基于半开源开发模式的创新感知沙盘教育研究

  曹 冶¹ ， 徐圣兵² ， 韦塬瀚³  

（1.广东工业大学  管理学院，广东 广州，510520；2.广东工业大学  应用数学学院，广东 广州，510520；3.广东工业大学  应用数学学院，广东 广州，510520）

[摘   要]“创新创业”双创型人才的培养和教育方式的革新是高校在时代驱动下的新任务。在教育方式中，沙盘教育以其体验式特点为高校适用，但创新感知设计仍有缺失。针对创新体验不足的问题，本文将依托饮料瓶回收箱开展半开源开发模式下的创新感知教学研究，站在学生创新体验的核心角度，设计创新实训教育沙盘，收集学生的创新体验反馈并引导创新设计与实践，打造一个创新主导的沙盘体验课堂。

[关键词]创新感知；半开源开发；教育沙盘；饮料瓶回收

[基金项目]2021年广东工业大学教务处发布《面向塑料瓶回收-饮料销售一体机教学沙盘的教育模式研究》，编号53。

[作者简介]曹冶，（2001-），女，安徽安庆，广东工业大学管理学院，学士；研究方向：大数据，教育心理学；徐圣兵，（1974-），男，湖南慈利，广东工业大学应用数学学院，博士,讲师；研究方向：数据挖掘 , 机器学习  ；韦塬瀚，（2000），男，广东肇庆，广东工业大学应用数学学院，学士，研究方向：计算机软件及计算机应用，数学。

[中图分类号]G   [文献标识码] A     

0 引言

2015年李克强在青年创新人才座谈会强调：“着力培育更多高层次青年人才，实施创新驱动、促进双创发展^[1]。”同年，国务院办公厅关于深化高等学校第39卷创新创业教育改革下发实施意见(国办发〔2015〕36号)提出要以创新人才培养机制为重点^[2]。2020年10月13日中共中央国务院印发《深化新时代教育评价改革总体方案》，明确提到要树立科学成才观念^[3]。2020年12月1日，教育部介绍了“十三五”期间国家教育改革的相关情况，其中，刘昌亚表示，高校创新创业教育改革将持续深化，教育综合改革应持续激发新活力^[4]。而近年来我国大学毕业生人数急剧增长，大学生就业形势严峻已成趋势，创业的需求愈加迫切^[5]。为改善现有局面，高校开始探索沙盘实训教育。目前，高校教师在模拟实训授课过程中开始尝试利用案例分析、参与式互动、翻转课堂、对分课堂等新的教学方法和手段^[6-8]。

已有部分高校根据现有的企业资源计划系统ERP沙盘模式推出了融合书本与实践为一体的新型教育模式——教学沙盘模拟^[9]，常见的沙盘有地理沙盘、电子沙盘等，尤以电子沙盘为重。且电子沙盘在使用的过程中逐步融入开源模式（即软件作者将软件的发布模式公开，给予软件用户自由使用、自行修改、复制以及再分发的权利），给了学生实操的机会，在学习源代码的过程中进行再创造，有利于培养学生解决实际问题的能力^[10-11]。但由于创新感知的课程设计不到位，教育沙盘实训暂时未能在高校中取得可观成绩^[12]。本文将在已有沙盘实践的基础上，针对“学生体验感不足、教学设备硬软件缺失、课堂效果评估不到位”等问题，响应国家新时代的环保号召，针对饮料瓶回收利用率低的问题，以“垃圾回收新时尚”为启发，结合本校研制的饮料瓶回收箱，进行创新感知沙盘体验研究^[13]。

1沙盘教育的演变及优点

沙盘最初起源于春秋战国时期，用以地形，敌情，作战方案的研究^[14]。20世纪50年代，沙盘游戏诞生，利用人的意识相关假设，使人的心理能够得到治愈；还可以绕开对方的防御机制，使个体实现自我整合^[15]。就目前来看，发展较为完善的沙盘实训是ERP沙盘，也称ERP电子沙盘，是企业资源规划(Enterprise Resource Planning)沙盘的简称，即利用实物沙盘直观、形象地展示企业的内部资源和外部资源。由此发展起来的ERP沙盘模拟实务课程是一门体验式教学课程，通过沙盘直观体验模式，将抽象而复杂的企业管理理论知识融合在学生的模拟经营中，培养学生发现问题、思考问题、解决问题的能力^[16]。应用任务驱动性的实践性教学环节，积极引导学生参与、利用各种方法来解决经营中遇到的问题，有助于学生加深对自我能力和发展方向的思考，提升创新能力，激发创业意识。

