體現(xiàn)“兩性一度”的計算機類服務學習課程設(shè)計與實踐

戴開宇，洪 瀏，徐 珂

（1.復旦大學 計算機科學與技術(shù)學院；2.復旦大學 社會發(fā)展與公共政策學院，上海 200433）

0 引言

服務學習（Service-Learning）是將學術(shù)知識與社區(qū)志愿服務合二為一的體驗式教學方法［1］，在國內(nèi)屬于較為新型的教學方式，也是復旦大學正在重點建設(shè)的一類課程。這類課程包括課堂的理論知識學習和走進社區(qū)的社會服務實踐，通過反思、督學等具有特色的教學活動進行教學設(shè)計，不僅要讓學生掌握課程知識和技能，還應該重視培養(yǎng)學生的重要素養(yǎng)和引領(lǐng)正確的價值觀，以此較好地體現(xiàn)知行合一的體驗式學習理念，最終達成全人教育的目標。此外，課程社會服務實踐環(huán)節(jié)也起到大學所肩負的服務社會的責任。

服務學習課程的建設(shè)目標與目前大力倡導的“兩性一度”的課程教學質(zhì)量目標高度吻合。“兩性一度”指課程教學應具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。具體的，高階性指知識能力素質(zhì)的有機融合，培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和高階思維；創(chuàng)新性要求課程內(nèi)容具有前沿性和時代性，教學形式應體現(xiàn)先進性與互動性，學習結(jié)果具有探究性和個性化；挑戰(zhàn)度指課程具有一定難度，強調(diào)教與學主體雙方對課程均存在適當?shù)耐度攵龋?］。然而，計算機專業(yè)的服務學習類課程要實現(xiàn)“兩性一度”，將面臨與社會學等專業(yè)不同的情況，具有一定的難度。

（1）高階性。計算機類課程與社會學系等社會人文專業(yè)的不同之處在于，專業(yè)知識并未包含社會服務的相關(guān)內(nèi)容。如何使實踐和理論知識緊密結(jié)合、保持一致，并在實踐中既重視培養(yǎng)學生的社會責任感和服務意識，又注重提升學生的專業(yè)能力，培養(yǎng)其解決復雜問題的能力，是課程設(shè)計的重難點。此外，作為一門計算機類服務學習課程，如何進行課程設(shè)計以體現(xiàn)立德樹人的根本目標，需要深刻理解計算思維和信息素養(yǎng)中蘊含的人文精神和思政元素，結(jié)合具體服務實踐培養(yǎng)學生知識、能力和價值觀3個方面的綜合素養(yǎng)，并通過社會服務向社會傳遞。

（2）創(chuàng)新性。課程面向全校各專業(yè)，由于學生計算機基礎(chǔ)、選課目的、服務意向可能均不一致，學習計算機知識本身也需要一定周期，特別是互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實等前沿技術(shù)的學習周期更長。如何讓基礎(chǔ)薄弱的學生進行有效的服務實踐，需采用先進的教學理念和教學形式體現(xiàn)個性化的學習效果和創(chuàng)新性的課程設(shè)計。

（3）挑戰(zhàn)度。由于計算機類課程內(nèi)容十分豐富，針對不同服務點實現(xiàn)具有相當復雜度的現(xiàn)實問題求解，既要包含專業(yè)問題，還要涉及各種溝通、團隊協(xié)作等能力和素養(yǎng)要求，但選課學生大部分為非計算機專業(yè)本科生，因此教學具有較大的挑戰(zhàn)度。

為此，本文通過確定知識、能力和價值觀層面的學習目標，采用“逆向設(shè)計”原則制定學習評測，設(shè)計結(jié)合專業(yè)知識學習和服務實踐環(huán)節(jié)的學習活動，體現(xiàn)符合“一致性建構(gòu)”的教學設(shè)計來解決上述問題。

