間內完成方法設計、編程實現(xiàn)、結果分析、報告整理的相關作業(yè)。通過不同的實踐任務，各組可以在實踐任務中鞏固課程所學知識，增強動手體驗感，改變教學模式，不再是教師單純教授知識，而是學生與教師共同探索理解知識的模式。以學生為主體、教師為引導，通過實踐任務串聯(lián)課程知識點，可以激發(fā)學生探索知識的興趣，發(fā)現(xiàn)探索知識的樂趣，提高自主動手解決實際問題的能力。自組織分組實踐團隊考核不僅可以培養(yǎng)組內學生的團隊協(xié)作意識和積極爭先意識，還可以充分發(fā)揮學有余力學生的特長，促進不同分組學生之間交流，有助于提高學生交流指導能力，幫助學生提高綜合學習能力。

根據(jù)課程教學進度，在不同階段開展不同時間作業(yè)，有助于加深教學內容理解，促進自主學習，鍛煉邏輯思維能力，提高動手實現(xiàn)理論算法的能力。實踐任務完成后，采用匯報考核打分的形式，檢驗實踐學習效果，發(fā)現(xiàn)不足，糾正錯誤偏差，從而更好地掌握課程教學內容。實踐任務需要依據(jù)課程教學內容與學生特點，選取知識點設計實踐環(huán)節(jié)。學生根據(jù)教師選擇的不同知識點開展實踐任務，收集學習資源，設計實驗方案，部署實驗環(huán)境。以數(shù)據(jù)挖掘課程實踐任務為例，學生可選擇已掌握的編程環(huán)境進行實驗，依據(jù)課程內容選擇算法模型處理數(shù)據(jù)，得到結果。

由于不同分組選取的實踐任務題目不同，所以在實踐環(huán)節(jié)中不對過程進行強制要求，可根據(jù)任務題目進行過程設計。激勵考核中只需要將知識點體現(xiàn)在編程實驗中，并說明知識點的用處就可以得到相應的分數(shù)獎勵。分組策略中以均衡各組能力為原則，將不同成績段的學生組成一隊，或者男女結合，使得知識掌握相對較好的學生可以幫助后進生，同時發(fā)揮各自所長，提高學生的自主協(xié)作與團隊交流能力。為了實時控制實踐任務過程，教師必須明確他們的角色發(fā)生了變化。他們不再是課堂的支配者，而是學習情境的創(chuàng)造者，在完成任務時要注意用啟發(fā)式語言引導學生獨立探索、相互合作。

（一）分組策略

作為實踐任務學習分組單元，分組策略的選擇將決定各個小組成員能力結構，是自組織分組實踐任務教學模式的重要基礎，將會直接影響各個小組學習進展速度與效果。如果選取隨機分組方式，雖然可以盡可能做到分組策略公平化，但是可能將學習積極性不高的學生劃分為一組，使得該組整體基礎薄弱，參與感與積極性下降。成績較好的學生分為一組雖然可以提高學習效率，但是容易拉開組與組之間的實際進展差距，兩極化現(xiàn)象明顯，不能起到帶動后進生的作用。有的組員交流少，學習沒有組織和計劃。經(jīng)過粗略的分工，他們可以自己進行素材整理完成實踐作業(yè)。主要原因在于它與群體的劃分有很大關系。小組的劃分應以有利于完成小組任務、全體成員都能受益為原則。采取合適分組策略可以均衡各個小組學生能力，以增加組員的多樣性。如果教師對班上學生了解得更多，分組時就可以考慮學生的性別、學習成績、積極性、協(xié)調能力等各個方面。

根據(jù)本科課程大作業(yè)特點，對學生進行分組，一般分成三人一組。如果工作量較大，也可分為每組四人。每組人員不宜過多，應當是組內每個成員均能得到明確分工。如果一組成員過多，會導致學生參與程度不同，參與責任感不強，可能只依靠能力較強的兩三人承擔百分之八十以上的工作量，其余人成為旁聽或旁觀者，不能很好地發(fā)揮分組大作業(yè)的有效價值。

為了使學生能夠在大作業(yè)時相對均衡地參與作業(yè)過程，可根據(jù)學生成績對學生進行分組，使得每組成員相對均衡，比如包含一名學習能力突出的A類學生、一名學習能力中等的B類學生和一名學習相對困難的C類學生，可以根據(jù)學生成績進行分組。成績排在前列的作為A類學生，成績排在中等的為B類學生，其余為C類學生。學生分組示意圖如圖1所示。

