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叶丙成:修课如游戏?台大电机这么教!

编者按:看到柯南、“中二”这些词汇出现在概率课的大纲上时,MOOC学院的小伙伴们都惊呆了。著名MOOC平台Coursera上放出的第一门中文课程竟然就在全世界人面前用生命在卖萌。是怎样的教学理念让台湾大学的叶丙成教授会想出如此奇葩的教学方式?叶教授在博客中讲述了他是怎样设计“游戏”让大家“学习成瘾”的。

恩师的启蒙

记得在二十三年前,我是建中小高一。刚开学时,听说教我们数学的是邱显义老师。在当时数学课本还是由国立编译馆的委员们编的。委员多是大学教授,邱老师是当中极少数的高中老师。能被如此名师教到,大家在第一堂数学课前都极其兴奋、殷殷期待。

终于,第一堂数学课了。理着平头不苟言笑的邱老师一进教室,同学都静下来了。大家超想知道这位名师会怎么教我们。没想到老师的第一句话,就把我们都吓到了。老师说:“我,不讲课的。”大家都以为老师在开玩笑。莫非不苟言笑的他是冷面笑匠?老师又说了:“我不讲课,上课只让你们问问题。你们今天回去念第一章头两节。”

小高一们依然认为老师在开玩笑,脸上都是嬉笑的表情。但是隔天第二次上课,老师一上台就问:“大家对于这两节有什么问题?”想当然耳,没人举手。老师就这么站在台上不讲话,整整一节课。下课前老师又指定我们回家念的进度。第三次上课时,老师再次要大家问问题,依然没人举手。老师这时大概也受不了,就说:“你们都没问题,那就换我问。问了答不出来的,就站到下课。”他开始一个个点名问,每个人都答不出来罚站了一整节课。这堂课之后,大家发现这家伙是玩真的!为了不想被罚站,回家莫不好好念,上课踊跃发问。我是其中最积极发问的,也因此得到老师很多的指导跟启发。

过了一两个月开家长会,我母亲回家说家长会炮声隆隆。每位爸妈都在痛骂怎么会有老师不教课的?到底在搞什么?不过邱老师依然坚守自己原则,没有一丝改变。说也奇怪,班上的数学段考成绩都是全校第一、第二。后来这位不教课的老师,非常受我们的爱戴。老师在我们高二的时候退休,我提议订製大型匾额送给老师。在老师最后一堂课,我跟同学把“杏坛清流”的大匾额抬出来送给老师。老师当时红着眼眶的硬汉形象,至今历历在目。

困惑与蜕变

十二年后,我在密歇根大学念博士当助教,开始了我的教学生涯。随着之后在密大担任讲师、回台大电机系教书,时间匆匆的就过了十年。在这十年当中,我的教书理念所追求的是“把课讲述的很清楚,让学生听得很有趣。”我一直在这样的路上前进,在教学上也得到相当的快乐,在2010年也侥倖拿到了教学杰出奖。但我常问自己,教书十年之后,我在教学上是否该有新的追求?

得奖后没多久某天在上课的时候,我依然使尽浑身解数。大多数的同学都认真听,可是还是有人打瞌睡。这给我很大的刺激。我回去一直想着,如果老师把课讲的清楚有趣,可是还是有人不想听。作为一个老师,是该安慰自己总是有人没动机学习,笑笑就算了;还是该想办法来改变这样的状况?

这个问题,让我辗转整夜难眠,忽而想起高中时的邱老师。老师当时也不讲课,不苟言笑也不有趣,可是为什么他让我们那么怀念?为什么他能让我们很多人都有学习的动机?想到高中恩师,心里逐渐清楚接下来我该追求的是什么。在教书十年之后,我的新理念,是要让每位学生都能有学习动机!

设计与实践

新的教学理念成形之后,这时候刚好开始要准备下个学期要教的电机系必修课“几率与统计”。该如何让学生有学习动机呢?看着电视一堆XX online的线上游戏广告,我突然有了一个念头:如果我把课程变成线上游戏,那学生是不是就会比较有学习动机?现今的年轻世代,国外称之为“数位世代”。这个世代的年轻人,游戏已经变成是每个人生活的一部分。如果我能把课程跟游戏结合的话,那他们应会更有学习动机。有了这个想法之后,我开始打造我们的线上游戏网站。这当中多亏了我的研究生姜哲雄的帮忙,因此我取了我们两人英文名字的首字母,将之命名为:BJ-Online!

