慕課環(huán)境下基于圖論的行為交互研究

許斌+亓?xí)x+湯勇

摘要：

與傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境相比，慕課環(huán)境同時具備同步和異步的教學(xué)特征。為了提升網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)效率及學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有必要針對慕課環(huán)境下的行為交互體系進(jìn)行研究。首先分析了慕課環(huán)境下師生及生生之間的行為交互場景，在此基礎(chǔ)上建立基于圖論的行為交互模型。最后，通過案例的方式闡述了如何建立虛擬團(tuán)隊(duì)與選擇學(xué)習(xí)榜樣，并注重雙向交互的重要性與確定學(xué)習(xí)榜樣指標(biāo)的綜合性，從而幫助學(xué)生培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生成績的整體提升。

關(guān)鍵詞：

慕課；圖論；行為交互；虛擬團(tuán)隊(duì)

DOIDOI：10.11907/rjdk.173039

中圖分類號：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2017）012-0229-03

Abstract：

Comparing with the traditional teaching environment， Massive Open Online Course shows synchronous and asynchronous teaching characteristics. In order to improve the efficiency of online learning and the enthusiasm of students， it is necessary to study the behavioral interaction in MOOC environment. In this paper， we analyze the interaction between teachers and students， as well as between students and students， in the environment of MOOC. First， a behavioral interaction model was established based on graph theory. Then， two cases are shown to build a virtual team and choose a role model.Building virtual teams and select role models based on behavior analysis are effective for students to develop collaboration ability and then to make progress together.

Key Words：MOOC； graph theory； behavioral interaction； virtual team

0 引言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、移動通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代教育模式也向著移動化、個性化、大規(guī)模共享等方面進(jìn)行探索和改革。這一系列改革背后隱含著學(xué)習(xí)者對教育資源公平享用的迫切需求與當(dāng)前教育資源不足的矛盾，尤其是高質(zhì)量教育資源仍然相對匱乏。在這種背景下，慕課[1-3]（Massive Open Online Course， MOOC）的出現(xiàn)為解決這種矛盾提供了一個可行方案。

MOOC作為一種新型的在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，通過整合各類優(yōu)質(zhì)教育資源和方法，提供一種點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對面的全新的教育和學(xué)習(xí)模式，給高校教育帶來了巨大影響[4-5]。MOOC突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式和課堂教學(xué)活動的時空限制，改變了被動、低效率的知識傳授教學(xué)方法，重視學(xué)生個體性格、基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)能力差異，有助于學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)，展示出與現(xiàn)行高等教育結(jié)合的可能性。截至目前，國外哈佛、斯坦福、MIT等世界一流大學(xué)已上線大量MOOC課程，并逐步形成國際開放教育資源聯(lián)盟組織。國內(nèi)40余所高校也相繼在國內(nèi)外edX、Coursera、頂你學(xué)堂、果殼MOOC學(xué)院等平臺建立了自己的MOOC課程資源。

由于教學(xué)過程是一個極具個性化與針對性的活動，網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)會使該特點(diǎn)更加凸顯。所以對網(wǎng)絡(luò)課堂的研究顯得格外重要，特別是對網(wǎng)絡(luò)課堂中師生以及生生之間交互行為的探究具有重要意義[6-8]?，F(xiàn)在對于網(wǎng)絡(luò)課堂中交互行為的研究仍存在一些問題，如交互理論應(yīng)用不足、研究領(lǐng)域狹窄、網(wǎng)絡(luò)課堂評價(jià)不充分等[9-10]。隨著MOOC的流行，需要分析MOOC過程中師生與生生之間行為的交互對于MOOC發(fā)展的影響。

基于以上現(xiàn)狀分析，本項(xiàng)目擬初步探索出MOOC環(huán)境下同步及異步網(wǎng)絡(luò)課堂中學(xué)習(xí)者的交互行為，并對該交互行為進(jìn)行分析、分類、建模以及尋優(yōu)，初步建立網(wǎng)絡(luò)課堂交互行為評價(jià)指標(biāo)體系。應(yīng)用該體系進(jìn)行虛擬學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)的建立，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)交互能力，促進(jìn)共同進(jìn)步。