1 相關(guān)工作

1990年，美國政府首先提出服務學習，關(guān)于將其應用于課程體系和教學方法設(shè)計領(lǐng)域的研究，學者們從不同維度分析了服務學習的理論基礎(chǔ)和必備要素。Kolb［3］提出“經(jīng)歷—觀察—反思—應用”體驗式學習周期模型。Bringle等［4］較早提出服務學習課程設(shè)計關(guān)乎學生督導與評價、課程評估與研究、社區(qū)伙伴關(guān)系、反思技巧等知識和技術(shù)。Howard［5］與同事具體描述了課程設(shè)計的概念性問題、困難與應對措施，研究出一系列服務學習課堂的教學策略，評價學生作業(yè)和課程的操作方案和教學工具。

國內(nèi)在課程設(shè)計方面，向榮、董欣梅和彭華民等論述最為翔實。向榮等［6］以公民教育為立足點，介紹了包含籌備、實施、反思、慶賀、評估5個階段的服務學習課程模式。彭華民［7］在青年志愿服務的背景下，從一門兒童婦女保護課程出發(fā)，分析服務學習課程的結(jié)構(gòu)要素，強調(diào)因地制宜地選擇這些要素來構(gòu)建合適、貼切的課程實施方案。洪瀏等［8］基于設(shè)計思維提出一個服務學習課程設(shè)計的框架，指出基于設(shè)計思維的理論與實踐開展服務學習課程設(shè)計離不開理解主體、目標、過程、工具與價值五大維度。

在采用服務學習的具體課程設(shè)計方面，國外在語言學、統(tǒng)計學、STEM和工程方面存在一些研究［9-12］，國內(nèi)在公共關(guān)系、服裝設(shè)計、積極心理學和STEM教育方面存在一些研究與實踐［13-16］。整體而言，這類課程設(shè)計均以體驗式學習周期為藍本，著重描述課程做了什么，但并不詳細論述課程設(shè)計的過程和思路，與計算機相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)計文獻就更少。

本文在檢索到的相關(guān)文獻中發(fā)現(xiàn)，Sanderson等［17］通過文獻檢索和綜述分析服務學習與計算機學科結(jié)合的案例偏少，列出的服務類型基本為開發(fā)與教學培訓，但還是給出了一些現(xiàn)有資源，并強調(diào)計算機學科中采用服務學習的教學形式非常關(guān)鍵。Schahczenski等［18］指出服務學習這種體驗式學習對計算機學科的學習者、教師及工業(yè)界大有裨益，并分析在服務學習的項目合作中，相較于與工業(yè)界合作，學校與非營利性機構(gòu)之間的合作具有更好的共同目標，有利于相互合作，提出需要更多機構(gòu)提供支持以保障合作順利開展。Jamieson［19］通過一個專題圍繞普渡大學從1995年開始的EPICS（The Engineering Projects in Community Service）項目，討論如何解決服務學習的學分設(shè)置、服務項目周期如何與課程時間匹配、如何進行服務評價等問題，簡要記錄了學校教師、學生、社區(qū)代表等各層面講者的觀點。其中，普渡大學的講者介紹EPICS旨在通過教師和工業(yè)界顧問的指導，將學校跨學科的學生團隊與社區(qū)進行聯(lián)系并提供服務，其他講者圍繞基于EPICS在計算機學科服務學習所遇的各種機遇和挑戰(zhàn)進行討論。Sanderson等［20］介紹了西南密蘇里州立大學計算機科學系計算機中的服務學習（Service Learning in Computer Science）課程，采用了與常規(guī)課程軟件工程配套一個學時的服務學習課程方式，還介紹了學校、院系對服務學習課程的配套支持、項目選擇和準備、服務評價等方面。

針對國內(nèi)計算機相關(guān)課程中服務學習策略應用的調(diào)研，本文以“服務學習”為關(guān)鍵詞，在知網(wǎng)、維普、萬方3個中文數(shù)據(jù)檢索1980-2022年間發(fā)表的論文，并以標題、關(guān)鍵詞、摘要等作為檢索范圍，采用“計算機”“信息技術(shù)”“信息”“軟件”“網(wǎng)絡”“數(shù)字媒體”等詞匯進行檢索。搜索結(jié)果表明，與計算機相關(guān)專業(yè)服務學習課程建設(shè)的論文很少，大多數(shù)文章均在計算機學科相關(guān)教學領(lǐng)域內(nèi)介紹服務學習概念，探討應用服務學習方法，但并未落在實踐。在僅有的3篇文章中，從開設(shè)情況而言，1門由本科院校開設(shè)，2門由?？圃盒ｉ_設(shè)。其中，本科院校課程相對規(guī)范，但服務具有一定的商業(yè)性質(zhì)［21］；?？圃盒５?門課程中，1門介紹計算機網(wǎng)絡技術(shù)課程，課程描述和服務學習的融合度較差［22］，另一門介紹了所在院校計算機專業(yè)一次較為松散的服務學習實踐［23］。總體而言，現(xiàn)有計算機類服務學習課程報告數(shù)量少且質(zhì)量不高，這3門計算機類課程無法稱為嚴格意義上的服務學習課程，但至少在在計算機類專業(yè)教學中對服務學習進行了嘗試。