以西北师范大学经济学院开设的经济学模拟沙盘实验教学课程为例，其教学设计由课程导入、模拟实验、知识分享三个阶段构成，融合了经济学、管理学、会计学以及金融学等专业知识与实际操作^[17]。以经济学模拟实验课堂的方式要求学生仔细观察、理性决策、多方式分析，以锻炼学生独立思考的能力，培养学生的批判性思维和思考活性，为学生其他科目的学习和以后的生活实践都有很大的帮助。

2沙盘教育的现状及不足

尽管目前的沙盘教育实训初步达到了提升学生的综合素质、激发学生的成就动机和自我效能、实践经验促进未来创业、活化师生关系等基本作用，但仍过于局限在理论化和形式化的层面，学生难以从操作过程中进行有效的创新感知体验。以下几点是亟待改进的不足：

第一，感知过程抽象化，学生无法真正从体验中理解创新。这一局面与教育为用的沙盘建设情况有关：首先，由于沙盘具体运用中对于学科的局限性较大，目前已有的沙盘实践多是针对某个具体学科的教学内容空缺而设置，无法很好地将有关课程通过内核的统一进行有机联系，缺乏系统方法论的指导^[18-19]。其次，由于沙盘模型的系统化课程设计尚未完善，教学过程中缺乏带领学生进行社会实践的机会，局限于理论化、经验化的沙盘实训中。

第二，课后效果评估不完善，操作记录与流程未能很好地记录在册，学生没有将体验感进行及时反馈，难以在反思中激活改进工作的新思路。这一问题与学生的角色分配有关，分配是否明确以及分配的任务是否合理将直接影响沙盘教学的推进，而学生团队之间分工协作不明确的情况时有发生^[20]。而这些现象会直接导致课后反馈的真实度下降，无法对课程和教案的设计进行改善，不利于创造可持续性的沙盘实训课堂。

第三，有三大主观因素导致沙盘模型等设备的使用权落实不到位——学生的反馈缺失、教师相关经验不足、实验室和特定教室管理限制。学生体验感不佳会导致怠倦和质疑；教师缺乏相关经验、教学资源有限等难以保证每个学生都有最大化进行训练的机会；由于实验室和特定教室的使用时间和权限要求比较严格，使用沙盘进行课程复盘与反思的限制较多，学生进行沙盘实践的时间大多限制于课程和任务的行进过程中，高校的排班和管理等问题落实仍有难度。

3完善创新感知体系的具体解决方法

3.1解决思路  

针对沙盘教学的创新体验感低下和教学课堂多有限制等实际问题，我们将学生视为开发者，回收箱的系统代码和图像识别功能的代码作为源代码，让学生选择自己感兴趣的部分自主进行改写。但开源开发模式极易禁锢学生的思维，在源代码影响下疲于尝试新的大工作量的编程。于是我们开创了一种半开源开发模式，即仅保留回收箱的系统代码而开放部分源代码给学生，让学生自主开发回收箱的图像识别功能，并反过来应用到回收箱的识别上，形成一个闭环的创新体验流程。（如图1）不仅减轻了学生阶段性的负担，还能激活学生的思维，打造一个引导式的高体验水平的创新课堂。我们将饮料瓶回收箱作为沙盘实验的依托，把课堂主要划分为四个任务驱动部分（如图1），探索覆盖更全面、教学体系更完善、持续性更强的新型沙盘教育模式。通过立体式的能力培养方法、系统化的创新教学体系、综合交叉的专业平台资源，鼓励学生在知识获取的同时，组建优秀团队、培育潜力项目、孵化有价值产品，让每个参与沙盘实训的学生都能够有所收获、感受创新。

图 1-创新沙盘教学课堂划分

3.2具体措施

第一，细化创新感知流程的每一部分进行教学设计。

（1）了解回收箱的基本原理。

在实训开始前，学生首先以3至4人为一组进行分组。老师指导学生先丢入条形码完整、形态正常（没有扭曲情况）的饮料瓶，让学生分别体验条形码识别和图像识别这两种技术下的基本回收流程，对回收箱运行的相关原理形成基本的认识。

