戴开宇，洪 浏，徐 珂
（1.复旦大学 计算机科学与技术学院；
2.复旦大学 社会发展与公共政策学院，上海 200433）
服务学习（Service-Learning）是将学术知识与社区志愿服务合二为一的体验式教学方法［1］，在国内属于较为新型的教学方式，也是复旦大学正在重点建设的一类课程。这类课程包括课堂的理论知识学习和走进社区的社会服务实践，通过反思、督学等具有特色的教学活动进行教学设计，不仅要让学生掌握课程知识和技能，还应该重视培养学生的重要素养和引领正确的价值观，以此较好地体现知行合一的体验式学习理念，最终达成全人教育的目标。此外，课程社会服务实践环节也起到大学所肩负的服务社会的责任。
服务学习课程的建设目标与目前大力倡导的“两性一度”的课程教学质量目标高度吻合。“两性一度”指课程教学应具有高阶性、创新性和挑战度。具体的，高阶性指知识能力素质的有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高阶思维；
创新性要求课程内容具有前沿性和时代性，教学形式应体现先进性与互动性，学习结果具有探究性和个性化；
挑战度指课程具有一定难度，强调教与学主体双方对课程均存在适当的投入度［2］。然而，计算机专业的服务学习类课程要实现“两性一度”，将面临与社会学等专业不同的情况，具有一定的难度。
（1）高阶性。计算机类课程与社会学系等社会人文专业的不同之处在于，专业知识并未包含社会服务的相关内容。如何使实践和理论知识紧密结合、保持一致，并在实践中既重视培养学生的社会责任感和服务意识，又注重提升学生的专业能力，培养其解决复杂问题的能力，是课程设计的重难点。此外，作为一门计算机类服务学习课程，如何进行课程设计以体现立德树人的根本目标，需要深刻理解计算思维和信息素养中蕴含的人文精神和思政元素，结合具体服务实践培养学生知识、能力和价值观3个方面的综合素养，并通过社会服务向社会传递。
（2）创新性。课程面向全校各专业，由于学生计算机基础、选课目的、服务意向可能均不一致，学习计算机知识本身也需要一定周期，特别是互联网、人工智能、虚拟现实等前沿技术的学习周期更长。如何让基础薄弱的学生进行有效的服务实践，需采用先进的教学理念和教学形式体现个性化的学习效果和创新性的课程设计。
（3）挑战度。由于计算机类课程内容十分丰富，针对不同服务点实现具有相当复杂度的现实问题求解，既要包含专业问题，还要涉及各种沟通、团队协作等能力和素养要求，但选课学生大部分为非计算机专业本科生，因此教学具有较大的挑战度。
为此，本文通过确定知识、能力和价值观层面的学习目标，采用“逆向设计”原则制定学习评测，设计结合专业知识学习和服务实践环节的学习活动，体现符合“一致性建构”的教学设计来解决上述问题。
1990年，美国政府首先提出服务学习，关于将其应用于课程体系和教学方法设计领域的研究，学者们从不同维度分析了服务学习的理论基础和必备要素。Kolb［3］提出“经历—观察—反思—应用”体验式学习周期模型。Bringle等［4］较早提出服务学习课程设计关乎学生督导与评价、课程评估与研究、社区伙伴关系、反思技巧等知识和技术。Howard［5］与同事具体描述了课程设计的概念性问题、困难与应对措施，研究出一系列服务学习课堂的教学策略，评价学生作业和课程的操作方案和教学工具。
国内在课程设计方面，向荣、董欣梅和彭华民等论述最为翔实。向荣等［6］以公民教育为立足点，介绍了包含筹备、实施、反思、庆贺、评估5个阶段的服务学习课程模式。彭华民［7］在青年志愿服务的背景下，从一门儿童妇女保护课程出发，分析服务学习课程的结构要素，强调因地制宜地选择这些要素来构建合适、贴切的课程实施方案。洪浏等［8］基于设计思维提出一个服务学习课程设计的框架，指出基于设计思维的理论与实践开展服务学习课程设计离不开理解主体、目标、过程、工具与价值五大维度。
