從技術和研究角度看MOOC

孫茂松

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

關鍵詞：MOOC；在線教育；個性化服務

大規模在線教育（massive online education，MOE）已有十多年的發展歷史。它的發展大體可劃分為兩個階段：第一階段，1999年發端于德國圖賓根大學、2002年興盛于美國麻省理工學院的網絡公開課（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的一個自然發展，但兩者在技術上存在著顯著差別。

結合我國情況，通過對“國家精品課程資源網1”和“愛課程2”上的典型課程、2012年6月7日發布的《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edX、Coursera和Udaeity網上課程的初步對比可以發現，MOOC與網絡公開課并不相同，具有如下特點。

以“短視頻+交互式練習”為基本教學單元的知識點/知識體組織模式和學習模式

MOOC的短視頻一般不超過10分鐘，而網絡公開課的視頻通常在0.5M小時。從表面上看，這只是形式上的不同，但實際蘊含了教育學和認知心理學的道理。眾所周知，在線教育的學習效果一直是制約其發展的關鍵因素。調查數據顯示，在我國使用過國家精品課程的人中，有規律地使用（平均每周一次及以上）的學生只有16.4%，教師只有7.8%。2013年4月發表于美國國家科學院院刊的哈佛大學的一項研究表明，短視頻可有效減少在線課程學習過程中學生發生“走神”的現象，有助于幫助學生保持注意力，提高學習效果。這個實驗結果為MOE2.0在線教育課程設計提供了科學依據。需要注意的是，一個基本教學單元具有一定的自足性，短視頻講授教學內容，與之關聯的交互式練習則幫助學生及時理解并鞏固所學的內容。這種短小精悍的教學單元也便于學生的“碎片化”學習。借重交互式練習的即時反饋

交互式練習中的“練習”是一個上位概念，包括測驗、作業、考試等。其要點是交互式練習主要依賴機器進行自動評分或者自動評級。只有這樣才能對大規模學習者隨時隨地提交的在線“練習”實現即時反饋。交互式練習擺脫了傳統的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，有效提高學習效果。同時這也是保證在線教育在“大規模”的條件下仍然得以有效進行的最主要技術手段之一。

交互式練習的方式可以因課而異，某些方式需要學科前沿研究成果的支撐，非常具有挑戰性。MOE2.0的這部分內容必將成為計算機領域，特別是人工智能和機器學習方向所密切關注的研究熱點。

基于學習大數據的個性化服務

在MOOC設計中，要強化“學習對象”的概念。這個概念早已有之，但在MOOC中應予以全面、自覺地運用。每一個短視頻、每一個交互式練習以及其他相關的教學材料（如PPT、PDF文件等）等，都應被視作一個獨立的可觀測的“對象”。每個學生在全部學習過程中對每一個學習對象的全部學習行為原則上都可以被MOOC系統自動記錄下來。將數以百萬計的學生在線學習的相關數據匯集起來，便形成了龐大的“學習大數據”。接下來便是數據挖掘和機器學習技術施展拳腳的舞臺了：通過宏觀和微觀分析雙管齊下，把握和揭示“學習大數據”中蘊藏的學習規律，使教師有針對性地及時調整各個教學要素，在大規模學習人群中實施“因材施教”式的個性化教學服務。

依托網絡社區的互動交流

目前，國家精品課程的互動交流平臺主要是留言板和論壇。據統計，抽樣調查的課程中有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%的課程有回復信息，平臺的利用率極低。MOOC則更加注重依托網絡社區（社交網絡）進行互動交流，目的有二：

其一是在網絡環境下為學生搭建一個“觀摩”的平臺，做到“奇文共欣賞，疑義相與析”。《禮記·學記》曰：“相觀而善之謂摩”。在現實的學習環境下，“觀摩”對提高學生的學習興趣和動力是十分有益的，網絡環境下應設法補上這個功能，形成MOOC系統的“標準配置”。可以想象這樣一個場景：按照某一門MOOC課程的教學要求，某學生的在線下大作業中自主完成了一個高水平的“無人機”設計和制作，并且以高質量完成了自主飛行潛入恐怖分子基地并盜取情報u盤的高難度任務。學生可將上述全過程拍成視頻，上傳到該課程的網絡社區供同學“觀摩”，其示范效果不言而喻。

其二，對某些機器難以自動評分的較為復雜的交互式練習，基于網絡社區學生群體的互相評分機制是一個可行的“低成本”解決方案。如課堂般的線上課程組織方式

MOOC課堂試圖為學習者營造一種與校內課程類似的學習環境，如按周上課，學生須跟上教師的教學節奏與進度，要按時完成作業、通過各種測驗等。要“虛”戲“真”做，雖然是在線上，也要盡量給學生以線下課堂般的體驗和感受。這一點與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教學效果的有效性問題，如翻轉課堂、混合學習等，也有研究MOOC系統的構建技術問題。如：2012年10月美國科學基金會啟動了為期一年的研究項目“認識edX MOOC：電路和電子技術（6.002x）如何幫助我們了解MOOC的學習經驗”和為期兩年的研究項目“RAPID：在MOOC平臺中理解和設計社群動力學（點對點大學）”，受資助單位分別是美國麻省理工學院和馬里蘭大學。2013年6月，比爾及梅琳達·蓋茨基金會資助設立了“The MOOC ResearchInitiative，MRI”計劃，通過其建立的“MOOCResearch Hub”網站3，全世界感興趣者均可自由申請研究課題。

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

MOOC的研究才剛剛起步，因此具有巨大的發展空間。可研究的東西很多，如面向MOOC教學的自動問答系統、作文自動評分、虛擬實驗室、多模態交互等。

值得注意的是，國際上MOOC的“三駕馬車”edX，Coursera，Udacity的創始人都有非常資深的學術背景：Udacity的創始人和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明人，2011年獲美國人工智能聯合會Feigenbaum獎；Coursera的聯合創始人為達夫尼·考勒（Daphne Koller）和吳恩達，前者是斯坦福大學計算機系教授、美國工程院院士、美國人工智能學會會士、機器學習領域學者，后者是斯坦福大學人工智能實驗室主任、機器學習領域學者；edX的創始人和總裁阿南特·阿格沃爾（Anant Agarwal）曾任麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室主任。其中的寓意值得我們深思。

致謝：《從技術和研究角度看MOOC》一文已在《中國計算機學會通訊》2013年第10期刊出，感謝《中國計算機學會通訊》和作者允許《計算機教育》雜志全文轉載。文章轉載時略有改動。