BJ-Online 的游戏,主要是建构在课程作业之上。有很多台大同学,习惯每学期修很多学分。在同时间应付很多课程时,学习方法往往会走偏(我曾针对这部份写过一篇文章《回想我过去不堪回首的学习方式》)。很多时候,作业不见得有时间好好写。同学常会看作业的式子,再去比对是课本哪边出来的,然后就只片段的看那部分后写作业。另外也会有人参考坊间卖的习题解答。为了改变这些流弊,我的设计是:“我不出作业,让学生自己出作业!”

上课的时候我教同学该怎么设计题目。我教他们怎么从课本中找到重要的元素后,如何将他们结合成一个好题目,再用文字把这些元素隐藏其中成为一个好的应用问题(题外话:很多台大学生很会证明,但是不大会处理应用题。因此我认为要让大家多做应用题,以后做研究才能真正解决问题)。在教会他们出题之后,我把学生分成三人一组。每次教完一章后,就给大家三天的时间出题目。之后每组上传自己设计的题目跟解答到BJ-Online。 为了避免出题组的题目或答案有瑕疵,我们的系统会在每组上传自己设计的题目跟答案时,即时挑选其他三个组来review题目跟答案的正确性。唯有三组都accept的题目才能放上线,有任何一组reject的话,出题组都应该回去针对缺失revise题目后再上传。这样的设计,让有瑕疵的题目数量,大幅减少。

出完题目之后,我们有一周的时间让各组去攻破别人的题目。我们的系统会即时的让大家看到各组攻破哪些组的战况,如图一所示。当同学看到别组陆陆续续攻破很多组题目时,他们就会有迫切感要赶快开始做作业。攻破越多题目,分数就会越高。在我们的地图上就会跑的越快,领先别人越多,如图二所示。

给学生出题,最大的困难在于老师跟助教怎么批改这些学生设计的题目?我们设计了一个方式可以让老师和助教们很轻松的处理批改的工作。每次当某组同学攻破一题并完成上传答案的时候,BJ-Online系统会给他们看出题组的答案,看完后批改自己对或错。另外系统也会即时通知出题组来批改对或错。当攻题组跟出题组都觉得攻题组的答案是对的,或是都觉得是错的时候,这时批改结果是没有争议的。只有在攻题组自觉是对而出题组认为是错的时候,助教才需要出来仲裁争议。依据过往的经验,每次作业出现需要仲裁的情况相当少。因此批改的工作是相当的轻松的。

但是这样的游戏,最怕的是同学之间互相交换各组答案作弊。这该怎么防止呢?我苦思许久,设计了一个算分的方法:每一题一千分,由解对的各组平分。我在上课的时候,跟同学说:“老师教你们怎么作弊!”。我告诉他们,以第一组同学为例,他们可以拿他们解出来的三题,去跟第二组交换另外其他三题的答案。拿到第二组所解出的三题之后,第一组可以再拿第二组辛苦解出的那三题,分别去跟第三组、第四组、……去交换收集其他题目的答案。结果到最后,第一组拿了第二组解出来的那三题,去跟别人交易到了所有的题目答案。可是第二组他们辛苦解出来的那三题,却因为很多组都有答案,而严重贬值。同学听我说了,眼睛都睁大了!最后我问他们一句:“你们,真的都能相信你们的同学吗?”


图1:BJ-Online 即时战报


图2:BJ-Online 成绩地图

以赛局理论(编辑注:大陆称为博弈论)来说,这样的游戏只有两个稳态,大家都不作弊跟大家都作弊。不过因为我刻意的告诉他们这样的作弊方法。在大家都知道别人也知道可以这样作弊的时候,大家反而会因为不敢相信别人而不敢作弊了。透过这样的恐怖平衡,我们的赛局,就落在大家不作弊的稳态上!作弊的问题,就此解决了!

