張明　楊葉博　楊洋　竇萬峰

摘要：結(jié)對編程是支持兩人一起在本地或遠(yuǎn)程進(jìn)行協(xié)作完成一個(gè)編程任務(wù)的敏捷實(shí)踐方法，該文結(jié)合合作學(xué)習(xí)理論，提出了結(jié)對學(xué)習(xí)的概念，并從教育學(xué)、心理學(xué)、博弈論等方面闡述了結(jié)對學(xué)習(xí)的方法，并采用兩人結(jié)對小組，兩小組組成一大組的模式，基于分布式結(jié)對系XPairtise進(jìn)行結(jié)對學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，分析了不同性格、性別、能力等方面組合的結(jié)對學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：結(jié)對學(xué)習(xí)；合作學(xué)習(xí)；結(jié)對學(xué)習(xí)方法

中圖分類號：G40-057 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）14-0114-03

1概述

結(jié)對編程是指兩位程序員坐在電腦前，討論設(shè)計(jì)方案和常用的設(shè)計(jì)算法，共同程序代碼并完成各種測試，又是敏捷開發(fā)中的實(shí)踐方法之一。目前，將結(jié)對編程的方法引入計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)踐中，有利于提高學(xué)生編程能力和綜合素質(zhì)。

合作學(xué)習(xí)是20世紀(jì)70年代初興起于美國的學(xué)習(xí)模式，由2-6學(xué)生組成小組，以協(xié)作互助的方式共同完成小組學(xué)習(xí)目標(biāo)，促進(jìn)每個(gè)人學(xué)習(xí)水平，提高整體成績。20世紀(jì)80年代末90年代初開始，我國也出現(xiàn)了合作學(xué)習(xí)的研究與實(shí)驗(yàn)，本文將結(jié)對編程方法與合作學(xué)習(xí)和教育學(xué)理念結(jié)合，提出支持兩人結(jié)對的合作學(xué)習(xí)方法，即結(jié)對學(xué)習(xí)方法，并對影響結(jié)對學(xué)習(xí)的理論方法和影響因素進(jìn)行了深入分析。

2結(jié)對學(xué)習(xí)

結(jié)對編程很大程度上提高了編程的效率及質(zhì)量，是一種較好的實(shí)踐模式。合作學(xué)習(xí)也利用了互助的理念，但合作學(xué)習(xí)一般人數(shù)較多，規(guī)模較大，可能產(chǎn)生的最大問題是不能保證所有人都很好地參與進(jìn)來，在限定時(shí)間內(nèi)每個(gè)人機(jī)會相應(yīng)減少。此外，組員多也會導(dǎo)致互動(dòng)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，必然提高了對合作技能的要求。

而結(jié)對編程是一種兩人合作的學(xué)習(xí)模式，發(fā)揮雙方的長處，通過溝通交流高效率的完成結(jié)對工作。其中一方結(jié)對者稱為駕駛者（dfiver），負(fù)責(zé)編寫代碼，另一方稱為導(dǎo)航員（Naviga-tor），負(fù)責(zé)查看對方的代碼，指出不對之處，并與之討論，提出改進(jìn)意見，雙方定期交換角色，以充分發(fā)揮雙方的優(yōu)勢。結(jié)對雙方在合作編程的同時(shí)，知識交流也是一個(gè)重要的收獲，雙方通過合作相互討論，進(jìn)行知識交換，從而相互學(xué)習(xí)對方的長處。所以我們認(rèn)為兩人結(jié)對是效率較高的合作單元，我們稱之為結(jié)對學(xué)習(xí)。結(jié)對學(xué)習(xí)是基于結(jié)對編程及合作學(xué)習(xí)理念，結(jié)對過程也是一種知識的傳播，達(dá)到共同學(xué)習(xí)的目的。