1 交互場景描述

隨著多種即時通訊工具、多人寫作工具、虛擬學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)支撐工具的出現(xiàn)，MOOC教學(xué)呈現(xiàn)出同步與異步相結(jié)合的雙重特征。例如，Coursera在開課期間提供了同步網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂。在網(wǎng)絡(luò)課堂中，師生及生生可以進(jìn)行思想交流和技術(shù)溝通，該交互過程往往是學(xué)生提升成績的一個必不可少的因素。因此，交互行為顯然是網(wǎng)絡(luò)課堂的重要組成部分和構(gòu)建新型網(wǎng)絡(luò)課堂的切入口。

1.1 生生交互

在圖1中，每人對應(yīng)一個節(jié)點(diǎn)，矩形框架對應(yīng)MOOC過程。圖1（a）中是學(xué)生一對一的單向交互，學(xué)生A需要通知學(xué)生B相關(guān)教學(xué)活動中所涉及的概念信息，也可以是學(xué)生A向?qū)W生B單向傳播其它通知事項(xiàng)；圖1（b）中學(xué)生A可以充當(dāng)組長或課代表的角色，對多位學(xué)生單向傳播消息。但在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中，單向傳播并且不期待得到回復(fù)的情況相對較少。

在生生交互中，除一對一和一對多的單向交互外，還存在一對一雙向交互和團(tuán)隊(duì)討論的交互形式。在圖2（a）中，學(xué)生A和學(xué)生B可以進(jìn)行課程學(xué)習(xí)中問題的相關(guān)討論，也可以交流其它學(xué)習(xí)方面的事情；圖2（b）中展示的是團(tuán)隊(duì)討論的交互模式，該模式更有利于學(xué)習(xí)效率的提高。endprint

1.2 師生交互

圖3中教師和學(xué)生之間存在著一些行為交互， 這種行為交互方向性相對單一，往往是從教師到學(xué)生，如果是錄播課程，這種傾向性更加明顯。比如，在MOOC的授課和學(xué)習(xí)過程中，這種交互占據(jù)主要部分，當(dāng)然也存在另一種少量的師生之間的雙向交互行為。

在圖4中，學(xué)生向教師提問，教師作出回答。同樣，也可以是教師請學(xué)生回答問題，學(xué)生作出相關(guān)回應(yīng)。實(shí)際上，在某些場景中，教師可以和學(xué)生進(jìn)行雙向交互，比如留言系統(tǒng)。在這種有效的交互模式中，教師和學(xué)生可以就某些概念或方法進(jìn)行提問和答疑，其實(shí)也意味著是一種多向交互。

MOOC是將授課行為從原來的時間和空間中解放出來，達(dá)到更為寬廣、自由的一個個性化學(xué)習(xí)過程。這也意味著MOOC形式的網(wǎng)絡(luò)課程的同步性相對于傳統(tǒng)課堂較弱，師生及生生之間的交互行為更為豐富。

2 基于圖論的行為交互模型

本文以圖論為基礎(chǔ)，通過帶權(quán)無向圖展現(xiàn)出學(xué)生之間的關(guān)系，并基于學(xué)生之間的交互信息，對學(xué)生進(jìn)行虛擬團(tuán)隊(duì)劃分以及合適的榜樣選擇。學(xué)生之間通過一定的交互行為之后，逐漸形成一個大的交互網(wǎng)絡(luò)，并且因?yàn)槊總€學(xué)生之間交互次數(shù)、交互時間、交互內(nèi)容都不盡相同，使該網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的邊都帶有權(quán)值。可用權(quán)值體現(xiàn)了兩個節(jié)點(diǎn)之間的緊密程度。