在采用服务学习的具体课程设计方面，国外在语言学、统计学、STEM和工程方面存在一些研究［9-12］，国内在公共关系、服装设计、积极心理学和STEM教育方面存在一些研究与实践［13-16］。整体而言，这类课程设计均以体验式学习周期为蓝本，着重描述课程做了什么，但并不详细论述课程设计的过程和思路，与计算机相关专业的课程设计文献就更少。
本文在检索到的相关文献中发现，Sanderson等［17］通过文献检索和综述分析服务学习与计算机学科结合的案例偏少，列出的服务类型基本为开发与教学培训，但还是给出了一些现有资源，并强调计算机学科中采用服务学习的教学形式非常关键。Schahczenski等［18］指出服务学习这种体验式学习对计算机学科的学习者、教师及工业界大有裨益，并分析在服务学习的项目合作中，相较于与工业界合作，学校与非营利性机构之间的合作具有更好的共同目标，有利于相互合作，提出需要更多机构提供支持以保障合作顺利开展。Jamieson［19］通过一个专题围绕普渡大学从1995年开始的EPICS（The Engineering Projects in Community Service）项目，讨论如何解决服务学习的学分设置、服务项目周期如何与课程时间匹配、如何进行服务评价等问题，简要记录了学校教师、学生、社区代表等各层面讲者的观点。其中，普渡大学的讲者介绍EPICS旨在通过教师和工业界顾问的指导，将学校跨学科的学生团队与社区进行联系并提供服务，其他讲者围绕基于EPICS在计算机学科服务学习所遇的各种机遇和挑战进行讨论。Sanderson等［20］介绍了西南密苏里州立大学计算机科学系计算机中的服务学习（Service Learning in Computer Science）课程，采用了与常规课程软件工程配套一个学时的服务学习课程方式，还介绍了学校、院系对服务学习课程的配套支持、项目选择和准备、服务评价等方面。
针对国内计算机相关课程中服务学习策略应用的调研，本文以“服务学习”为关键词，在知网、维普、万方3个中文数据检索1980-2022年间发表的论文，并以标题、关键词、摘要等作为检索范围，采用“计算机”“信息技术”“信息”“软件”“网络”“数字媒体”等词汇进行检索。搜索结果表明，与计算机相关专业服务学习课程建设的论文很少，大多数文章均在计算机学科相关教学领域内介绍服务学习概念，探讨应用服务学习方法，但并未落在实践。在仅有的3篇文章中，从开设情况而言，1门由本科院校开设，2门由专科院校开设。其中，本科院校课程相对规范，但服务具有一定的商业性质［21］；
专科院校的2门课程中，1门介绍计算机网络技术课程，课程描述和服务学习的融合度较差［22］，另一门介绍了所在院校计算机专业一次较为松散的服务学习实践［23］。总体而言，现有计算机类服务学习课程报告数量少且质量不高，这3门计算机类课程无法称为严格意义上的服务学习课程，但至少在在计算机类专业教学中对服务学习进行了尝试。
从服务情况而言，计算机类课程充分运用计算机专业技术为服务对象提供服务。服务对象以社区居民、辖区商家为主，服务内容包括专业知识咨询、计算机组装与维护、家庭网络安装与维护、商业软件开发等。服务基本属于义务无偿性质，但仍有部分服务因收取一定的酬金而被定义为商业性质。从服务效果而言，服务学习教学模式或理念元素的运用提高了学生的理论成绩与实践技能，增强了学生的学习主动性和积极性，并在走进社区的过程中提升了学生的社会责任感和公民意识。计算机网络技术课程的数据表明，学生在学习兴趣、主动性及对学习目的的理解方面认可度较高，70%的学生认为该课程能提供自身对知识的掌握能力、自主学习能力、分析和解决问题能力、沟通协调能力［22］。
