在线协作学习已经成为“互联网+教育”时代一种重要的学习方式，其实施效果很大程度上取决于协作学习活动设计的质量。然而，已有研究大多关注某种特定干预策略的有效性，鲜有从提高在线协作学习设计与实施的一致性角度来研究如何改善在线协作学习的设计质量与实施效果。传统的有效性研究严重依赖情境并难以重复，而一致性研究着眼于不一致的真实来源和缺陷分析，通过深入地反思能够生成可证伪的知识。基于目标知识点范围一致性、协同知识建构水平一致性、交互主题一致性、角色分工一致性、参与度一致性5个量化指标，分两轮对在线协作学习设计和实施的一致性进行评估并优化，实验结果表明：（1）优化后的第二轮在线协作学习设计和实施的一致性以及学习效果均显著高于第一轮，且一致性与协作学习效果呈现显著正相关关系；（2）研发的在线协作学习设计与实施一致性的量化评估方法不仅克服了基于主观经验进行设计和优化的缺陷，而且基于数据驱动的策略使得设计和优化更加科学规范，实现了“设计—实施—优化设计—再度实施”的良性循环；（3）从学习任务、学习资源、角色分工、交互策略、评价方式等维度进行设计优化，有助于提升在线协作学习设计与实施的一致性与学习效果。