李薇+王磊+鲁晓锋

[摘要]推进教学改革与创新，构建以培养学生“知识、能力、素养和智慧”为目标的教学模式，对促进创新人才的培养具有重要的意义。以面向对象程序设计课程为例，设计了多角色混合式学习模式，该学习模式构建了融合多种教学模式的学习模块和学生的多角色参与的项目模块，充分发挥了学生在教学活动中的主体作用。经所在学校不断探索与实践，认为该教学模式有利于激发学生的创新意识，对培养高素质的创新人才具有很好的参考价值。

[关键词]多角色；学习模块；项目模块；教学模式

[中图分类号]G642.4[文献标识码]A[文章编号]10054634（2017）03001007

0引言

习近平总书记指出，国家创新的事业呼唤创新的人才。实现中华民族伟大复兴，必须大力培养造就规模宏大、结构合理、素质优良的创新型科技人才。高等教育是我国教育的重要组成部分，承担着培养创新型科技人才的重要任务。创新驱动发展战略的提出、“互联网+”的发展以及中国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员，标志着我国高等工程教育已步入国际化进程，对创新型科技人才和工程师应对复杂系统问题的能力也提出了更高的要求。高等教育理念已经从“外延扩张型”向“内涵质量型”进行转变，为了提高教学质量，培养创新型科技人才，笔者积极进行教学方法改革，转变教学范式，提出了“多角色混合式学习模式”，并在实际教学活动中进行创新实践，有效地提高了学生的能力、素养和智慧。

1典型教学模式的特点和局限性

教学模式是指在一定的教学思想或教学理论指导下，建立的各种类型的教學活动的基本结构或框架。教师在教学环节中按照一定的教学模式进行教学。目前国内高校普遍采用的教学模式主要有传统模式、案例模式、启发式模式、问题驱动模式、合作模式、基于项目学习模式等，各种教学模式的特点和性能对比如表1所示。

传统教学模式是以教师为中心，教师通过讲解向学生传授知识，其结构是“讲—听—读—记—练”。这种模式过分强调了教师的主导作用，忽略了学生作为主体的自主性、能动性。其结果是教师为学生发现问题，教育学生解决已知世界的问题。这种模式只是培养了学生“解题”的能力，而不是解决问题的能力[1]。

案例教学的结构是“感知—分析—讨论—理解—判断”，教师选择与课程内容相关的案例，通过分析案例，组织学生进行讨论，从而培养学生主动学习的能力。

启发式模式采取“设置情境—提问—思考—答疑—评价”的方式，教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律，从学生的实际情况出发，以启发学生的思维为核心，充分调动学生学习的主动性和积极性，提高学习效率。

问题驱动模式（ProblemBased Learning，即PBL）的教学过程是“提出问题—自主学习—协作学习—效果评价”，是以学生为主体，以教师为主导，以问题为中心的一种启发式教学模式。

合作学习模式的教学过程是“建立小组—诱导启发—交流学习—讨论辩论—效果评价”。在教学过程中，通过小组模式，学生最大程度地促进自己及他人的学习。这种模式有利于增强学生之间的沟通能力和包容能力，培养学生的团队精神，但是容易忽视个体差异，能力差的学生可能会过度依靠能力强的学生。

综上所述，已有的典型教学模式在加强学生素质、提高学生专业技能等方面表现出各自的优势。然而，由于学生个体的差异，在教学过程中，如果只是采用单一的教学模式，则很难满足所有学生的需求。此外，创新能力的培养也是目前高等教育的热点问题，要培养学生的创新能力，首先要开拓学生的视野，培养学生的主动创新意识。当学生具有主动创新意识后，学生在解决问题时，才会以超常规或是独特的视角去思考问题，提出与众不同的解决方案，进而培养学生的创新能力。为了适应不同学生的特点和需求，提高学生的综合能力，笔者在深入研究典型教学模式的基础上，充分挖掘已有教学模式的优势，设计了多角色混合式学习模式，旨在激发学生的主动创新意识，培养学生的创新思维和提高学生的创新能力。

2多角色混合式学习教学模式

移动互联网正在以前所未有的广度和深度，加速驱动社会的发展。大学教育应该培养学生在“互联网+”的大时代学会学习和成长。通过大学教育，学生不仅学习知识，而且通过训练和实践提高能力，通过熏陶和滋养提升素养，通过感悟和启迪增长智慧。然而任何一种教学模式都是围绕着一定的教学目标而设计的，不存在对任何教学过程都适用的普适性教学模式，也没有哪一种教学模式是最好的。为了帮助学生更好地理解和掌握所学知识，培养学生对知识的迁移和应用能力，笔者在教学过程中采用混合式学习模式，即根据教学内容选择合适的教学模式，提高学生的学习效率。