圖1 學生分組示意圖

根據(jù)學生特點進行分組，將知識基礎不同的學生分到一組，避免有的分組成績均不好使得整體參與的積極性下降。同時，組內學生可根據(jù)學生特點相互學習、幫助、啟發(fā)和交流，有助于基礎好的學生提升協(xié)調表達能力，基礎弱的學生吸收學習方法經(jīng)驗，避免學生出現(xiàn)過早的層次分化。

以數(shù)據(jù)挖掘課程為例，為增強學生的動手實踐能力，圍繞教學內容，設計實踐任務，主要包括分類、聚類、關聯(lián)規(guī)則挖掘等算法實現(xiàn)。數(shù)據(jù)挖掘課程著重介紹數(shù)據(jù)挖掘的基本理論、算法原理，在此基礎上借助實踐任務活動讓學生學習相關技術的實現(xiàn)與應用。通過分組實踐任務，以“學后做、做中學”的思路，使學生借助親身實踐經(jīng)驗不斷深入理解數(shù)據(jù)挖掘的基本概念、算法原理、相關軟件與應用，并了解數(shù)據(jù)挖掘的應用和發(fā)展方向。通過在教學過程中將課堂講授、論文研討、動手實踐結合起來，一方面夯實他們的專業(yè)理論基礎，增強他們的動手實踐能力，另一方面也開闊他們的視野，增強他們對學術前沿的了解。

學生選擇相應的實踐任務分組后，通過調研資料整理素材完成方案設計，在掌握實踐任務技能實現(xiàn)的前提下，保證任務的完成和所學知識點的鞏固。在實踐任務過程中，通過啟發(fā)學生思考任務目的與需求，分析算法原理特點，幫助學生理解解決實際問題所需要的知識點。整理知識點也可以幫助學生發(fā)現(xiàn)和填補空白窗口。任務分解時，可以直接用多媒體進行分析講解，加深學生對協(xié)作分工方法的理解與掌握。同時，明確的實踐任務分配在任務下達后，要求學生能夠清晰把握各子任務的目的與知識基礎要求，通過分析整理整合教學資源與素材，進一步掌握所涉及的知識點。

（二）貢獻激勵機制

在以上分組策略基礎上，為有效促進學有余力的學生積極貢獻力量，幫助其他組學生解決問題，傳授經(jīng)驗，采取組間貢獻激勵機制，對學生協(xié)助他組情況進行評價激勵，可采用加分形式作為激勵手段。以數(shù)據(jù)挖掘課程實踐作業(yè)為例，在各組作業(yè)考核中，從方法原理、數(shù)據(jù)預處理、程序設計、結果分析、報告格式規(guī)范、匯報效果等方面進行綜合評價，得出各組實踐任務成績。

由于實踐任務中，有很多共通的經(jīng)驗可以在不同作業(yè)任務中應用，比如數(shù)據(jù)與處理中的一些方法，可以在聚類、分類等任務中使用。學有余力的學生在完成本組任務的情況下，可以根據(jù)自身經(jīng)驗，幫助他組學生快速解決相應問題，比如數(shù)據(jù)格式轉換、規(guī)范化等。在幫助他組學生后，相應的貢獻得到他組學生認可后，可作為加分依據(jù)，在期末綜合成績中得到加分，以此激勵基礎好的學生積極轉變角色，幫助后進生，使得后進生成長更快。同時，由學生向指導者轉變角色的過程中，可以促進基礎好的學生加深對知識的理解及知識的表達方法，為他們下一步進入社會工作提高實踐經(jīng)驗。實踐任務貢獻示意圖如圖2所示。

圖2 實踐任務貢獻示意圖

圖2中學生4擅長的數(shù)據(jù)降維方法可以為第4組和第5組學生提供指導，方便他們更快掌握數(shù)據(jù)降維程序實現(xiàn)方法，有助于集中更多精力解決相應的數(shù)據(jù)挖掘任務算法問題。同時，不僅是課程學習任務可以在組間相互支持，通用的學習技能也可以作為互相學習交流經(jīng)驗的互助手段，比如匯報PPT制作和報告形式整理等。

在使用任務驅動的教學法時，學生也可以組成團隊獨立學習，這樣可以使學習更有趣。學生和學生對任務的理解不同，他們可以互相幫助。一旦學生有不明白的問題，不僅可以向教師請教，還可以在學生之間進行獨立探究，也能取得良好的學習效果。同時，如果允許學生分組完成任務，他們可以互相監(jiān)督，更快地完成教師布置的任務，從而更好地完成教學目標。分組后，一旦任務完成，教師可以根據(jù)學生的任務完成情況進行點評，也可以提高學生的積極性。小組練習可以更好地讓學生相互交流，增強記憶力。

