灵活自组的实践任务激励教学模式探索研究
作者： 刘毅 丁兆云 刘斌
[摘 要] 针对目前本科生实践任务单独或组队完成的情况导致组内分工相对分割，组间封闭，使得学员之间缺乏协作交流，无法有效发挥学员个体特长相互帮助学习的问题，在分组承担实践任务的基础上，引入自组织理念进行实践任务，通过设计自组织实践任务教学模式，增进组间协作交流，打破组间壁垒，利用分数奖励促进学生共享实践经验的积极性，充分发挥学员个体优势，帮助不同组学员共同成长进步，达到灵活高效协作配合学习的目的，提高学员的协作配合能力。
[关 键 词] 自组织;实践任务;组间协作;激励共享
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2022）34-0122-04
一、引言
根据教育部发布的“新工科”研究与实践建设新要求，面向未来产业特点，注重培养高素质新型人才的科技创新素质和成果转化实践能力，为应对日益增长的创新人才需求，需提高教学水平。随着各行业新工科人才需求不断增长，将实践任务引入本课程教学，为提高学生自主思考的科学思维能力、高效实用的程序实现能力和开拓进取的创新能力提供了理论实践相结合的教学模式和方法，成为课程教学建设的重点改革方向。在课程教学中设置实践任务活动有助于培养学生分析和解决现实问题的能力，包括三个方面：（1）对实际问题进行分析建模的能力;（2）自己动手编程实践的能力;（3）应用实践结果反馈和解决问题的能力，从而使学生具备掌握理论应对实际问题的能力。
分组实践任务是锻炼学生动手能力的重要方法之一，能够帮助学生更加深入地掌握教学内容，帮助学生巩固所学知识点，提高自主思考和培养团队协作能力。目前，大部分课程教学过程中采用既定的分组模式完成实践任务，如三人一组或四人一组。学生自由组队或老师分组完成后，组员关系确定，各组选择不同实践任务分工实施[1]。给各组学生分配不同的实践任务有助于在任务汇报时分享不同任务完成经验，拓宽学生眼界，防止组间任务抄袭[2]。虽然分组实践任务模式已在许多课程中得到使用并积累了大量经验，但是分组实践任务模式仍然存在以下几个问题。
1.实践任务分组后，组员关系相对固定，组间交流相对较少。以数据挖掘课程为例，不同分组的学生进行不同的实践任务，如关联规则挖掘算法、逻辑回归分类、贝叶斯分类和层次聚类等任务。各个实践任务内容相对独立，任务进行过程中，各组集中精力完成各组任务，组间交流较少[3]。
2.围绕实践任务目标，进行组内学生分工，组内不同学生任务相对固定。以“数据挖掘”实践任务三人小组为例，通常分工为文献调研收集方法选择、代码实现、报告撰写。不同学生根据自身分工完成任务，缺乏参与其他同学分工的积极性[4]。
3.缺乏有效的激励模式，提高学有余力学生帮助他组学生的积极性。学生学习能力与水平存在差异，学有余力的学生如果发挥自身特长，利用自己擅长的知识技能帮助他组学生指导解决问题，既可以增加自身学习经验，又可以帮助后进生更快解决问题。
本文针对以上本科生分组实践任务教学活动中存在的组内分工相对分割、组间封闭、缺乏协作交流等问题，在分组承担实践任务的基础上，引入自组织理念完成实践任务，设计自组织实践任务教学模式，增进组间协作交流，打破组间壁垒，利用分数奖励提高学生共享实践经验的积极性，达到灵活高效、协作配合学习的目的。
二、相关研究现状