2.1混合式学习理论

混合式学习的核心思想是针对不同的问题和要求，采取不同的方式，以最小的代价取得最大的效益[3]，即综合多种教学模式的优势，提高学生的综合能力。混合式学习一方面强调系统性学习，即学生的能力、素养和智慧的培养需要有系统和完整的知识结构，学科知识与工程实践的有效结合。另一方面强调碎片化学习，即学生通过多种方式获取知识，开拓视野，促进知识向能力迁移。在工程与知识的交互中激发学生的主动创新意识，形成创新思维，进而培养学生的创新能力。混合式学习的理论基础是建构主义学习理论。

建构主义学习理论是由皮亚杰的结构观和建构观、维果茨基的心理发展理论和布鲁纳的认知学习理论等多名学者的研究成果形成的学习理论。建构主义认为学习是一种能动的建构过程。学生是认知的主体，知识不是教师灌输，而是学生在已有知识基础上，通过协作、讨论、交流等方式积极建构，是与从环境中主动选择和注意的信息相互作用、主动建构信息的意义过程。其中，皮亚杰系统地阐述了知识的建构过程。皮亚杰认知发展理论[4]认为知识的获取是学生主动探索的结果，学习是学生进行发明与发现的过程。教育的真正目的并非把知识强行灌输给学生，而是通过设置充满智慧刺激的环境，向学生呈现一些能够引起他们兴趣、具有挑战性的材料，发挥学生的主体性，让学生自行探索，在探索中主动获取知识、依靠自己的能力解决问题。认知发展呈阶段性，学生在学习过程中，将外界信息纳入到已有的认知结构，这一过程称为同化；当有些信息与现存认知结构不十分吻合，学生将改变认知结构，这一过程称为顺应。学生在学习的过程中，其本质是同化—顺应—同化—顺应的循环往复。平衡是一种心理状态，当学生已有的认知结构能够轻松地同化环境中的新经验时，就会感到平衡，否则就会感到失衡。心理状态的失衡将驱使学生采取行动调整或改变现有的认知结构，从而达到新的平衡。平衡是一个动态的过程，学生在平衡—不平衡—平衡—不平衡相互交替的过程中实现认知的发展。

2.2多角色混合式学习模式

在“知识、能力、素养和智慧”的目标驱动下，笔者以建构主义学习理论为基础，深入探索教学模式，对教学环节进行改革，构建有效教学情境，综合运用探究式学习、合作式学习等混合式学习模式，引导学生积极主动地建构知识，并在混合式学习模式的基础上引入多角色理念，设计了多角色混合式学习模式（如图2所示），通过承担不同角色，学生不仅能在原有的知识理论基础上建构知识、掌握知识，培养学生的合作能力、探究能力以及创新能力，而且学生在学习知识的同时实现了能力、素养和智慧的提升。

多角色混合式学习模式将教学过程分为2个模块：学习模块和项目模块。学习模块主要是进行知识的学习、激发学生的主动创新意识、培养学生的创新思维。在学习模块中，教师根据课程的知识体系以及应用领域的最新进展，从现象和问题入手，引导学生思考、学习、研究和解决问题。学生对于知识的掌握程度依次为：知道、理解和精通；学习模块采用的教学模式有讲授模式、问题驱动式、合作模式；教师扮演的角色有专家和引导者；学生扮演的角色有学习者、探索者、知识的主动建构者和合作伙伴。学习模块的具体流程是：首先，教师作为专家对学生进行讲解、传授知识，学生通过学习、探索等方式对知识进行同化和顺应。其次，为了使学生能够熟练掌握、灵活运用所学知识，教师不断引导学生主动建构知识，在解决问题的过程中激发学生的主动创新意识，引导学生相互合作，增加知识的积累，培养学生的创新思维。最后，学生运用已有的知识同化、顺应并理解新知识，进而综合运用知识解决有关问题。