從服務情況而言，計算機類課程充分運用計算機專業(yè)技術(shù)為服務對象提供服務。服務對象以社區(qū)居民、轄區(qū)商家為主，服務內(nèi)容包括專業(yè)知識咨詢、計算機組裝與維護、家庭網(wǎng)絡安裝與維護、商業(yè)軟件開發(fā)等。服務基本屬于義務無償性質(zhì)，但仍有部分服務因收取一定的酬金而被定義為商業(yè)性質(zhì)。從服務效果而言，服務學習教學模式或理念元素的運用提高了學生的理論成績與實踐技能，增強了學生的學習主動性和積極性，并在走進社區(qū)的過程中提升了學生的社會責任感和公民意識。計算機網(wǎng)絡技術(shù)課程的數(shù)據(jù)表明，學生在學習興趣、主動性及對學習目的的理解方面認可度較高，70%的學生認為該課程能提供自身對知識的掌握能力、自主學習能力、分析和解決問題能力、溝通協(xié)調(diào)能力［22］。

綜上所述，目前在與高校計算機專業(yè)相關(guān)的通識類型課程中采用服務學習的相關(guān)研究和實踐較少，已有服務學習課程設(shè)計中并未詳細給出教學設(shè)計方案，尤其針對不同專業(yè)選課學生尚未體現(xiàn)出個性化的服務學習課程設(shè)計。為此，本文將以計算機類服務學習課程計算思維與信息素養(yǎng)為例，從學習目標、課程內(nèi)容、學習活動和方法、學習評測等教學設(shè)計中最重要的方面，闡述如何進行課程設(shè)計和實踐，從而解決上述難點問題，成功在計算機類服務學習課程中實現(xiàn)“兩性一度”的課程建設(shè)，以體現(xiàn)一致性建構(gòu)的教學設(shè)計原則。

2 學習目標與課程內(nèi)容設(shè)計

計算思維與信息素養(yǎng)是一門服務學習課程，屬于通識教育選修課程，也是復旦大學開設(shè)的第一批理工科類服務學習課程，復旦大學各專業(yè)本科生均可選修。因此，該課程的設(shè)計對同類課程具有較好的借鑒意義。

課程設(shè)計最重要的3部分為學習目標、學習活動、學習評測設(shè)計。由澳大利亞教育心理學家約翰·比格斯（John Biggs）提出的“一致性建構(gòu)”原則可較好地指導卓有成效的教學設(shè)計［3］。其中，學習目標尤為重要，教師應結(jié)合學習目標設(shè)計相應的學習活動與學習評測，體現(xiàn)一致性，并在其中體現(xiàn)以學為中心，通過以上設(shè)計促使學生主動建構(gòu)知識，實現(xiàn)高質(zhì)量、深層次學習。本文遵循以成果為導向（Outcome based education，OBE）的教學設(shè)計［4］確定課程學習目標，并結(jié)合課程目標設(shè)計課程內(nèi)容。