（2）让学生挖掘创新点，即探讨在饮料瓶条形码缺失的情况下，条形码识别技术失效，该如何通过图像识别技术来对饮料瓶进行识别？

学生自行投入条形码缺失的饮料瓶，再次分别体验两种技术的基本回收流程，感受条形码识别的不足，有意识地思考改进回收技术的创新点，建立体验流程的抽象感知，并跟随老师的指令对已有数据集进行分类，分成多个批次，以便后续训练模型时进行对照。

（3）为学生的创新点提供解决思路，引导学生实施创新。

针对条码缺失的饮料瓶，利用图像识别的技术给出解决方法，指导学生编写程序并嵌入系统。

例如，老师向学生介绍Adaboost方法，即利用采集的不同批次的数据集训练成不同的模型——初始化饮料瓶数据的权值分布：若有N张饮料瓶图像，则每张图像最开始时都被赋予相同的权值：1/N；训练饮料瓶弱分类器：具体训练过程中，如果某张图片已经被准确地分类，那么学生在构造下一个训练集中降低它的权值，反之则提高。学生使用权值更新过的饮料瓶数据集来训练下一个分类器，整个训练过程如此迭代地进行下去；最后将各个训练得到的弱分类器组合成强分类器。

（4）对创新实践进行基本回收流程的复盘，感知创新点的实现。

完成以上步骤后，学生再将条形码缺失的饮料瓶投入回收箱进行识别，观察识别的效果。若成功识别，则表示已完成完整的创新感知流程，以小组形式开始撰写本次体验的实验报告，并共同思考新的解决方案；若未能成功识别，则学生与小组成员或老师交流，找到问题所在并重新尝试直到成功解决问题，再完成实验报告。

第二，通过对学生的课后记录和课堂思考（如下），进行创新感知体验的评价与反思改进：

①学会什么？

②在课堂分部体验中，较顺利的环节是什么？

③在课堂分部体验中，遇到的困境是什么？

④在下次课堂上，你希望自己作出哪些改进？

⑤你对老师有何建议？

第三，以沙盘实训课堂为领头，打造一个开放式的创新感知环境，突出学生“自主地学、积极地学、反思地学”的氛围。在沙盘实训的中心，提供可由学生自由管理的学习空间，努力将创新感知沙盘实训场地升级为学生的新式课堂，让学生获得成果，为以后的学习的生活助力。

4结语

国家对于教育改革的要求日趋迫切，社会和企业对于实践创新型人才的需求越来越大，双创教育改革在各高校都进行得如火如荼。创新感知教育沙盘实训模式为学生提供了一个自由学习、大胆交流、放飞思维的平台，也为教师进行传统教育的改革提供了前瞻性、创新性、参与性等方向，实现了科教创新，不仅实现了将教育沙盘实训辅助创新感知教育的探索，且更有利于启发大学生的创新思维、培养双创型人才。

[参考文献]

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[2]中共中央国务院办公厅.国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见.国办发〔2015〕36号.[2015.05.13]

[3]中共中央国务院办公厅.深化新时代教育评价改革总体方案.中华人民共和国中央人民政府.[2020-10-13]

[4]中共中央国务院办公厅.教育部新闻发布会介绍“十三五”期间国家教育改革发展、教师队伍建设、教育经费投入与使用、信息化建设情况.中华人民共和国中央人民政府.[2020-12-01]

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Research on innovation aware sand table education based on semi open source development mode

Cao Ye 1, Xu Shengbing 2, Wei Yuanhan 3

(1School of management, Guangdong University of technology, Guangzhou, Guangdong, 510520; 2. School of Applied Mathematics, Guangdong University of technology, Guangzhou, Guangdong, 510520;3.School of Applied Mathematics, Guangdong University of technology, Guangzhou, Guangdong, 510520.)

[Abstract] the cultivation of innovative and entrepreneurial talents and the innovation of educational methods are the new tasks of colleges and universities driven by the times. In the way of education, sand table education is suitable for colleges and universities with its experiential characteristics, but there is still a lack of innovative perception design. Aiming at the problem of insufficient innovation experience, this paper will rely on the beverage bottle recycling box to carry out the research of innovation Perception Teaching under the semi open source development mode. From the core perspective of students' innovation experience, this paper designs the innovation training education sand table, collects students' innovation experience feedback and guides innovation design and practice, so as to create an innovation oriented sand table experience classroom.

[Key words] innovation perception; Semi open source development; Education sand table; Beverage bottle recycling