（三）課程成績考核

實踐任務分組合作學習教學法的成功應用，必須利用對教學內容和知識點的全面掌握與運用，確保實踐任務完成的效率與質量。為激發(fā)完成實踐任務的興趣與積極性，從任務選題、數(shù)據(jù)處理、算法實現(xiàn)、結果分析各個方面開展綜合評估，并將評估結果納入課程考核成績。實踐課程匯報設計穿插在理論課堂過程中，避免部分學生拖到實踐任務提交截止時間才開始投入時間精力，應付任務。各組內的不同階段選擇不同成員匯報講解思路方案、分析實踐結果，以達到全員參與的實踐效果。同時實踐任務全周期考核評價，形成全周期的教學管理閉環(huán)，使教學效果達到更好的狀態(tài)。

通過考核加分的形式可以有效激勵不同組學生之間相互交流幫助。以數(shù)據(jù)挖掘為例，課程最終成績包括平時成績、實踐任務成績和期末考試成績三部分。其中，平時成績指課堂提問、隨堂測試、網(wǎng)絡mooc作業(yè)、educoder實踐平臺作業(yè)等方面，共占比20%。期末考試成績占課程最終成績的40%。實踐任務成績占比40%，其中組內任務完成情況占比30%，包括實踐任務分析報告和競賽平臺排名情況，剩余的10%作為組間交流指導激勵分數(shù)。課程成績組成示意圖如圖3所示。

圖3 課程成績組成示意圖

實踐任務分組評估是對每項分組任務完成學生成績的評估，主要培養(yǎng)學生的團隊責任意識，促進群體各組學生之間的交流分享，建立集體歸屬感。個人考核需要各組長統(tǒng)籌協(xié)調，各組員相互理解，制定任務分配方案，更好地完成實踐任務。對個人完成作業(yè)和測試的評估也是為了讓學生了解他們的知識。通過個人成績考核，可以避免隊友拉低其他學生個人成績的情況。同時，可以發(fā)揮優(yōu)秀學生所長，幫助帶動后進生，提高組員個人過程評估分數(shù)。

如圖3中，學生通過分享經(jīng)驗給其他任務組提供幫助指導，獲得組間交流激勵分數(shù)。幫助的組數(shù)越多，獲得的分數(shù)越高。分享的知識點或技能越多，獲得的分數(shù)越高。同時，將交流激勵分數(shù)設置最高占比為10%，防止出現(xiàn)利用成績規(guī)則漏洞不斷加分的情況。實踐任務完成后，各個分組的學生給提供支援的學生填寫激勵分數(shù)表，表中包含了所有支援本組學生的貢獻點，作為支援學生的評分依據(jù)。通過設置組間交流激勵分數(shù)規(guī)則，可以充分激發(fā)學生自主參與并且分享經(jīng)驗的積極性。為了獲得更好的成績，學生會主動提升各方面知識技能，包括理論基礎、代碼實現(xiàn)、文獻整理、課件制作技巧、演講技能等。不僅只有學習優(yōu)異的學生有機會獲得組間交流激勵分數(shù)，后進生也可以利用自己所擅長部分爭取到組間交流激勵分數(shù)，以此來提升班級學生整體的自主學習能力和交流能力。

實踐任務完成后，采用翻轉課堂形式，讓分組學生各自匯報任務成果。以翻轉課堂的形式，引導學生自主利用課下時間學習研究，提高課堂效率。實踐任務匯報形式可以采用多樣化結果呈現(xiàn)，發(fā)揮學生個體創(chuàng)意，體現(xiàn)任務結果分析效果。組內成員可以相互幫助分享資源，大大縮減重復資源收集時間，提高實踐任務效率，培養(yǎng)學生的自主學習能力。通過任務小組討論的形式，讓學生有目的、有計劃地學習，在小組競爭中完成教學任務，獲得成就感。

四、結語

靈活自組的實踐任務激勵教學模式利用課程實踐任務優(yōu)勢，充分發(fā)揮學生自主探索學習能力，提高學習興趣。將教師角色由知識教授轉變?yōu)橐龑椭?，不僅緩解學生聽課的枯燥感，還激發(fā)了學生完成任務的積極性，提高了團隊合作與交流分享能力。針對固定分組實踐任務中組員關系確定、缺乏組間交流的問題，通過設計合理的分組方法和貢獻激勵機制，促進基礎相對較好的學生在完成本組任務的情況下，積極幫助他組學生解決問題，分享經(jīng)驗。通過這種方式，不僅可以有效發(fā)揮基礎好學生的特長優(yōu)勢，增強其指導交流能力，還可以幫助后進生提高學習技能與效率，達到雙贏的效果，從而提高整個班級學生自主學習的能力和動手解決實際問題的能力。