MOOC教育平臺技術及運營模式探析

馬新強，黃 羿，蔡宗模

(重慶文理學院 機器視覺與智能信息系統(tǒng)重點實驗室， 重慶 永川 402160)

最近幾年，以現(xiàn)代信息技術與流媒體傳播方式為載體的現(xiàn)代遠程教育技術受到世界各國教育領域的廣泛關注和重視，尤其是大規(guī)模開放在線課程(Massive Open Online Course , MOOC，中文簡稱“慕課”) 的爆發(fā)。MOOC教育平臺是借助于現(xiàn)代網(wǎng)絡信息技術，將優(yōu)質(zhì)教育資源以低成本方式提供給任何愿意學習的人，這對高等教育將帶來深遠的影響。有人會問：“現(xiàn)代遠程教育”或“在線網(wǎng)絡課程”已有十幾年的歷史了，為什么MOOC會這么受關注呢？為什么五年前沒有MOOC教育平臺呢？它的出現(xiàn)會給既有的現(xiàn)代教育技術及高等教育帶來什么樣的機遇與挑戰(zhàn)？這些都是值得我們研究的問題。

目前，國內(nèi)外從高等教育層面研究MOOC教育平臺的比較多，例如對斯坦福MOOC的思考[1]，MOOC對高等教育的影響[2]，大規(guī)模網(wǎng)絡開放課程評析[3]，論MOOC 及未來教育趨勢[4]等，而從技術、平臺架構及商業(yè)運營模式角度的研究比較少。基于此，下面從這方面做一些探討。

一、大規(guī)模在線教育技術發(fā)展歷程

現(xiàn)代信息技術的變革與發(fā)展對在線教育技術的發(fā)展起到了關鍵性作用。正是由于Web、Blog、RSS、P2P、Wiki、SNS等互聯(lián)網(wǎng)技術的應用與推廣，有效地推動了傳統(tǒng)現(xiàn)代教育信息技術的發(fā)展。傳統(tǒng)的大規(guī)模在線教育( Massive Online Education, MOE ) 已有幾十年的發(fā)展歷程。它的發(fā)展大體可劃分為三個階段：初級階段，1969 年美國斯坦福專業(yè)發(fā)展中心(the Stanford Center for Professional Development, SCPD) 開始通過電視微波頻道提供遠程學習課程[1]；第二階段，1999 年發(fā)端于德國圖賓根大學、2002 年興盛于美國麻省理工學院的網(wǎng)絡公開課(Open Course Ware, OCW )及我國教育部大力推行的“網(wǎng)絡精品課程”等；高級階段，就是2012年出現(xiàn)的MOOC教育模式，這一年被媒體譽為“MOOC元年”。MOOC至今熱度不減，它的迅速發(fā)展引起了教育學術界(特別是高等教育界)的高度關注，引發(fā)了許多關于MOOC教育革命的研究和討論，其運營模式也引起了工業(yè)界及商業(yè)界的重視。對于熟悉廣播電視教育和現(xiàn)代遠程教育的人來說，MOOC課程教育模式可能沒有什么新意。我們關心的是：為什么MOOC突然這么火？從現(xiàn)代信息技術的角度看，是什么技術促進了它突飛猛進？其平臺架構模式怎樣？應如何借鑒國外的成功經(jīng)驗，促進我國高等教育的改革？MOOC能否在中國找到合理的、可持續(xù)的商業(yè)模式？

二、從技術與研究角度看MOOC的特點

清華大學孫茂松教授認為：目前MOOC平臺構建及教育模式的變革不能僅僅從教育的角度看，還應從技術研究的角度看[5]。根據(jù)我國網(wǎng)絡教育情況，通過對“國家精品課程資源網(wǎng)”和“愛課程”上的典型課程，2012 年6 月7 日發(fā)布的《國家級精品資源共享課建設技術要求》以及MOOC三家代表性企業(yè)edX、 Coursera、 Udacity 網(wǎng)上課程的初步對比可以發(fā)現(xiàn)，MOOC與網(wǎng)絡公開課并不相同。從技術與研究角度看，MOOC具有如下特點：

第一，“線上與線下共同學習的課程組織方式”——翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classrooms)。它和傳統(tǒng)的老師在教室授課，學生在課外(老師不在場)復習、做作業(yè)相反，這種課堂要求學生在課外老師不在時，利用網(wǎng)絡通過教學視頻或其他教學資源在線學習，而在課堂上由專門老師做輔導，并對學習內(nèi)容進行復習、討論、練習、測驗。