实践任务采用分组模式完成已经在很多课程教学中得到了应用。将学生进行分组合作完成实践任务可以加强组内学生之间的交流，帮助学生相互促进学习，在实践过程中，锻炼提高学生的团队协作意识与能力，锻炼学生的交流沟通能力。任务完成后，采用翻转课堂的形式，让学生展示任务成果，提升学生的汇报表达能力。同时根据教师的点评与分析，发现不足之处，可以帮助学生转变认识问题的角度，弥补改进实践任务中遇到的问题[5]。江西农业大学根据分组模式的应用情况，发现学生综合能力提高与参与程度、任务设计合理程度具有关联性[6]。中山大学中文系将分组教学模式尝试用于普通话口语学习，允许学生选择自己感兴趣的内容进行组队，可以加强学生的自主性，提高课堂学习效率[7]。为了达到“组内异质，组间同质”的分组目的，基于目标规划法的分组策略，根据分组目标，采用目标规划的方法，建立分组优化模型，通过粒子群算法进行求解，对学生进行合理分组，并进行了课堂实践验证[8]。学生对于以项目为导向的分组教学模式比较感兴趣，不仅可以提高理论认识程度，而且能够增强实践动手能力[9]。在分组实践任务完成后，还可以采用学生互评的方式，加强不同组学生之间的相互交流。通过分享实践任务的形式，学习其他分组的任务完成过程与思维方式，促进组间任务经验借鉴[10]。
目前，大部分教学模式中的实践任务分组研究主要以如何合理对学生进行分组，提高各组学习效率为主，缺乏对分属不同组学生之间相互支援交流模式的探索。组间相互支援交流不仅可以发挥学生所长，还可以有效帮助后进生汲取更多的经验。
三、自组织分组实践任务模式
自组织分组实践模式是对现有分组任务模式的补充，目的是为了增强组内、组间学生的活力和创造力，本质上也是为了充分发挥学生个体优势特长和提高实践任务完成效率。自组织分组实践任务模式以实践任务为驱动，采用分组模式，在课程教学内容中选取不同的类型任务作为各组实践任务目标。实践任务不仅可以从教材实验中选取，还可以利用互联网平台，从各大相关竞赛中选取任务题目，发挥教学资源的最大利用价值。根据分组策略对学生进行划分，使各学习小组成绩均等，每个成员在小组内都有分享贡献的机会，增强每一位学生的参与感、责任意识，提高学生的综合素质，促进多方位全面发展。
以实践任务目标为驱动，围绕课程内容开展学习实践，在教师的引导帮助下，自主学习知识要点，寻找解决方案，相互配合协作，分享学习资源，进行探索尝试。各分组内的学生可依据个人兴趣与优势所长进行任务分配，在规定的时间内完成方法设计、编程实现、结果分析、报告整理的相关作业。通过不同的实践任务，各组可以在实践任务中巩固课程所学知识，增强动手体验感，改变教学模式，不再是教师单纯教授知识，而是学生与教师共同探索理解知识的模式。以学生为主体、教师为引导，通过实践任务串联课程知识点，可以激发学生探索知识的兴趣，发现探索知识的乐趣，提高自主动手解决实际问题的能力。自组织分组实践团队考核不仅可以培养组内学生的团队协作意识和积极争先意识，还可以充分发挥学有余力学生的特长，促进不同分组学生之间交流，有助于提高学生交流指导能力，帮助学生提高综合学习能力。
根据课程教学进度，在不同阶段开展不同时间作业，有助于加深教学内容理解，促进自主学习，锻炼逻辑思维能力，提高动手实现理论算法的能力。实践任务完成后，采用汇报考核打分的形式，检验实践学习效果，发现不足，纠正错误偏差，从而更好地掌握课程教学内容。实践任务需要依据课程教学内容与学生特点，选取知识点设计实践环节。学生根据教师选择的不同知识点开展实践任务，收集学习资源，设计实验方案，部署实验环境。以数据挖掘课程实践任务为例，学生可选择已掌握的编程环境进行实验，依据课程内容选择算法模型处理数据，得到结果。
由于不同分组选取的实践任务题目不同，所以在实践环节中不对过程进行强制要求，可根据任务题目进行过程设计。激励考核中只需要将知识点体现在编程实验中，并说明知识点的用处就可以得到相应的分数奖励。分组策略中以均衡各组能力为原则，将不同成绩段的学生组成一队，或者男女结合，使得知识掌握相对较好的学生可以帮助后进生，同时发挥各自所长，提高学生的自主协作与团队交流能力。为了实时控制实践任务过程，教师必须明确他们的角色发生了变化。他们不再是课堂的支配者，而是学习情境的创造者，在完成任务时要注意用启发式语言引导学生独立探索、相互合作。