项目模块是以学科的概念和原理为中心，通过实际项目的研究整合学生所学知识，培养其分析和解决问题的能力，是发现式的一种学习模式，学生通过各种探究活动以及相关资料提出解决问题的方案。项目模块要求学生能够灵活运用知识，并加以创新。在项目学习模式中，学生扮演的角色有项目经理、需求分析师、软件设计师、软件工程师和测试工程师。教师的职责是回答项目小组的问题、引导并指导项目小组。具体流程如图3所示。学生在解决问题的过程中，因为承担着不同的角色，好奇心和责任感激发了学生浓厚的创新兴趣。学生在思考问题的时候，不同的思维碰撞激发了学生能够以发散性思维去思考问题，大胆突破原有的框架，对已有的知识进行新的分解与组合，在知识的积累中实现认知的发展。认知水平的提高进一步培养了学生对知识的迁移能力、应用能力和创新能力。此外，在项目学习模式中，由于创造性思维活动是一种探索未知的活动，而学生认识水平和能力有限，因而失败不可避免。为了预防屡次失败可能给学生带来的消极影响，教师应及时指导项目小组，并给予一定的技术支持。当学生思路受阻时，教师应启发学生调整思路、灵活转变思维方向，在解决问题的过程中培养学生的创新意识和创新能力。

3多角色混合式学习教学模式在“面向对象程序设计”课程教学中的应用传统的课堂教学特点是重知识轻能力、重学轻思，教学方法通常是灌输式、封闭式、句号式。这种以教师为中心的教学过程对学生的热情和潜力的发挥产生了消极的影响，学生通常是积累了很多“知识”，但也失去了创新的“动力”。“面向对象程序设计”课程是信息类相关课程的基础课，本文以“面向对象程序设计”课程为例，引入多角色混合式学习教学模式，旨在培养学生的知识、能力、素养和智慧。面向对象程序设计课程包括理论教学、实验环节和课程设计。通过本课程的学习，学生将掌握面向对象程序设计的基本概念、程序设计思想以及专业所要求的高级技能和工具的使用；能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统，并能够在设计环节中体现创新意识；通过引导、鼓励学生动手设计项目以培养学生的创新精神、提高其创新能力。

3.1学习模块的设计与实现

学习模块涉及理论教学和实践环节，理论教学由课前活动和课堂学习组成。课前活动主要是要求学生在上课前通过上网查阅资料、课前预习等方式学习课程，目的是培养学生解决问题的自主学习能力，使学生在课堂上能够主动深入地参与教学活动，增强自信心。例如，学生在开始学习面向对象程序设计课程时，对面向对象思想上既好奇又陌生。强烈的好奇心会驱使学生思考什么是面向对象软件开发方法，它与之前学习的面向过程程序设计有什么关系等问题，在课前活动中，首先，为了满足好奇心，解决未知问题，强烈的求知欲激发学生去查阅资料。在查阅资料的过程中，学生会发现自己已有知识结构中存在的薄弱环节。学生在探索中汲取知识，在已有知识的基础上吸纳新知识，从而实现知识的同化。其次，课前预习可以加强学生对知识的理解，有助于培养学生的批判性思维，改变学生只是被动地遵从教师和课本、机械地存储知识的现象。最后，查阅资料和课前预习可以显著提高學生的自学能力。此外，学生是带着问题听课，个人的热情、个人的探究、个人的见解有助于知识的积累。