综上所述，目前在与高校计算机专业相关的通识类型课程中采用服务学习的相关研究和实践较少，已有服务学习课程设计中并未详细给出教学设计方案，尤其针对不同专业选课学生尚未体现出个性化的服务学习课程设计。为此，本文将以计算机类服务学习课程计算思维与信息素养为例，从学习目标、课程内容、学习活动和方法、学习评测等教学设计中最重要的方面，阐述如何进行课程设计和实践，从而解决上述难点问题，成功在计算机类服务学习课程中实现“两性一度”的课程建设，以体现一致性建构的教学设计原则。
计算思维与信息素养是一门服务学习课程，属于通识教育选修课程，也是复旦大学开设的第一批理工科类服务学习课程，复旦大学各专业本科生均可选修。因此，该课程的设计对同类课程具有较好的借鉴意义。
课程设计最重要的3部分为学习目标、学习活动、学习评测设计。由澳大利亚教育心理学家约翰·比格斯（John Biggs）提出的“一致性建构”原则可较好地指导卓有成效的教学设计［3］。其中，学习目标尤为重要，教师应结合学习目标设计相应的学习活动与学习评测，体现一致性，并在其中体现以学为中心，通过以上设计促使学生主动建构知识，实现高质量、深层次学习。本文遵循以成果为导向（Outcome based education，OBE）的教学设计［4］确定课程学习目标，并结合课程目标设计课程内容。
2.1 学习目标设定
从学校层面，复旦大学强调培养具有国家意识、人文情怀、科学精神、专业素养、国际视野的人才；
复旦大学计算机科学与技术学院学院层面，在遵循学校人才培养目标的基础上培养学生德智体美劳全面发展，使学生具有良好的综合素质、道德修养和创新能力，成为具有国际竞争力的高层次软件人才；
专业方面，重视培养学生扎实的计算机专业基础、分析与设计实际软件系统的能力，具备熟练使用各类主流软件技术解决实际问题的能力和控制软件质量的能力。在遵循复旦大学和学院人才培养的目标基础上，结合课程性质、开设背景等基本情况制定计算思维与信息素养课程的学习目标。
计算思维与信息素养学习目标的设定借鉴了美国心理学家、教育家本杰明·布鲁姆（Benjamin Bloom）、劳伦·安德森（Lorin Anderson）等人修改完善的《布鲁姆认知领域学习分类（修订版）》［5］，包括了记忆、理解、应用、分析、评价、创造6类层次，后3类属于高阶认知水平，更能激发学生学习兴趣，促进其主动构建知识。此外，还参考了迪·芬克提出的有意义学习分类法［6］，将学习分类为核心知识、学以致用、触类旁通、人性维度、志趣情怀、学会学习。其中，人性维度又分为了解自己和了解他人；
志趣情怀的含义为通过学习影响和改变自身和他人在实际生活中的态度、言行和价值观念。
上述方法均与服务学习的育人目标密切相关，本文参照加入情感价值方面的学习目标，从服务学习课程特点出发，结合课堂专业知识学习与服务社区实践，确定课程在知识、能力和价值观3个层面的学习目标。
（1）知识。能阐述计算思维的概念及核心特征；
能运用计算思维核心要素分析具体计算实例；
能解释、分析前沿计算，例如互联网计算、虚拟现实和人工智能等技术中体现的计算思维能阐述信息素养的概念与内涵。
（2）能力。能通过团队合作，应用课堂所学知识及自主学习的扩展内容面向社区需求，进行服务项目策划、设计、实施等，以体现学生解决复杂问题的工程素养；
具备一定的信息意识和获取、甄别、推广信息的能力；
能完成项目总结、分享和反思，以体现学生团队协作、交流表达、批判性思维、创新等核心素养。