2.1 學習目標設(shè)定

從學校層面，復旦大學強調(diào)培養(yǎng)具有國家意識、人文情懷、科學精神、專業(yè)素養(yǎng)、國際視野的人才；復旦大學計算機科學與技術(shù)學院學院層面，在遵循學校人才培養(yǎng)目標的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學生德智體美勞全面發(fā)展，使學生具有良好的綜合素質(zhì)、道德修養(yǎng)和創(chuàng)新能力，成為具有國際競爭力的高層次軟件人才；專業(yè)方面，重視培養(yǎng)學生扎實的計算機專業(yè)基礎(chǔ)、分析與設(shè)計實際軟件系統(tǒng)的能力，具備熟練使用各類主流軟件技術(shù)解決實際問題的能力和控制軟件質(zhì)量的能力。在遵循復旦大學和學院人才培養(yǎng)的目標基礎(chǔ)上，結(jié)合課程性質(zhì)、開設(shè)背景等基本情況制定計算思維與信息素養(yǎng)課程的學習目標。

計算思維與信息素養(yǎng)學習目標的設(shè)定借鑒了美國心理學家、教育家本杰明·布魯姆（Benjamin Bloom）、勞倫·安德森（Lorin Anderson）等人修改完善的《布魯姆認知領(lǐng)域?qū)W習分類（修訂版）》［5］，包括了記憶、理解、應用、分析、評價、創(chuàng)造6類層次，后3類屬于高階認知水平，更能激發(fā)學生學習興趣，促進其主動構(gòu)建知識。此外，還參考了迪·芬克提出的有意義學習分類法［6］，將學習分類為核心知識、學以致用、觸類旁通、人性維度、志趣情懷、學會學習。其中，人性維度又分為了解自己和了解他人；志趣情懷的含義為通過學習影響和改變自身和他人在實際生活中的態(tài)度、言行和價值觀念。

上述方法均與服務學習的育人目標密切相關(guān)，本文參照加入情感價值方面的學習目標，從服務學習課程特點出發(fā)，結(jié)合課堂專業(yè)知識學習與服務社區(qū)實踐，確定課程在知識、能力和價值觀3個層面的學習目標。

（1）知識。能闡述計算思維的概念及核心特征；能運用計算思維核心要素分析具體計算實例；能解釋、分析前沿計算，例如互聯(lián)網(wǎng)計算、虛擬現(xiàn)實和人工智能等技術(shù)中體現(xiàn)的計算思維能闡述信息素養(yǎng)的概念與內(nèi)涵。

（2）能力。能通過團隊合作，應用課堂所學知識及自主學習的擴展內(nèi)容面向社區(qū)需求，進行服務項目策劃、設(shè)計、實施等，以體現(xiàn)學生解決復雜問題的工程素養(yǎng)；具備一定的信息意識和獲取、甄別、推廣信息的能力；能完成項目總結(jié)、分享和反思，以體現(xiàn)學生團隊協(xié)作、交流表達、批判性思維、創(chuàng)新等核心素養(yǎng)。

（3）價值觀。通過服務社區(qū)實踐與反思活動提升學生的社會責任感及公民意識，增強自我認知和同理心，引導其追求真善美，實現(xiàn)富有目標的人生價值，促進學生全面發(fā)展。

2.2 課程內(nèi)容組織

本文圍繞課程主旨和學習目標設(shè)計了課程內(nèi)容，如圖1所示，主要分為以下三大部分：

Fig.1 Course content organization圖1 課程內(nèi)容組織

（1）課程概述。向?qū)W生明確服務學習與通識教育的內(nèi)涵，介紹混合式教學、項目式教學等課程教學方法。課程設(shè)計了4個不同特色的服務點，鼓勵學生根據(jù)自身專業(yè)基礎(chǔ)與服務意向自主選擇，體現(xiàn)了項目式教學設(shè)計黃金原則中給予學生選擇權(quán)這一原則，并且個性化設(shè)計也體現(xiàn)了“兩性一度”的創(chuàng)新性。

（2）課程核心內(nèi)容。圍繞計算思維與信息素養(yǎng)主題，將具體內(nèi)容設(shè)計為計算與可計算性、圖靈機與馮諾依曼體系、計算思維概述、信息與信息素養(yǎng)概述、程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述、算法概述等部分?；緡@計算模型的模型層、算法層、實現(xiàn)層開展，這些內(nèi)容也將輻射到計算機學科的核心課程。