在進(jìn)行一段時間交互行為的統(tǒng)計(jì)后，MOOC課堂的學(xué)生存在K個團(tuán)隊(duì)，每個團(tuán)隊(duì)N個學(xué)生。圖5描述了其中某個團(tuán)隊(duì)的情況，沒有交互的學(xué)生之間沒有畫出權(quán)值，并且默認(rèn)權(quán)值為0。學(xué)生A和學(xué)生B之間的權(quán)值為WAB，學(xué)生C和學(xué)生D之間的權(quán)值為WCD，經(jīng)過公式（1）計(jì)算后將形成權(quán)值向量W={WAB，WCD，WEF，……}，其中顯然包含N*（N-1）/2個元素。W中最大的元素指向的兩個節(jié)點(diǎn)，說明它們之間交互次數(shù)比較多，而最小的元素指向的兩個節(jié)點(diǎn)表明它們只有單向交互或沒有任何交互。每個團(tuán)隊(duì)的H值可以用來衡量團(tuán)隊(duì)學(xué)生之間的交互情況。通過公式（2）可以計(jì)算教師和每個學(xué)生之間的緊密度值向量R={R1，R2……Rn}。

3 案例分析

3.1 學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)建立

在師生和生生交互行為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一種構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)的方法，使團(tuán)隊(duì)內(nèi)的學(xué)生更為有機(jī)地融合在一起。在保持團(tuán)隊(duì)與教師良好交互的基礎(chǔ)上，提高團(tuán)隊(duì)內(nèi)部學(xué)生相互交互的總頻率，達(dá)到共同進(jìn)步的目的。

學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)的劃分過程如下：①通過考察一段時間的學(xué)生交互行為，計(jì)算每個學(xué)生之間的緊密度值Wij以及師生之間的緊密度值Ri，構(gòu)建帶權(quán)無向圖；②將帶權(quán)無向圖作為輸入，采用粒子群優(yōu)化算法，以式（6）為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行求解，獲得最佳團(tuán)隊(duì)劃分；③若該團(tuán)隊(duì)滿足要求，則終止并輸出此虛擬團(tuán)隊(duì)劃分，否則回到②。

這種虛擬團(tuán)隊(duì)體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)之間的凝聚力，學(xué)生之間交互行為比較多的，則能夠互助互利，共同提高。由于采用生生交互行為進(jìn)行虛擬團(tuán)隊(duì)劃分，在所形成的團(tuán)隊(duì)中，單個同學(xué)的進(jìn)步往往能帶動整個學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)的提升，使教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)氛圍得到明顯改善。

3.2 榜樣選擇

此外，本文也設(shè)計(jì)了一種選擇學(xué)習(xí)榜樣的方法。傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)榜樣一般是學(xué)習(xí)課代表、學(xué)委、班長等。在這些榜樣選擇的過程中，往往更關(guān)注學(xué)習(xí)成績，而忽略了其它重要因素，在網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)出來即是學(xué)生和學(xué)生之間的交互。只有榜樣與學(xué)生之間進(jìn)行交互，好的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)才能傳播開來，達(dá)到共同進(jìn)步的效果。所以選擇榜樣時不應(yīng)只關(guān)注成績一個方面，更重要的是考察該同學(xué)在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的交流能力。本文提出在每個團(tuán)隊(duì)內(nèi)部選擇交流能力較好并且成績（pi）也不錯的同學(xué)擔(dān)任學(xué)委。在模型中選擇度（di）比較大的節(jié)點(diǎn)，說明該學(xué)生的交流面相對較大。

4 結(jié)語

本文以圖論的基本原理為基礎(chǔ)，研究了慕課環(huán)境下新型師生和生生的交互行為，將帶權(quán)無線圖引入交互行為分析過程中，建立了基于圖論的行為交互模型。在此基礎(chǔ)上，建立了劃分虛擬團(tuán)隊(duì)和選擇學(xué)習(xí)榜樣的方案，體現(xiàn)了在教學(xué)活動中雙向交互的重要性和確定學(xué)習(xí)榜樣指標(biāo)的綜合性。交互模型的建立有助于進(jìn)一步研究慕課環(huán)境下的新型師生關(guān)系，使網(wǎng)絡(luò)上的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源能夠被充分利用，同時鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識和溝通能力，最終改善學(xué)習(xí)氛圍，促進(jìn)學(xué)生成績整體提升。

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（責(zé)任編輯：黃 ?。〆ndprint