学习过程不是简单的信息输入、存储和提取，是发现知识的过程，是新旧知识经验直接相互作用过程，是将新知识纳入已有认知结构的同化、顺应过程。学生通过主动探索，用所学知识去获得新知识，开阔视野，活跃思路，达到触类旁通。课堂是教学实施的主要形式，是培养创新思维、创新能力的载体。教师在课堂上不仅仅向学生传授知识，更重要的是教会学生如何学习，即“授之以渔”。也就是学生应该学会如何运用知识，如何创造知识。为了保证知识的完整性、系统性和扎实性，笔者对于课程中所涉及的基本理论和概念采取讲授模式。在讲授模式中，教师扮演专家角色，学生扮演学习者角色，被动地听使得学生只是机械地对知识进行继承，缺乏对知识的批判与创造。为了解决这一问题，笔者在讲授过程中穿插引入问题或案例，并及时进行角色变换，具体流程如图4所示。以“图书管理系统”的图书类设计为例，首先，提出问题：程序中的其他函数如何能对图书类中的私有成员进行读取操作？通过设置问题，教师由专家角色转变为引导者，以学生为中心，对学生进行启发。学生在已有知识的基础上，提出多种解决方案，如将图书类中的数据成员定义为公有的、调用类中的成员函数对类的私有成员进行相关操作等等。教师在肯定学生方法的基础上，指出这些方法虽然可以解决问题，但是，将类的成员定义为公有的方法会破坏类的信息隐藏特性，对成员函数进行多次调用的方法会增加时间开销，影响程序的运行效率，由此引出友元函数。通过这种模式，可以充分调动学生学习的积极性，改变学生被动接受知识的现象。学生由单纯的学习者变换为知识的探索者和主动建构者，实现知识积累的同化和顺应过程。通过引导，启迪学生在继承的基础上发展创新思维，激发创新意识，探索和发现前人尚未解决的问题，提高学生独立思考的能力和逻辑思维能力。人的认知水平的提高不是简单的信息积累，是新旧知识经验的冲突引发的认知结构的重组。每个人认知发展的速率不同，为了帮助学生灵活运用所学知识，在平衡和不平衡的循环过程中实现学生的认知发展，笔者在实验环节中采用合作学习模式。为了提高合作学习模式的有效性，笔者在布置“图书管理系统”程序设计任务时，要求学生综合所学知识，采用多继承方式设计类，设计成员函数时使用虚函数等。对于有些学生，在有限的课时内，该任务具有一定的难度和挑战性，学生很难一个人独立完成，因此采用合作学习模式显得尤为有效。此外，笔者还将与该案例有关的相关理论知识放在课程学习网站上，引导和启发学生。合作学习模式对学生的认知发展具有积极的作用，学生之间相互学习、相互讨论，每个学生就有机会了解别人解决问题的思想，当自己与其他学生解决问题的方法不同时，由于学生之间是平等的，因此学生不会简单地接受其他学生的思想，而是进行探索、研究，进而得出自己的结论，这一过程有助于培养学生的研究和创新能力以及团队的合作能力。

3.2项目模块的设计与实现

项目模块对应课程设计环节，在课程设计环节中采用项目学习模式。之所以采取项目学习模式，是因为在“学以致用，以用促学”的教学理念中，“用”是学习的起点和落脚点。学生在“实践—学习—实践”的螺旋式上升过程中，不再是存储信息的浅层学习，而是将新知识融入原有的知识结构，建立知识间联系的深层学习[5]。笔者根据教学内容，以项目为核心，设计或选择若干个与实际生活相关的、理论教学内容与实践教学内容紧密联系的项目。将学生分为若干个小组，每个小组由5名学生组成。分组的原则是“组间同质、组内异质”[6]，即将学习成绩、能力、性别等方面不同的学生分在一个小组，这种分组模式有利于“组内合作、组间竞争”。每个小组选择一个项目作为课程设计任务。在课程设计环节中，学生承担着项目经理、需求分析师、软件设计师、软件工程师和测试工程师等不同角色，项目组的成员独立完成信息的采集、需求分析、方案设计、编写代码以及系统的测试。

以“面向对象程序设计课程设计——图书管理系统”开发为例：项目经理主要负责图书管理系统的总体规划和阶段规划，一般由项目组中能力较强的学生承担，该角色可以培养学生的管理能力；需求分析师的职责是通过调研确定“图书管理系统”的设计目标和任务，即确定系统的综合要求、分析系统的数据要求、导出系统的逻辑模型、修正系统的开发计划等。例如通过调研，确定系统应能对一定数量的读者进行相应的信息存储与管理。要实现这个需求，系统需要具备录入、删除和修改读者信息，查询并统计读者的相关资料等功能。需求分析角色有助于培养学生的学习能力、沟通能力、主动创新意识和创新能力；软件设计师的职责是完成“图书管理系统”的总体设计和详细设计，例如整个系统需要划分为几个子系统，每个子系统需要设计几个类，类与类之间的关系是组合还是继承等。该角色有助于培养学生的创新思维和创新能力；软件工程师的职责是完成源代码的设计与实现。软件工程师的能力对程序的可靠性、可读性、可测试性和可维护性具有深远的影响。该角色有助于培养学生的学习能力、创新思维和编程能力；测试工程师负责对系统进行整体测试，这是保证“图书管理系统”质量的关键步骤。因此测试工程师应精心设计测试方案，尽可能充分覆盖程序逻辑并使程序达到所要求的可靠性。学生在完成该项任务时，将充分利用自己所学的知识，如《软件工程》课程中的软件测试方法，从而将抽象的理论用于解决实际问题中。该角色有助于培养学生的学习能力、创新思维能力和创新能力。在“图书管理系统”的开发和设计过程中，还设置了小组讨论环节，项目组成员对每一阶段所完成的任务进行讨论和论证，以进一步对自己所完成的部分进行修改、完善。项目学习模式将对学生的学习能力、合作能力、创新思维能力、创新能力和管理能力等进行综合训练。