（3）价值观。通过服务社区实践与反思活动提升学生的社会责任感及公民意识，增强自我认知和同理心，引导其追求真善美，实现富有目标的人生价值，促进学生全面发展。
2.2 课程内容组织
本文围绕课程主旨和学习目标设计了课程内容，如图1所示，主要分为以下三大部分：
Fig.1 Course content organization图1 课程内容组织
（1）课程概述。向学生明确服务学习与通识教育的内涵，介绍混合式教学、项目式教学等课程教学方法。课程设计了4个不同特色的服务点，鼓励学生根据自身专业基础与服务意向自主选择，体现了项目式教学设计黄金原则中给予学生选择权这一原则，并且个性化设计也体现了“两性一度”的创新性。
（2）课程核心内容。围绕计算思维与信息素养主题，将具体内容设计为计算与可计算性、图灵机与冯诺依曼体系、计算思维概述、信息与信息素养概述、程序设计、数据结构概述、算法概述等部分。基本围绕计算模型的模型层、算法层、实现层开展，这些内容也将辐射到计算机学科的核心课程。
（3）前沿计算概述。选择互联网、人工智能，虚拟现实3个兼具流行性、前沿性的方向进行介绍，作为计算思维在实际应用中的综合案例。前沿计算内容自身体现了新工科的内涵和创新性。在前沿计算介绍过程中，将人文精神融入通专结合的教学理念，体现了综合知识、能力和素质的高阶性。此外，将前沿计算融入相关学术内容后，对选课学生具有一定的深度和难度，体现了挑战度。
根据格兰特·威金斯等提出的“逆向设计”课程设计方式［7］，采用“以终为始”即从学习结果开始逆向思考进行课程设计，根据学习目标制定学习评测方式，进而设计相应的学习活动。因此，计算机类服务学习课程应遵循“逆向设计”方式，针对上述确定的学习目标设计包含课堂专业知识学习、服务实践环节考核及线上线下学习情况评价的学习评测量表（见表1）。在评测环节，从服务参与、服务效果、服务总结、反思报告等方面，反映出对学生价值观的评测，从而实现了“两性一度”的全面学习评测。
Table 1 Course evaluation scale表1 课程评测量表
针对课程目标，基于“逆向设计”原则和上述确定的目标与评测方法来设计学习活动，包括课内专业知识学习和课外服务实践，如图2所示。由此可见，16周的教学周中平均有1节理论知识讲解，1节课督导活动进行服务设计、服务实施准备和相关能力提升与服务反思。并且，课外服务实践不少于20个学时，在此环节中设计了体现专业知识高阶学习要求的服务实践内容，建设了不同特色的多元化实践基地，可供不同专业背景和计算机基础的学生自主选择，充分体现了设计的创新性。
Fig.2 Design of course learning activities图2 课程学习活动设计
4.1 上海市浦东新区关兴教育培训中心
该中心是一所关心、帮助学习困难学生，纠正不良行为偏差，鼓励学生努力上进，为学生恢复正常生活，重返校园创造条件的教育单位。就读青少年大多有网瘾、拒绝上学等学习困难的情况，服务学习课程可充分利用这些网瘾青少年对计算机的兴趣，通过计算思维与编程转移注意力，既帮助他们戒除网瘾，又能了解学习计算机知识。此外，服务过程中通过关怀与交流，提升他们的自信心。
4.2 复旦二附小和附小教师共同建设信息素养课外活动小组
该小组的服务对象主要为小学二、三年级学生，通过Scratch可视化的简单编程等方式培养学生的信息素养。在教学过程中需注意学龄期（6～12岁）儿童的心理特征，根据埃里克森的人格发展理论［8］，该阶段儿童主要面临的问题是勤奋对自卑的冲突，因此应注意引导他们获得勤奋感，建立自信心。
4.3 同济大学城市规划学院景观学系