美國心理學(xué)家奧蘇貝爾根據(jù)對學(xué)業(yè)成績的實(shí)際影響將學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)分為認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力、自我提高內(nèi)驅(qū)力和附屬內(nèi)驅(qū)力三類。同時(shí)，美國心理學(xué)家耶基斯和多德森研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)機(jī)在適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度時(shí)，有最佳的工作效率；動(dòng)機(jī)強(qiáng)度過低或者超過頂峰時(shí)，參與活動(dòng)的積極性較低。因此，對于領(lǐng)導(dǎo)者，在安排結(jié)對學(xué)習(xí)小組任務(wù)時(shí)，盡量以任務(wù)為目標(biāo)，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整不同的學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，對不同小組進(jìn)行分層任務(wù)的安排，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的小組，可適當(dāng)增加任務(wù)的難度；相對較差的，可以適當(dāng)減輕任務(wù)難度，提高小組的積極性。

博弈論中合作與非合作博弈、重復(fù)博弈等理論對結(jié)對學(xué)習(xí)也有指導(dǎo)意義。結(jié)對編程主要是在軟件開發(fā)、項(xiàng)目實(shí)施中的運(yùn)用，是一種合作博弈，注重最終收益的分配。結(jié)對學(xué)習(xí)則更多的注重兩者知識掌握的情況，注重過程中策略的選擇。結(jié)對編程和結(jié)對學(xué)習(xí)的博弈也可以看做是一種重復(fù)博弈，為了減少一些不必要的摩擦，可以從規(guī)則出發(fā)，引導(dǎo)結(jié)對的兩人自覺朝著合作共贏的方向努力。教師可以在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行結(jié)對的時(shí)候進(jìn)行教育，強(qiáng)調(diào)兩人間關(guān)系的建設(shè)，應(yīng)對問題的處理方法等，企業(yè)中也可以針對員工進(jìn)行結(jié)對培訓(xùn)。

3結(jié)對學(xué)習(xí)方法與實(shí)踐

3.1結(jié)對方法

為了讓結(jié)對人員更有歸屬感，參與和交流的機(jī)會，我們采用兩人一結(jié)對小組，四人一大組的模式，簡化合作結(jié)構(gòu)。

1）兩人搭檔組合策略

兩人進(jìn)行高效的搭檔組合通常依據(jù)性格、性別以及能力程度的組合策略。不同的性格和性別組合可能產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)效果，而根據(jù)技能水平高低，將學(xué)生分為高級、中級和低級三個(gè)級別，不同能力的同學(xué)在結(jié)對的過程中能得到不同的收獲。

2）四人大組組合策略

兩人結(jié)對學(xué)習(xí)可能導(dǎo)致組內(nèi)異質(zhì)性較低，難以產(chǎn)生好的思維與想法。所以，借鑒合作學(xué)習(xí)理論，將兩個(gè)結(jié)對小組組成一個(gè)四人大組，增加交流途徑。四人組隊(duì)可以有組長組隊(duì)法、社會關(guān)系法和隨機(jī)組隊(duì)法。其中，常用的組長組隊(duì)法是由較專業(yè)的成員擔(dān)當(dāng)組長，按照能力選配組員，高能力搭配低能力。

3）關(guān)系建設(shè)策略

結(jié)對小組形成以后，搭檔之間的相互關(guān)系需要建設(shè)，從而便于后期的合作。這是成功的結(jié)對合作必不可少的環(huán)節(jié)，要通過關(guān)系建設(shè)讓組員感到被了解和接納。

小組組建后，首先要相互熟悉，兩人可以先從各自的喜好等方面進(jìn)行簡單的交流，之后就需要從“我”過渡到“我們”。同時(shí)，組建小組后需要讓小組成員認(rèn)識到彼此之間的差異，并且尊重這種差異，兩人可以先通過共同解決一些問題等來為后面的合作做好準(zhǔn)備。最后，可以通過一些小游戲來加強(qiáng)隊(duì)員之間的相互信任并且加深默契。