（3）前沿計算概述。選擇互聯(lián)網(wǎng)、人工智能，虛擬現(xiàn)實3個兼具流行性、前沿性的方向進行介紹，作為計算思維在實際應用中的綜合案例。前沿計算內(nèi)容自身體現(xiàn)了新工科的內(nèi)涵和創(chuàng)新性。在前沿計算介紹過程中，將人文精神融入通專結(jié)合的教學理念，體現(xiàn)了綜合知識、能力和素質(zhì)的高階性。此外，將前沿計算融入相關(guān)學術(shù)內(nèi)容后，對選課學生具有一定的深度和難度，體現(xiàn)了挑戰(zhàn)度。

3 學習評測設(shè)計

根據(jù)格蘭特·威金斯等提出的“逆向設(shè)計”課程設(shè)計方式［7］，采用“以終為始”即從學習結(jié)果開始逆向思考進行課程設(shè)計，根據(jù)學習目標制定學習評測方式，進而設(shè)計相應的學習活動。因此，計算機類服務學習課程應遵循“逆向設(shè)計”方式，針對上述確定的學習目標設(shè)計包含課堂專業(yè)知識學習、服務實踐環(huán)節(jié)考核及線上線下學習情況評價的學習評測量表（見表1）。在評測環(huán)節(jié)，從服務參與、服務效果、服務總結(jié)、反思報告等方面，反映出對學生價值觀的評測，從而實現(xiàn)了“兩性一度”的全面學習評測。

Table 1 Course evaluation scale表1 課程評測量表

4 學習活動設(shè)計

針對課程目標，基于“逆向設(shè)計”原則和上述確定的目標與評測方法來設(shè)計學習活動，包括課內(nèi)專業(yè)知識學習和課外服務實踐，如圖2所示。由此可見，16周的教學周中平均有1節(jié)理論知識講解，1節(jié)課督導活動進行服務設(shè)計、服務實施準備和相關(guān)能力提升與服務反思。并且，課外服務實踐不少于20個學時，在此環(huán)節(jié)中設(shè)計了體現(xiàn)專業(yè)知識高階學習要求的服務實踐內(nèi)容，建設(shè)了不同特色的多元化實踐基地，可供不同專業(yè)背景和計算機基礎(chǔ)的學生自主選擇，充分體現(xiàn)了設(shè)計的創(chuàng)新性。

Fig.2 Design of course learning activities圖2 課程學習活動設(shè)計

4.1 上海市浦東新區(qū)關(guān)興教育培訓中心

該中心是一所關(guān)心、幫助學習困難學生，糾正不良行為偏差，鼓勵學生努力上進，為學生恢復正常生活，重返校園創(chuàng)造條件的教育單位。就讀青少年大多有網(wǎng)癮、拒絕上學等學習困難的情況，服務學習課程可充分利用這些網(wǎng)癮青少年對計算機的興趣，通過計算思維與編程轉(zhuǎn)移注意力，既幫助他們戒除網(wǎng)癮，又能了解學習計算機知識。此外，服務過程中通過關(guān)懷與交流，提升他們的自信心。

4.2 復旦二附小和附小教師共同建設(shè)信息素養(yǎng)課外活動小組

該小組的服務對象主要為小學二、三年級學生，通過Scratch可視化的簡單編程等方式培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)。在教學過程中需注意學齡期（6～12歲）兒童的心理特征，根據(jù)埃里克森的人格發(fā)展理論［8］，該階段兒童主要面臨的問題是勤奮對自卑的沖突，因此應注意引導他們獲得勤奮感，建立自信心。

4.3 同濟大學城市規(guī)劃學院景觀學系

通過數(shù)據(jù)分析、深度學習等人工智能、虛擬現(xiàn)實等計算機技術(shù)在景觀中的應用，以項目式教學促進學科交融，培養(yǎng)學生跨學科思維，促進了知行合一的學習。

4.4 復旦大學計算機科普實踐工作站服務點

該服務點既接待來訪的中學生團體等組織，也會參加“楊浦科技節(jié)”之類的展覽。志愿者既能科普計算機知識，還能參加設(shè)計科普主題與展示作品，充分體現(xiàn)了對學生溝通表達能力及創(chuàng)新性的重視。