第二，以“短視頻+交互式練習”為基本教學單元的知識點或知識體組織模式和學習模式。MOOC的短視頻一般控制在10 分鐘以內(nèi)，而網(wǎng)絡公開課的視頻通常在0.5-1小時。從教育學和認知心理學的角度看，它們有實質(zhì)的差別。根據(jù)美國國家科學院院刊發(fā)布的哈佛大學的研究表明，短視頻方式可有效減少在線課程學習過程中發(fā)生的“走神”現(xiàn)象，有助于幫助學生保持注意力，提高學習效果[6]。

第三，以云計算平臺為核心的技術應用，解決了課程相關資源的存儲與共享問題。利用云計算中的虛擬化技術，隨時隨地都可以進行多用戶多任務的線上學習及交互式練習，即時反饋。交互式練習包括測驗、作業(yè)、考試等。交互式練習擺脫了傳統(tǒng)在線教育模式中單向提供學習材料和灌輸式學習的局限，能夠鼓勵和引導學生更加積極地學習與思考，提高學習效率。

第四，基于大數(shù)據(jù)的“對象化學習”和“個性化教學服務”。MOOC系統(tǒng)平臺強化對象化的思想，課程中所有的短視頻、教學資料(PPT、PDF及Word文件等)、每一次的線上交互式練習，都被看成一個對象，而每一個學生對“對象”的學習行為及過程都被MOOC系統(tǒng)平臺記錄下來，這樣就形成了 “大數(shù)據(jù)信息”。針對多樣化大規(guī)模數(shù)據(jù)，系統(tǒng)平臺采用機器學習及數(shù)據(jù)挖掘技術進行數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計、歸納，找出學習者的學習規(guī)律，使教師有針對性地及時調(diào)整各個教學要素，在大規(guī)模學習人群中實施“因材施教”式的個性化教學服務。

三、MOOC平臺架構及技術支撐

MOOC教育模式的迅猛發(fā)展，從平臺與技術的角度上看，并不是偶然的。正是由于近幾年以云計算技術平臺、社交網(wǎng)絡平臺、移動互聯(lián)網(wǎng)絡及大數(shù)據(jù)時代的到來，推動了網(wǎng)絡教育模式的變革。

(一)MOOC平臺的業(yè)務與技術需求

根據(jù)軟件工程建模的思路，構建任何一種平臺架構模式，都有其業(yè)務需求及架構設計。根據(jù)MOOC(Massive Open Online Course)課程模式的理念，其平臺業(yè)務需求包含：第一，Massive(無限擴展、大規(guī)模)，可以支持無限的學習人數(shù)；第二，Open(開放)，任何人、從任何地方都可以登錄學習，不受網(wǎng)絡環(huán)境平臺的限制；第三，Online(良好的在線體驗)，在線課程的學習、交流實時進行，效果及評價反饋及時；第四，Courses(優(yōu)質(zhì)課程)，非技術性需求，在線網(wǎng)絡課程資源錄制精良、內(nèi)容豐富，短視頻及“碎片化”課程資源規(guī)范，授課教師的教學水平高。

MOOC的技術需求包含：第一，高度可擴展性(Highly scalable)，支持大量注冊學生；第二，高并發(fā)用戶訪問(Massive no. of concurrent users)，共享性好，支持大量用戶同時在線學習；第三，系統(tǒng)反應時間快(Good system response)，必須保證用戶在線學習體驗；第四，穩(wěn)定性(Stability)，網(wǎng)絡技術必須保證任何時候都能登入；第五，全球范圍內(nèi)用戶登入(Global access)，體現(xiàn)開放性，任何人、任何地方都可進行登錄；第五，可移植性(Portability)，支持多種終端(尤其是跨平臺的各種移動終端)，任何瀏覽器等；第六，安全性(Security)，保證系統(tǒng)資源完整性、保密性及可用性，尤其是學生課程成績及認證評價結果的安全性要求高。