综上所述，项目学习模式包含3个环节：（1）提出问题。爱因斯坦说过，提出一个问题比解决一个问题更重要。解决问题只不过是数学或实验的技能而已，而提出新问题需要有创造性的想象力。项目组中不同的学生承担不同的角色，每个角色都有自己的责任，极大地激发了学生学习和探索的兴趣，进而会对要完成的项目提出很多问题；提出的问题越多，越能激发学生探索性学习的主动性。（2）建构自身的知识，实现知识的积累。针对遇到的问题，学生通过查阅资料、讨论、观察、实验等活动，充分发挥自身的潜能，在对已有知识和技能应用的基础上，学习新知识、新技能，进而解决在项目实现过程中的重点和难点问题。（3）培养多种能力，提高综合素质。通过学生主动参与、自行组织管理模式，培养学生独立解决问题的工作责任感以及团队合作能力。通过以实践为基础解决问题的方式，培养学生跨学科、跨领域完成復杂工作任务的能力。在解决问题的过程中，不断地探索和研究，可以培养学生的自学能力、观察能力、交流合作能力以及知识自主深化和创新能力。项目学习模式中的这3个环节循环往复且螺旋式上升，学生针对项目提出问题，以问题为驱动，通过探索、研究、讨论分析问题，找到解决问题的方法和途径，将方法用于实践之中，并在实践的基础上进行创新。通过这种学习模式，学生不仅可以将抽象的理论概念通过做项目联系起来，提高理论联系实际和综合分析问题的能力，而且养成敢于质疑、善于表达和认真倾听的习惯。此外，在完成项目的过程中，学生了解和掌握了软件开发方法，强化了学生的思维训练和系统的设计训练，提高了综合素养。

4结束语

创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭源泉。在能力、素质和智慧越来越重要的时代，单一的教学模式已经无法适应时代的要求，“多角色混合式学习模式”以培养学生的“知识、能力、素养和智慧”为目标，将教学过程分为学习模块和项目模块2个模块。学习模块将讲授模式、问题驱动模式和合作学习模式与课前预习、课堂教学和实践环节有机地结合起来，并引入多角色模式，体现了“学生为主体、教师为主导”的教学原则，激发了学生学习的动力和潜力，使得学生在学习的过程中，不仅学到了知识，锻炼了能力，而且提高了素养，增强了智慧。项目模式是通过完成项目，引导学生思考，整合自己所学的知识，培养学生分析问题和解决问题的能力，在解决问题的过程中提升自己的能力、素质和智慧，并在实践的基础上进行创新。计算机科学与工程学院组织学生参加ACM程序设计大赛陕西省赛所取得的成果表明，本文所提出的多角色混合学习模式对学生的能力、素质和智慧的培养具有重要的意义。

参考文献

[1] 陆国栋.我国大学教育现状与教学方法改革[J].中国高等教育，2013（23）：4244.

[2] Bruno W，Omar T，Christophe K，FrédéricH.MultiRole Project （MRP）：anew projectbased learning method for STEM[J].IEEE Transactions on Education，2016，59（2）：137146.

[3] 李克東，赵建华.混合学习的理论原理与应用模式[J].电化教育研究，2004（7）：14.

[4] 高文，徐斌艳，吴刚.建构主义教育研究[M].北京：教育科学出版社，2008：710.

[5] 赵鲁涛，张志刚.“学以致用，以用促学”创新高校课堂教学[J].中国高等教育，2015（17）：3739.

[6] 王鑫，白树勤.从理念到实践：“合作学习能力培养模式”的构建[J].中国高教研究，2014（6）：102106.

AbstractIt is of great significance to promote the cultivation of innovative talentsthrough pushing ahead educational reform and innovation and constructing pedagogical mode which aims at the cultivation of knowledge， ability，accomplishment and wisdom.This paper presents a multirole blended learning mode in a course objectoriented programming.Multirole blended learning mode sets up learning model which combines various teaching modes and project model which students play one or more roles.Therefore，the students can play a main role in teaching activities.The model has a good reference guide for stimulating the innovation consciousness of students and cultivating innovative talents with continuous exploration and practice.

Keywordsmultirole；learning module；project module；teaching mode