4）實(shí)施方法

結(jié)對學(xué)習(xí)首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)合適的環(huán)境，在一個(gè)好的氛圍中進(jìn)行，學(xué)習(xí)習(xí)慣的非常重要，要學(xué)會傾聽與表達(dá)。結(jié)對的過程中有很多方法可以運(yùn)用。輪流說、同伴輔導(dǎo)、思維鏈、辯論法、頭腦風(fēng)暴等幾種不同的方法均有不同的交流效果。我們在結(jié)對實(shí)驗(yàn)中一般不限制討論的方式，但是輪流說和同伴輔導(dǎo)是比較常用且實(shí)用的。輪流說的形式主要是結(jié)對的兩人或者四人小組成員先獨(dú)立思考，然后輪流進(jìn)行闡述等，搭檔進(jìn)行補(bǔ)充。而同伴輔導(dǎo)則是先由輔導(dǎo)者示范，被輔導(dǎo)者嘗試，在出錯(cuò)時(shí)輔導(dǎo)者指出，讓被輔導(dǎo)者先自己嘗試糾錯(cuò)，不行的話輔導(dǎo)者糾錯(cuò)，反復(fù)進(jìn)行這一過程。

3.2結(jié)對學(xué)習(xí)過程

結(jié)對學(xué)習(xí)實(shí)踐的主要過程主要分為性格問卷測試、能力程度測試、學(xué)生分組、隨堂測試、數(shù)據(jù)收集與分析等五個(gè)步驟。每個(gè)步驟的詳細(xì)過程如圖1所示。

由于影響結(jié)對的因素眾說紛紜，在實(shí)驗(yàn)中我們可以先檢測知識背景和性別兩個(gè)影響因素，所以排除這兩個(gè)影響因素不做測試。在實(shí)驗(yàn)的第一和第二階段，我們先對學(xué)生的性格和能力進(jìn)行了測試和分類。之后，在實(shí)驗(yàn)的學(xué)生分組階段，我們依據(jù)性格、性別、能力程度和各小組的人數(shù)進(jìn)行了不同的組合，這樣能夠進(jìn)行有效的對照試驗(yàn)。例如，我們在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)性格測試的結(jié)果，把學(xué)生按照開朗型-開朗型，開朗型-內(nèi)向型，開朗型-中立型等進(jìn)行不同形式的組合；根據(jù)性別又可以把學(xué)生分為男生-男生，男生-女生，女生-女生這三種組合形式。接著，在隨堂測試階段，我們會發(fā)放相同的試題，各小組分別完成之后進(jìn)行測試評分。最后在數(shù)據(jù)收集與分析階段，我們把各種組合形式得到的測試結(jié)果進(jìn)行分析，判斷哪一種組合形式能夠使得結(jié)對學(xué)習(xí)更加高效，以此供讀者參考和借鑒。

3.3結(jié)對學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)

在實(shí)踐中，往往很難評價(jià)各種組合方式的優(yōu)劣，于是我們從結(jié)對過程和結(jié)對考核結(jié)果兩方面制定了一套結(jié)對評價(jià)機(jī)制。對于結(jié)對過程（如成員間是否進(jìn)行有效溝通、團(tuán)隊(duì)中各成員是否獲得一定程度的進(jìn)步等）我們主要通過記錄員實(shí)時(shí)記錄各組交流情況，并且給予實(shí)際打分來進(jìn)行評價(jià)；而結(jié)對考核結(jié)果這部分我們主要通過代碼測試的正確率來進(jìn)行評價(jià)。

我們利用如今國內(nèi)外很流行的Xpairtise工具來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，XPairtise插件是一個(gè)開源項(xiàng)目，提供共享編輯、項(xiàng)目同步、共享程序、測試執(zhí)行、用戶管理、內(nèi)嵌對話交流和共享白板等功能。程序員通過這個(gè)平臺可以實(shí)現(xiàn)異地的結(jié)對編程，我們選取實(shí)驗(yàn)人進(jìn)行兩兩配對進(jìn)行異地編程實(shí)驗(yàn)。