(二)MOOC系統(tǒng)架構設計原則及功能特征

MOOC的系統(tǒng)架構設計同樣應遵循軟件工程的系統(tǒng)設計原則，在系統(tǒng)中降低模塊的耦合性，提高模塊的內(nèi)聚性，保持適中的模塊規(guī)模，模塊應具有高扇入和適當?shù)纳瘸觯K的作用域應處于其控制域范圍之內(nèi)，盡量降低模塊的接口復雜度，軟件結構中的深度和寬度不宜過大。同時，MOOC系統(tǒng)中應加強：多層的系統(tǒng)架構；功能展示清晰，復雜計算處理得當，數(shù)據(jù)處理分離快捷；做到結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)的分離；瘦(輕)客戶端；前端展示應用層(多種操作系統(tǒng)和硬件設備)；正確應用緩存技術；盡量采用第三方產(chǎn)品；利用云平臺網(wǎng)絡資源等。

MOOC功能特征包含：

1.開放注冊、課程公開：信息保密性不強，但安全性穩(wěn)定性要求高；

2.各種復雜算法應用到新的教學方法中；

3.互動性強(交流，討論，輔導，練習，考試，評價，搜索等)；

4.視屏點擊帶來大量數(shù)據(jù)傳輸；

5.處理學習痕跡與交流記錄帶來的大量歷史數(shù)據(jù)。

(三)MOOC技術框架構建

MOOC技術框架可采用云計算平臺總體框架構建，由四個層次構成：數(shù)據(jù)層(Data Layer)，各種課程資源、注冊用戶信息的存儲；中間層(Middle Layer)，數(shù)據(jù)服務、中間件、資源緩沖區(qū)等；網(wǎng)絡接口(Portal)，門戶網(wǎng)站構成，前臺的接口工具等；訪問服務(Access Devices)，各種終端，移動平臺等(如圖1所示)。

圖1 MOOC技術框架

(四)MOOC平臺框架實施

MOOC整體平臺框架如圖2所示。在整個框架中處于核心地位的是中間層，即目前世界上流行的三大共享平臺：Coursera、edX、Udacity。處于框架最底層的是MOOC的使用者，包括兩類：一類是來自世界各地的學生；另一類是應用型大學和培訓機構。一些應用型、教學型大學愿意直接使用一流大學的MOOC來教授自己的學生，可以降低教學成本、提高學習質(zhì)量。處于框架頂層的是MOOC的提供者，如著名的研究型大學斯坦福大學、麻省理工學院和哈佛大學等。這些大學的一流的教師設計了數(shù)以百計的MOOC課程資源，并向全世界開放。貫穿于三層結構的是各個有效數(shù)據(jù)流，例如翻轉(zhuǎn)課堂的形式、優(yōu)秀教師授課方法、MOOC盈利模式等。

圖2 MOOC整體平臺框架

在平臺框架圖中間是世界上流行的MOOC三大共享平臺：Coursera、edX、Udacity。

1.Coursera是目前世界上最大的MOOC平臺，于2011年由斯坦福大學計算機科學系教授吳恩達和達芙妮·科勒融資2 200萬美元聯(lián)合創(chuàng)建。目前，Coursera的課程基本都是免費和公開的，它的盈利來自三種途徑：收費證書、學生推薦和教材廣告。Coursera也一直在積極尋求中國的合作伙伴，2013 年7 月它與上海交通大學、復旦大學簽署了合作協(xié)議。

2.edX由麻省理工學院和哈佛大學共同出資6 000萬美元創(chuàng)立的非盈利性組織。它采取了更為開放的策略，已經(jīng)完全開放了平臺的源代碼，并組建了開源社區(qū)。edX也與中國的大學(比如北京大學和清華大學)建立了合作伙伴關系，在edX平臺上發(fā)布了它們提供的MOOC，并提供相應的服務。

3.Udacity課程采用了更短的視頻片斷，展現(xiàn)老師在平板上邊書寫邊授課的過程，強調(diào)為學生提供親身體驗似的服務，重在探索MOOC和傳統(tǒng)教育的有機結合點，找到切實可行的盈利模式。與前面兩個平臺相比，Udacity在課程和合作單位方面，數(shù)量都要少很多。

(五)MOOC平臺其它技術

1. 數(shù)字簽名：學生在注冊創(chuàng)建擊鍵簽名時，需要輸入一個短語來驗證這個簽名，他(她)在今后提交作業(yè)時也需要輸入這個短語才能登入教學系統(tǒng)。

2. 身份認證：利用機器學習的方法對行為習慣加以記憶，防止“作弊”行為。例如，三家MOOC運營平臺都是與Pearson的考試中心合作提供有監(jiān)考的課程結業(yè)考試，Coursera還與一家網(wǎng)絡考試機構合作研究網(wǎng)上監(jiān)考技術，包括根據(jù)打字節(jié)奏判斷學習者是否為其本人，但這些手段目前還不能完全杜絕“替學”或“作弊”。