通过数据分析、深度学习等人工智能、虚拟现实等计算机技术在景观中的应用，以项目式教学促进学科交融，培养学生跨学科思维，促进了知行合一的学习。
4.4 复旦大学计算机科普实践工作站服务点
该服务点既接待来访的中学生团体等组织，也会参加“杨浦科技节”之类的展览。志愿者既能科普计算机知识，还能参加设计科普主题与展示作品，充分体现了对学生沟通表达能力及创新性的重视。
针对不同专业、计算机基础和服务意向的选课学生，课程鼓励其选择一个符合自身发展需求的服务点实现高阶学习，从而满足个性化学习需求。计算机基础较为薄弱的可考虑学习周期较短、专业技术难度偏低的服务点，例如在复旦二附小服务点讲授难度较低的Scratch，可通过“教中学”的方式体现对课程核心内容的高阶学习。
此外，通过拼图式学习法［9］，使各小组成员实现角色互补，不同小组中同一角色的学生可相互学习、策划服务内容，将学生自主创作的学习资源参与共建课程，服务团队制作的学习资源也可相互共享，这都体现了“创造知识”的高阶学习和以学为中心、学习共同体等理念。课程还建设了支持混合式教学的在线课程，自主研发了支持协同学习的仿真学**台，支持线上自主学习，以充分提升学生学习效果。
本文探索总结了计算机类服务学习课程能较好地结合课堂理论学习与实践，体现“两性一度”的课程建设，并建设了相应实践基地：①利用理工科课程知识进行弱势群体的相关社会服务，例如利用科技养老、VR技术帮助幽闭症患者等，对应的实践基地为浦东关兴关怀中心；
②根据学习金字塔理论，通过讲授实现“教中学”学习的费曼学习法是最高效的学习方式，对应的实践基地为复旦附小信息素养课外活动小组；
③跨学科合作项目式学习属于一种知识创造的创新性学习，对应的实践基地为同济大学景观学系；
④作为志愿者既要普及、推广计算思维与信息素养，还可针对性地设计、实现相关展示作品，体现知识创造和“教中学”的高阶学习，对应的实践基地为复旦大学计算机科普实践工作站。
“两性一度”的教学设计取得了较好的教学效果，使选课学生受益匪浅。学生有来自软件工程、信息安全等计算机相关专业，也有来自国际政治、金融学、药学等非计算机专业。从学生反思报告与课程评价可见，学生在专业知识学习、能力提升、人格与价值观教育方面受益匪浅，深受学生欢迎。例如，2019年12月复旦大学教务处官方微信公众号选登了本课程某学生的投稿——印象最深的课程，提到在课上选择与同济大学学生一起探索虚拟现实设计景观，第一次感受到跨学科交叉的魅力，思维模式的相互碰撞和启发与能力互补能发挥1+1＞2的惊喜，课程本身颠覆传统，从多方面培养学生素质。从被服务的社区反馈可知，服务实践也得到了4个实践基地的一致好评，服务效果较好。
与此同时，教改也取得了许多成果。2018年获得中国高校计算机教育MOOC联盟优秀案例奖；
2019年课程参与复旦大学“复旦行知·服务，学习”课程体系教学成果展；
2019年获得上海高校大学计算机课程建设项目立项并已顺利结项；
2020年获得复旦大学2020年特色在线课程建设项目立项及上海市重点建设课程立项；
2021年获评复旦大学思政标杆课程。此外，基于本课程教改实践的课程——面向“两性一度”的计算机类服务学习课程的教学创新与实践，获得2021年上海计算机学会教学成果三等奖。
下一步，将在课程建设方面计划与其他服务课程合作，例如开设以科技养老为主题的社会学系服务课程，以拓展服务范围。通过优势互补，让学生更好的实现跨学科专业知识学习与社会服务实践，进一步体现“两性一度”的学习的优势，从而更好的服务社会。
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