除了作业算分的特殊设计外,我们为了奖励大家设计好的题目,我们系统还有投票功能让大家票选设计最好的题目。故意刁难人的题目通常都不会受到青睐。被票选最高票的组,会得到数百分的奖励。而投给设计最好的题目的这些组,也有乐透彩的方式让他们得到额外的加分,奖励他们对于题目的“好品味”。另外上课抽问也可透过BJ-Online随机选组的功能来选人回答问题(这想法源自资工系林守德教授上课抽问同学的设计),答对的人也可以得到BJ-Online的奖励分数。我还记得第一年用BJ-Online上课抽问同学时,有同学因为我按的太快,本来选到他们又跳过了变别组。他们因为没被抽问到而跟我抱怨。居然有同学跟我抱怨上课抽问没抽到他们!我听了真是太高兴了!

成果与分享

透过这个游戏,学生的学习动机提升了。除了游戏本身的趣味性跟竞争性之外,传统课程老师出题、批改的权力下放给学生,也是让他们会提升动机的主要原因之一。这跟现在素人节目“American Idols”、“星光大道”走红的的原因是一样的。以学生为主体的学习,会让他们更有兴趣与动机,这也就是我常说的“素人教学”。

另外因为分组的关系,同组的同学如果有人摆烂会影响整组的战绩。因此,同学们会互相提携。也因此在使用了这个系统后,考试成绩很明显的标准差变小了,平均成绩也提升了。同学对于题目的品味也提升了。图三是我们林鼎棋、魏振宇、黄俊衡三位同学设计的题目。一个机率的题目可以把苏格拉底跟柏拉图对爱情的看法入题,这是多么的令人惊艳!

另外其他同学设计的题目也都是超级有趣。每次作业出题期限到的时候(通常是半夜三点),我半夜在床上检阅同学上传的题目,动不动就狂笑不止。被我吵醒的太太,常常觉得我半夜不睡乱笑一通像个疯子。这点流弊倒是我当初没想过的。经过两年,我们已经累积了两百多题的经典机率题目。我跟同学说我们要来出版一本“台大电机机率铭题一百”。我很有信心出版后,大家一定会对同学们的创意设计激赏不已!

在过去两年,我曾陆续将我的设计与电机系、数学系、物理系的老师分享, 目前也有老师用在他们自己的课程中。 我也曾与国外老师分享。美国莱斯大学电机系的Sabharwal教授就应用了我的设计在他的消息理论课程中。隔个学期,他很兴奋的告诉我:“It was a big hit!”。有些老师的课可能不适合由学生出题,老师也可以改变方式,鼓励学生自己从不同的教科书中找出他们觉得最好的题目,做出解答后上传到系统给其他组做。我试过这种方式,结果同学们非常认真的遍览群藉找好题目,效果很不错!

为了让其他老师可以方便使用,目前BJ-Onilne系统的设计是采取开放式的。如果台大老师有兴趣使用这样的系统,可以让我知道。只要系统可以负荷的话,我很欢迎大家使用BJ-Online将自己的课程游戏化。能够帮助更多老师让学生更有学习动机,这是我的梦想!

图3:林鼎棋、魏振宇、黄俊衡3位同学机率题目设计成果

感动与感谢

在上个学期接近期末考週的时候,我在脸书看到一位同学所写的动态。他说:“电子学快要考了,还有好多没有念完,可是还是忍不住上去BJ-Online又多解了两题机率。”

我看了这个脸书的动态,真是感动到眼泪快掉下来。 真的有同学像沉迷线上游戏似的沉迷在机率课的学习!目前我们正在撰写论文要投稿国际工程教育期刊,同时也在设计更多的游戏特色,希望能让同学觉得更好玩、更有趣。

回首这一切,都源自于我高中时碰到的那位极不平凡的老师。他即使不讲课,也能让我们学的好。是他启发了我,在讲课之外追寻更多的教学可能性。

题图供图:Shutterstock

邱显义老师,谢谢您!

编辑的话:叶丙成教授的概率会在8月31日开课,你可以到MOOC学院和大家一起学习。现在就可以在MOOC自习教室这个帖子下面直接和叶教授互动啦!

本文转载自叶丙成老师的博客

The End

发布于2013-08-07, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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葉丙成

台湾大学电机系教授,台湾大学 MOOC 计划执行长

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