從技術(shù)和研究角度看MOOC

孫茂松

摘要：從教育技術(shù)的角度闡述MOOC在基本教學(xué)單元模式、即時(shí)反饋、個性化服務(wù)、社交互動、類線下課堂體驗(yàn)等5個方面的顯著特點(diǎn)，介紹了正在興起的針對MOOC的研究工作。

關(guān)鍵詞：MOOC；在線教育；個性化服務(wù)

大規(guī)模在線教育（massive online education，MOE）已有十多年的發(fā)展歷史。它的發(fā)展大體可劃分為兩個階段：第一階段，1999年發(fā)端于德國圖賓根大學(xué)、2002年興盛于美國麻省理工學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)公開課（0penCourseWare，OCW），我稱之為MOE1.0；第二階段，2012年迅速崛起的MOOC，稱為MOE2.0。MOE2.0是MOEl.0的一個自然發(fā)展，但兩者在技術(shù)上存在著顯著差別。

結(jié)合我國情況，通過對“國家精品課程資源網(wǎng)1”和“愛課程2”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(shè)技術(shù)要求》以及MOOC三家代表性企業(yè)edX、Coursera和Udaeity網(wǎng)上課程的初步對比可以發(fā)現(xiàn)，MOOC與網(wǎng)絡(luò)公開課并不相同，具有如下特點(diǎn)。

以“短視頻+交互式練習(xí)”為基本教學(xué)單元的知識點(diǎn)/知識體組織模式和學(xué)習(xí)模式

MOOC的短視頻一般不超過10分鐘，而網(wǎng)絡(luò)公開課的視頻通常在0.5M小時(shí)。從表面上看，這只是形式上的不同，但實(shí)際蘊(yùn)含了教育學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的道理。眾所周知，在線教育的學(xué)習(xí)效果一直是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在我國使用過國家精品課程的人中，有規(guī)律地使用（平均每周一次及以上）的學(xué)生只有16.4%，教師只有7.8%。2013年4月發(fā)表于美國國家科學(xué)院院刊的哈佛大學(xué)的一項(xiàng)研究表明，短視頻可有效減少在線課程學(xué)習(xí)過程中學(xué)生發(fā)生“走神”的現(xiàn)象，有助于幫助學(xué)生保持注意力，提高學(xué)習(xí)效果。這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果為MOE2.0在線教育課程設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。需要注意的是，一個基本教學(xué)單元具有一定的自足性，短視頻講授教學(xué)內(nèi)容，與之關(guān)聯(lián)的交互式練習(xí)則幫助學(xué)生及時(shí)理解并鞏固所學(xué)的內(nèi)容。這種短小精悍的教學(xué)單元也便于學(xué)生的“碎片化”學(xué)習(xí)。借重交互式練習(xí)的即時(shí)反饋

交互式練習(xí)中的“練習(xí)”是一個上位概念，包括測驗(yàn)、作業(yè)、考試等。其要點(diǎn)是交互式練習(xí)主要依賴機(jī)器進(jìn)行自動評分或者自動評級。只有這樣才能對大規(guī)模學(xué)習(xí)者隨時(shí)隨地提交的在線“練習(xí)”實(shí)現(xiàn)即時(shí)反饋。交互式練習(xí)擺脫了傳統(tǒng)的在線教育模式中單向提供學(xué)習(xí)材料和灌輸式學(xué)習(xí)的局限，能夠鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生更加積極地學(xué)習(xí)與思考，有效提高學(xué)習(xí)效果。同時(shí)這也是保證在線教育在“大規(guī)?！钡臈l件下仍然得以有效進(jìn)行的最主要技術(shù)手段之一。

交互式練習(xí)的方式可以因課而異，某些方式需要學(xué)科前沿研究成果的支撐，非常具有挑戰(zhàn)性。MOE2.0的這部分內(nèi)容必將成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，特別是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)方向所密切關(guān)注的研究熱點(diǎn)。

基于學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)的個性化服務(wù)

在MOOC設(shè)計(jì)中，要強(qiáng)化“學(xué)習(xí)對象”的概念。這個概念早已有之，但在MOOC中應(yīng)予以全面、自覺地運(yùn)用。每一個短視頻、每一個交互式練習(xí)以及其他相關(guān)的教學(xué)材料（如PPT、PDF文件等）等，都應(yīng)被視作一個獨(dú)立的可觀測的“對象”。每個學(xué)生在全部學(xué)習(xí)過程中對每一個學(xué)習(xí)對象的全部學(xué)習(xí)行為原則上都可以被MOOC系統(tǒng)自動記錄下來。將數(shù)以百萬計(jì)的學(xué)生在線學(xué)習(xí)的相關(guān)數(shù)據(jù)匯集起來，便形成了龐大的“學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)”。接下來便是數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)施展拳腳的舞臺了：通過宏觀和微觀分析雙管齊下，把握和揭示“學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)”中蘊(yùn)藏的學(xué)習(xí)規(guī)律，使教師有針對性地及時(shí)調(diào)整各個教學(xué)要素，在大規(guī)模學(xué)習(xí)人群中實(shí)施“因材施教”式的個性化教學(xué)服務(wù)。