（一）分组策略
作为实践任务学习分组单元，分组策略的选择将决定各个小组成员能力结构，是自组织分组实践任务教学模式的重要基础，将会直接影响各个小组学习进展速度与效果。如果选取随机分组方式，虽然可以尽可能做到分组策略公平化，但是可能将学习积极性不高的学生划分为一组，使得该组整体基础薄弱，参与感与积极性下降。成绩较好的学生分为一组虽然可以提高学习效率，但是容易拉开组与组之间的实际进展差距，两极化现象明显，不能起到带动后进生的作用。有的组员交流少，学习没有组织和计划。经过粗略的分工，他们可以自己进行素材整理完成实践作业。主要原因在于它与群体的划分有很大关系。小组的划分应以有利于完成小组任务、全体成员都能受益为原则。采取合适分组策略可以均衡各个小组学生能力，以增加组员的多样性。如果教师对班上学生了解得更多，分组时就可以考虑学生的性别、学习成绩、积极性、协调能力等各个方面。
根据本科课程大作业特点，对学生进行分组，一般分成三人一组。如果工作量较大，也可分为每组四人。每组人员不宜过多，应当是组内每个成员均能得到明确分工。如果一组成员过多，会导致学生参与程度不同，参与责任感不强，可能只依靠能力较强的两三人承担百分之八十以上的工作量，其余人成为旁听或旁观者，不能很好地发挥分组大作业的有效价值。
为了使学生能够在大作业时相对均衡地参与作业过程，可根据学生成绩对学生进行分组，使得每组成员相对均衡，比如包含一名学习能力突出的A类学生、一名学习能力中等的B类学生和一名学习相对困难的C类学生，可以根据学生成绩进行分组。成绩排在前列的作为A类学生，成绩排在中等的为B类学生，其余为C类学生。学生分组示意图如图1所示。
根据学生特点进行分组，将知识基础不同的学生分到一组，避免有的分组成绩均不好使得整体参与的积极性下降。同时，组内学生可根据学生特点相互学习、帮助、启发和交流，有助于基础好的学生提升协调表达能力，基础弱的学生吸收学习方法经验，避免学生出现过早的层次分化。
以数据挖掘课程为例，为增强学生的动手实践能力，围绕教学内容，设计实践任务，主要包括分类、聚类、关联规则挖掘等算法实现。数据挖掘课程着重介绍数据挖掘的基本理论、算法原理，在此基础上借助实践任务活动让学生学习相关技术的实现与应用。通过分组实践任务，以“学后做、做中学”的思路，使学生借助亲身实践经验不断深入理解数据挖掘的基本概念、算法原理、相关软件与应用，并了解数据挖掘的应用和发展方向。通过在教学过程中将课堂讲授、论文研讨、动手实践结合起来，一方面夯实他们的专业理论基础，增强他们的动手实践能力，另一方面也开阔他们的视野，增强他们对学术前沿的了解。
学生选择相应的实践任务分组后，通过调研资料整理素材完成方案设计，在掌握实践任务技能实现的前提下，保证任务的完成和所学知识点的巩固。在实践任务过程中，通过启发学生思考任务目的与需求，分析算法原理特点，帮助学生理解解决实际问题所需要的知识点。整理知识点也可以帮助学生发现和填补空白窗口。任务分解时，可以直接用多媒体进行分析讲解，加深学生对协作分工方法的理解与掌握。同时，明确的实践任务分配在任务下达后，要求学生能够清晰把握各子任务的目的与知识基础要求，通过分析整理整合教学资源与素材，进一步掌握所涉及的知识点。
（二）贡献激励机制
在以上分组策略基础上，为有效促进学有余力的学生积极贡献力量，帮助其他组学生解决问题，传授经验，采取组间贡献激励机制，对学生协助他组情况进行评价激励，可采用加分形式作为激励手段。以数据挖掘课程实践作业为例，在各组作业考核中，从方法原理、数据预处理、程序设计、结果分析、报告格式规范、汇报效果等方面进行综合评价，得出各组实践任务成绩。