針對不同專業(yè)、計算機基礎(chǔ)和服務意向的選課學生，課程鼓勵其選擇一個符合自身發(fā)展需求的服務點實現(xiàn)高階學習，從而滿足個性化學習需求。計算機基礎(chǔ)較為薄弱的可考慮學習周期較短、專業(yè)技術(shù)難度偏低的服務點，例如在復旦二附小服務點講授難度較低的Scratch，可通過“教中學”的方式體現(xiàn)對課程核心內(nèi)容的高階學習。

此外，通過拼圖式學習法［9］，使各小組成員實現(xiàn)角色互補，不同小組中同一角色的學生可相互學習、策劃服務內(nèi)容，將學生自主創(chuàng)作的學習資源參與共建課程，服務團隊制作的學習資源也可相互共享，這都體現(xiàn)了“創(chuàng)造知識”的高階學習和以學為中心、學習共同體等理念。課程還建設(shè)了支持混合式教學的在線課程，自主研發(fā)了支持協(xié)同學習的仿真學習平臺，支持線上自主學習，以充分提升學生學習效果。

5 結(jié)語

本文探索總結(jié)了計算機類服務學習課程能較好地結(jié)合課堂理論學習與實踐，體現(xiàn)“兩性一度”的課程建設(shè)，并建設(shè)了相應實踐基地：①利用理工科課程知識進行弱勢群體的相關(guān)社會服務，例如利用科技養(yǎng)老、VR技術(shù)幫助幽閉癥患者等，對應的實踐基地為浦東關(guān)興關(guān)懷中心；②根據(jù)學習金字塔理論，通過講授實現(xiàn)“教中學”學習的費曼學習法是最高效的學習方式，對應的實踐基地為復旦附小信息素養(yǎng)課外活動小組；③跨學科合作項目式學習屬于一種知識創(chuàng)造的創(chuàng)新性學習，對應的實踐基地為同濟大學景觀學系；④作為志愿者既要普及、推廣計算思維與信息素養(yǎng)，還可針對性地設(shè)計、實現(xiàn)相關(guān)展示作品，體現(xiàn)知識創(chuàng)造和“教中學”的高階學習，對應的實踐基地為復旦大學計算機科普實踐工作站。

“兩性一度”的教學設(shè)計取得了較好的教學效果，使選課學生受益匪淺。學生有來自軟件工程、信息安全等計算機相關(guān)專業(yè)，也有來自國際政治、金融學、藥學等非計算機專業(yè)。從學生反思報告與課程評價可見，學生在專業(yè)知識學習、能力提升、人格與價值觀教育方面受益匪淺，深受學生歡迎。例如，2019年12月復旦大學教務處官方微信公眾號選登了本課程某學生的投稿——印象最深的課程，提到在課上選擇與同濟大學學生一起探索虛擬現(xiàn)實設(shè)計景觀，第一次感受到跨學科交叉的魅力，思維模式的相互碰撞和啟發(fā)與能力互補能發(fā)揮1+1＞2的驚喜，課程本身顛覆傳統(tǒng)，從多方面培養(yǎng)學生素質(zhì)。從被服務的社區(qū)反饋可知，服務實踐也得到了4個實踐基地的一致好評，服務效果較好。

與此同時，教改也取得了許多成果。2018年獲得中國高校計算機教育MOOC聯(lián)盟優(yōu)秀案例獎；2019年課程參與復旦大學“復旦行知·服務，學習”課程體系教學成果展；2019年獲得上海高校大學計算機課程建設(shè)項目立項并已順利結(jié)項；2020年獲得復旦大學2020年特色在線課程建設(shè)項目立項及上海市重點建設(shè)課程立項；2021年獲評復旦大學思政標桿課程。此外，基于本課程教改實踐的課程——面向“兩性一度”的計算機類服務學習課程的教學創(chuàng)新與實踐，獲得2021年上海計算機學會教學成果三等獎。

下一步，將在課程建設(shè)方面計劃與其他服務課程合作，例如開設(shè)以科技養(yǎng)老為主題的社會學系服務課程，以拓展服務范圍。通過優(yōu)勢互補，讓學生更好的實現(xiàn)跨學科專業(yè)知識學習與社會服務實踐，進一步體現(xiàn)“兩性一度”的學習的優(yōu)勢，從而更好的服務社會。