依托網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的互動交流

目前，國家精品課程的互動交流平臺主要是留言板和論壇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，抽樣調(diào)查的課程中有42.6%的課程搭建了留言板和論壇，其中69.2%的課程有留言信息，但只有2.7%的課程有回復(fù)信息，平臺的利用率極低。MOOC則更加注重依托網(wǎng)絡(luò)社區(qū)（社交網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行互動交流，目的有二：

其一是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為學(xué)生搭建一個“觀摩”的平臺，做到“奇文共欣賞，疑義相與析”?！抖Y記·學(xué)記》曰：“相觀而善之謂摩”。在現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境下，“觀摩”對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力是十分有益的，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下應(yīng)設(shè)法補(bǔ)上這個功能，形成MOOC系統(tǒng)的“標(biāo)準(zhǔn)配置”?？梢韵胂筮@樣一個場景：按照某一門MOOC課程的教學(xué)要求，某學(xué)生的在線下大作業(yè)中自主完成了一個高水平的“無人機(jī)”設(shè)計(jì)和制作，并且以高質(zhì)量完成了自主飛行潛入恐怖分子基地并盜取情報(bào)u盤的高難度任務(wù)。學(xué)生可將上述全過程拍成視頻，上傳到該課程的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)供同學(xué)“觀摩”，其示范效果不言而喻。

其二，對某些機(jī)器難以自動評分的較為復(fù)雜的交互式練習(xí)，基于網(wǎng)絡(luò)社區(qū)學(xué)生群體的互相評分機(jī)制是一個可行的“低成本”解決方案。如課堂般的線上課程組織方式

MOOC課堂試圖為學(xué)習(xí)者營造一種與校內(nèi)課程類似的學(xué)習(xí)環(huán)境，如按周上課，學(xué)生須跟上教師的教學(xué)節(jié)奏與進(jìn)度，要按時(shí)完成作業(yè)、通過各種測驗(yàn)等。要“虛”戲“真”做，雖然是在線上，也要盡量給學(xué)生以線下課堂般的體驗(yàn)和感受。這一點(diǎn)與MOE1.0有很大的不同。

國際上對MOOC這一新生事物的研究工作，自它誕生之日起便開始了。目前主要集中在研究MOOC教學(xué)效果的有效性問題，如翻轉(zhuǎn)課堂、混合學(xué)習(xí)等，也有研究MOOC系統(tǒng)的構(gòu)建技術(shù)問題。如：2012年10月美國科學(xué)基金會啟動了為期一年的研究項(xiàng)目“認(rèn)識edX MOOC：電路和電子技術(shù)（6.002x）如何幫助我們了解MOOC的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)”和為期兩年的研究項(xiàng)目“RAPID：在MOOC平臺中理解和設(shè)計(jì)社群動力學(xué)（點(diǎn)對點(diǎn)大學(xué)）”，受資助單位分別是美國麻省理工學(xué)院和馬里蘭大學(xué)。2013年6月，比爾及梅琳達(dá)·蓋茨基金會資助設(shè)立了“The MOOC ResearchInitiative，MRI”計(jì)劃，通過其建立的“MOOCResearch Hub”網(wǎng)站3，全世界感興趣者均可自由申請研究課題。

雖然對MOOC研究的時(shí)間還很短，但已經(jīng)有部分成果面世。2013年9月，美國圣何塞州立大學(xué)的研究者發(fā)表了題為“在MOOC中對學(xué)生指導(dǎo)、輔導(dǎo)和有引導(dǎo)的同伴交互試驗(yàn)”的項(xiàng)目研究報(bào)告，指出通過與Udacity合作，利用MOOC這一手段有效提高了學(xué)生的課程通過率和升學(xué)率。該項(xiàng)目受到了美國科學(xué)基金會的資助。

MOOC的研究才剛剛起步，因此具有巨大的發(fā)展空間?？裳芯康臇|西很多，如面向MOOC教學(xué)的自動問答系統(tǒng)、作文自動評分、虛擬實(shí)驗(yàn)室、多模態(tài)交互等。

值得注意的是，國際上MOOC的“三駕馬車”edX，Coursera，Udacity的創(chuàng)始人都有非常資深的學(xué)術(shù)背景：Udacity的創(chuàng)始人和CEO塞巴斯蒂安·布克哈特·塞恩（sebastian BurkhardThrun）是美國工程院院士、谷歌無人駕駛汽車的發(fā)明人，2011年獲美國人工智能聯(lián)合會Feigenbaum獎；Coursera的聯(lián)合創(chuàng)始人為達(dá)夫尼·考勒（Daphne Koller）和吳恩達(dá)，前者是斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授、美國工程院院士、美國人工智能學(xué)會會士、機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域?qū)W者，后者是斯坦福大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室主任、機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域?qū)W者；edX的創(chuàng)始人和總裁阿南特·阿格沃爾（Anant Agarwal）曾任麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室主任。其中的寓意值得我們深思。

致謝：《從技術(shù)和研究角度看MOOC》一文已在《中國計(jì)算機(jī)學(xué)會通訊》2013年第10期刊出，感謝《中國計(jì)算機(jī)學(xué)會通訊》和作者允許《計(jì)算機(jī)教育》雜志全文轉(zhuǎn)載。文章轉(zhuǎn)載時(shí)略有改動。