3. 機器學習與數(shù)據(jù)挖掘：規(guī)模宏大的MOOC為收集數(shù)量空前的學生與學習系統(tǒng)進行交互的數(shù)據(jù)提供了機遇。于是，用機器學習來分析數(shù)據(jù)、個性化定制學習過程成為可能。最近有個例子，在CS106A 課程中，皮希等人[6]使用機器學習技術，構建了學生程序中間版本自動保存日志的概率模型。用這樣的技術可以找出那些在在線課程中進展不順的學生，并建議他們通過其它學習路徑進行補習。

四、MOOC運營模式分析

天下沒有免費的午餐，MOOC教育模式同樣不會是全部免費的，即使目前有些平臺資源是免費的，但也是一種短暫的占領市場的策略而已。雖然MOOC發(fā)展的根本目的是讓更優(yōu)質(zhì)的高等教育資源成為可以共享的世界資源，但要實現(xiàn)MOOC平臺的長期發(fā)展，離不開合理的商業(yè)模式[8]。各個平臺的盈利模式還處在初步探索階段，從目前情況看，基本上都是處于風險投資或者“燒錢”階段。其主要商業(yè)運營模式有這樣幾種：

1. 結業(yè)證書盈利：如果學生要通過有監(jiān)考的MOOC考試，獲得正式的課程結業(yè)證書，就必須繳納費用(費用不高)。

2. 學生推薦：如果企業(yè)想獲得每個學生MOOC的成績單，或者是希望MOOC平臺提供成績前10名的列表，就需要交納相關費用。

3. 教材廣告：MOOC平臺通過課程可向?qū)W生投送相關出版社教材和書籍的廣告，從中獲利。

4. 版權收費：如果一所大學想采用MOOC作為教程直接用于課堂，需要購買相應的版權。

5. 學位收費：雖然MOOC本身是免費和開放的，但是學生要獲得正式的大學學分或者學位，則需要交納相關費用。

預測未來MOOC的贏利模式，除了上面列舉的幾種外，更主要的恐怕來自大規(guī)模的數(shù)據(jù)帶來的額外信息附加值。就如大家目前使用的移動電話一樣，移動公司的利潤收入并不是主要靠收取大家的話費，而是更多地靠移動附加業(yè)務費，例如手機終端各種游戲費用、網(wǎng)絡帶寬費用等等。有人說，處于目前的信息時代，有了數(shù)據(jù)就有了一切，這同樣適用于MOOC平臺。目前，世界三大MOOC運營平臺總的用戶量不到1 000萬人，如果學習者范圍再擴大，從目前的學生到教育培訓機構，再到社會上任何一個人，都可以在線學習，用戶量超過上億人甚至更多，那么MOOC平臺將會帶來多樣化的附加業(yè)務收入。如果有一天，MOOC發(fā)展到像今天的谷歌、騰訊、百度等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的規(guī)模的話，可以想象它將會產(chǎn)生多少經(jīng)濟價值。值得我們反思的是，我們國家應抓緊創(chuàng)辦有效的MOOC平臺創(chuàng)新模式，不然又要落伍了。

五、結論

文章主要介紹了MOOC平臺利用當下計算機科學技術發(fā)展的成果以及高等教育越來越開放的歷程與現(xiàn)狀，較為集中地探討了教育資源共享所面臨的兩大問題。云計算平臺及大數(shù)據(jù)時代信息技術的發(fā)展有效地保障了MOOC教育模式對技術的需求，但是，MOOC平臺運行模式及各種課程資源還會面臨更多新的問題。例如，MOOC更有效的盈利模式、誠信問題、課程質(zhì)量保證問題、評估機制和標準問題、多線程學習問題、我國具有自主知識產(chǎn)權的MOOC平臺構建問題等，這些都需要進一步研究解決。因為MOOC本身是一個值得為之投入的事業(yè)，所以這些問題充滿想象，激發(fā)動力。有一天當大學生去企業(yè)或事業(yè)單位面試的時候，如果企事業(yè)單位要求面試的學生必須出示MOOC平臺學習成績及過程記錄，而不再只是看原來的畢業(yè)證書了，那將會是一件非常有意思的事情。

參考文獻：

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