协作学习能够通过情境化的协作探究调动学习者的积极性、充分发挥团队智慧,有利于培养学习者的人际交往能力、协作素养以及问题解决能力。协作小组是协作学习的基本组成部分,分组是开展协作学习的前提与基础,科学合理的分组是有效提高小组协作学习效率的保障。但目前不管是实际教学中常采用的随机分组或人工分组方式,还是一些较成熟的固定分组模式,由于没有深入了解学习者的特征或应用情境有限,对培养学习者的协作能力、提高问题解决率以及提升学习效果起到的作用是非常有限的。科学的分组方式应当根据特定的学习需求依据分组特征进行分组,因此构建科学的分组模型或方法成为当前小组协作学习亟待解决的问题。为解决该问题,本研究通过分析协作学习的相关理论,结合影响协作学习效果的相关特征因素选取确定了在构建协作学习小组时需要考虑的学习者关键特征,最终选取学习风格、认知水平和知识结构三个学习者特征作为分组依据。研究引入SOFM神经网络依据学习者特征来对学习者进行分类,并使用Matlab技术实现二维输出,直观表达出学习者的相似性,有效的为进行同质分组和异质分组提供准确依据。提出了基于学习者的认知能力、学习风格和知识结构三方面特征,遵循同质分组和异质分组的分组原则,基于SOFM神经网络设计并利用Matlab技术实现一个学生分组模型。该模型实现了多种分组方式,教师可根据不同的学习情境选择不同的分组方式让协作小组进行学习,能够在实际教学中适应不同的教学需求。为验证该模型在协作学习教学中的应用效果,本研究选取《教学系统设计》作为教学内容,将基于SOFM神经网络的协作学习分组模型应用于实际教学中,开展了实验组与对照组的协作学习教学实践,分组方式采用模型中的异质分组,通过前后测成绩以及问卷调查等验证教学效果。结果表明:基于SOFM神经网络的协作学习分组模型能够提高分组的科学性,使小组成员在学习风格、认知能力和知识结构上更加互补,培养了学习者的协作能力,提高了问题解决率和协作学习效率,参与实验的学生对基于SOFM神经网络的协作学习分组模型在教学实践中应用满意度较高。