我們在南京師范大學(xué)和南師附校的Java編程社團(tuán)進(jìn)行三次了以上實(shí)驗(yàn)，每次學(xué)生需完成8道編程題，每次練習(xí)的難度逐漸提升，這樣我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果才能既準(zhǔn)確又能分析出學(xué)生在結(jié)對過程中有沒有獲得實(shí)際進(jìn)步。表1是測試獲取的一些數(shù)據(jù)。

4結(jié)果分析

我們結(jié)合測試分組后得到了不同組合的平均正確率，按照不同性格、性別、能力程度、小組人數(shù)分組后隨堂測試的正確率。圖2～圖5反映了不同組合形式的結(jié)果分析。

不同性格隨意組合的情況，如圖2所示，開朗-中立型、內(nèi)向-中立型以及中立-中立型三種形式正確率最高，而內(nèi)向-內(nèi)向這種組合形式的效果最差。在實(shí)驗(yàn)過程中我們通過XPair-tise插件中的交流記錄也發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)內(nèi)向型的人在一起溝通效果普遍不好，而開朗-開朗這種組合形式也有可能導(dǎo)致兩個(gè)學(xué)生過度交流而不專心思考，效果也不佳。

不同性格組合的情況如圖3所示，每種組合的正確率出入不大，最高與最低僅相差5個(gè)百分點(diǎn)，其中平均正確率最高的組合為男-女組合，而男-男組合的效率和學(xué)習(xí)積極性也較低。主要原因也是由于男生和女生思維方式上有一些不同，在學(xué)習(xí)方面能夠相互補(bǔ)充，另外，部分學(xué)生也表示與異性合作能在一定程度上提高他們的學(xué)習(xí)積極性。

不同能力程度組合的情況如圖4所示，這種組合形式上處于高級的學(xué)生確實(shí)在測驗(yàn)中有一些優(yōu)勢，測試的正確率也基本按照高級到低級遞減。但是，從XPairtise插件記錄的實(shí)驗(yàn)過程來看，初級和部分中級學(xué)生對于學(xué)習(xí)的熱情很高，特別是在高級學(xué)生的指導(dǎo)下進(jìn)步很大，所以在組合時(shí)由一個(gè)相對高級的學(xué)生帶領(lǐng)一個(gè)相對低級學(xué)生的形式效果最好。

從不同小組的人數(shù)劃分效果來看，如圖5所示，兩人結(jié)對小組一四人大組的形式最好，而單獨(dú)一人分組的學(xué)習(xí)效果最差。我們通過XPairtise插件中的交流記錄發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，兩人結(jié)對小組工作時(shí)效率最高，而兩人小組再組合成四人小組在通過XPairtise插件討論時(shí)往往能發(fā)現(xiàn)新的問題，在原來的能力上又會有一些提升，所以這種形式的效果是最好的。

5結(jié)束語

本文提出了結(jié)對學(xué)習(xí)的概念，并通過XPairtise插件進(jìn)行了編程的分布式結(jié)對學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們設(shè)想其他內(nèi)容的結(jié)對學(xué)習(xí)也能夠進(jìn)行分布式的運(yùn)用。如今office已經(jīng)支持協(xié)同編輯文檔，可以通過共享工作簿實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)編輯文檔，提高工作效率。通過這樣的功能，也能夠幫助人們進(jìn)行office的在線結(jié)對學(xué)習(xí)，在更多的計(jì)算機(jī)軟件中也可以開發(fā)類似功能插件，幫助人們進(jìn)行軟件的學(xué)習(xí)。在其他方面的學(xué)習(xí)中，通過集成屏幕共享，語音、會話及防干擾功能的系統(tǒng)，進(jìn)行在線學(xué)習(xí)也不失為一種很好的方法，如一些在線學(xué)習(xí)平臺中，可以加入結(jié)對學(xué)習(xí)室的功能，針對網(wǎng)絡(luò)課程等進(jìn)行探究。