MOOC適用于人工智能教學的淺析

摘 要：該文從席卷全球高等教育的MOOC學習特點分析入手，討論了現有大規模網絡開放課程學習存在的主要問題及影響，指出其適用于人工智能專業研究生培養的關鍵因素，提出在傳統教學過程中，穿插Udacity視頻混合式教學、定期發布自制教學視頻、制作精品課教學網站和課件、采用QQ群線下答疑和討論的方式，創新人工智能專業研究生教學模式。

關鍵詞：MOOC 人工智能 研究生培養 精品課

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（b）-0187-02

原斯坦福大學教授塞巴斯蒂恩·圖仁（Sebastian Thrun）被很多人稱為是MOOC之父，他在2011年自己制作了人工智能的網上公開課，吸引了全世界16萬左右的學生來學習，后來演變成美國著名的MOOC平臺Udacity；2012年，哈佛和麻省理工學院（MIT）聯手創立了一個非贏利性的MOOC平臺EdX[1]；MOOC正在極大地改變當前的高等教育教學生態[2]。2013年，清華大學、北京大學、香港大學、香港科技大學、上海交通大學和復旦大學等中國頂級高校也開始加入MOOC大家族[3]。互聯網教育被看成是一個新的商業藍海，百度、騰迅和阿里巴巴等中國的互聯網巨頭們爭相進入這個領域。

該文從MOOC特點分析入手，針對MOOC學習存在的問題，指出其適合人工智能專業研究生培養的因素，提出MOOC可與現有人工智能專業教學結合的方式和辦法。

1 MOOC學習的主要特點

1.1 無地域、年齡、階層、語言差異的開放式學習

互聯網將世界各地的參與者聯系在一起，擁有一個共同的學習資源和交流平臺，不受年齡、階層的影響，通過英語進行溝通和交流。以Coursera 平臺為例，據統計（2013年3 月數據），在該平臺中注冊的300多萬學生中美國生源僅占27.7%，超過7成的學生來自美國以外的區域，依次是印度人8.8%、巴西人5.1%、英國人4.4%、西班牙人4%、加拿大人3.6%、澳大利亞人2.3%，開放式學習有利于參與者按照自己的計劃在閑暇時間學習，這讓許多因為時間、金錢、地區等問題無法深造的人有了進一步學習的機會。

1.2 交互性、合作式的學習

Coursera、Udacity在內的眾多MOOC項目都將課程切分為20 min內的完整獨立模塊（包括授課、測試等環節），教授者往往通過社交網絡、郵件列表等社區工具與學生進行互動和問答。在自習教室里跟隔壁桌同學討論一道物理題是一種學習記憶，在類似Facebook群組里跟不在一個時區未曾謀面的組員一起完成一項作業，是另一種體驗。

MOOC學習與傳統網絡教育的最大區別就在于其提供了一種交互性、合作式的學習模式，學習的每一個階段，相應會獲得MOOC的成績評估和反饋，這是一種類似一對一單獨授課的體驗，更是一種通過共同話題或討論，將教師和學習者連接起來的方式，甚至可能某個實驗或課題的完成，是由多個彼此未曾謀面的學員來共同完成。

1.3 免費獲得優秀教育資源的學習

MOOC旨在以開放與免費的形式向大眾提供優質的在線課程[4]。迄今為止，在美國開設的絕大多數MOOC是免費的，這樣可以使更多的人能夠接受高等教育，特別是對那些來自家境貧困的人群更是如此。開設MOOC的大多數是美國乃至世界著名高校，或企業與名校進行合作開設的，MOOC提供了高于一般大學的優秀教育資源。

北京大學MOOC推進工作組組長、計算機科學技術系教授李曉明認為：MOOC不是替代也不是互補，它是一種新的化學成份，當其注入到教育中來的時候，將會引起化學變化，產生新的物質。

1.4 通過人工智能技術MOOC有可能實現因材施教

MOOC上每個學生的任何行為系統都可以記錄下來，這些行為其實反映了這個學生學習的各個狀態，教育機構可以根據這些行為分析來對學生進行個性化的培養。

清華大學大規模在線教育研究中心主任、計算機科學技術系教授孫茂松認為：如果看一段視頻，這段視頻的某一個位置學生總是在看，說明這一段他沒有看懂。另外習題也有類似的情況，而且可以把這個人的行為和他同班同學的行為進行比較，這樣，雖然人群多，十萬人，但通過人工智能的技術，通過數據分析、數據挖掘技術，大數據技術，是有可能做到因材施教的。

2 MOOC學習存在的問題

2.1 MOOC課程對知識領域的覆蓋有限

截止2013年7月，全球最大的網絡課程聯盟Coursera 共享了408門課程，Edx 作為世界頂尖高校聯合的共享教育平臺，目前也只提供了60門在線課程，相對于傳統高等教育的海量課程，MOOC上線課程的數量仍很小，對知識領域的覆蓋有限。

2.2 MOOC成績認證的社會認可度較低

目前，75%左右的MOOC課程會提供由教師簽名的電子證書；Coursera將在2014推出10個專業認證項目。華盛頓大學計劃2014年秋天為其Coursera課程提供學分，科羅拉多州立大學的環球學院已經認可Udacity上部分課程的學分，Udacity還發布了一個免費的就業匹配計劃[5]。但是對于傳統大學教育獲得的學歷證書，MOOC成績認證剛剛起步，要得到國際社會普遍認可尚有很遠的路要走。

2.3 難以保證MOOC學習成績的真實性

MOOC太容易作弊，為了防止學生作弊，Udacity和edX與測驗服務提供商Pearson VUE 達成了協議，在網站上注冊學習的學生可以選擇參加有監考（認證）的期末考試[6]。但是對于跨國際和地區的大量MOOC學習者，還無法保證這一舉措的全面實施。

2.4 缺失實驗環節，不利于社交關系的培養

通過實驗室環境、儀器設備開展實踐、研究和討論，能夠對知識進行系統的歸納、理解、分析、應用和創新，是大學教育重要的一環；除了學科知識學習之外，社交關系的培養是大學教育的最重要元素，尤其是以管理、法律、對外貿易等為代表的一類課程，更注重培養人際交往和社會關系的建立。大學學習不僅需要建立系統的基礎知識，還需要靈感和洞察力、想象力、批判精神的培養，而MOOC學習無法很好達到上述預期效果。

2.5 學習者的語言程度要求高

現有MOOC的授課語言主要以英語為主，需要學習者具備良好的英語聽力或文字閱讀、文字組織能力，對專業詞匯的理解能力，這對于母語非英語類國家的學習者是個難以克服的障礙。在初始接觸MOOC之后母語非英語的學習者往往伴隨著一輪沮喪，語言方面很多人難以克服或者不適應，導致課程進度緩慢、教學效果不良，語言的適應需要長期的積累和學習，而這給MOOC學習者帶來了雙倍壓力，很多人堅持不下來導致退出。

2.6 對學習者的自主學習能力和自我管理能力要求較高

大多數MOOC課程都是學生利用業余時間，利用自己的興趣去選的。一開始是完全免費的，沒有任何障礙，選課率非常高，真正學的過程中發現有一些課不適合自己，遇到生活、工作各種原因很容易放棄。沒有導師或者老師檢查學習進度，完全由自己來保持學習的動力。

由于各種原因，MOOC存在的高比例的退課率也是不容忽視的問題。在Coursera平臺，注冊參加特隆和諾維格講授的線上人工智能課的16萬名學生中，最后只有14%念完了課程。在2012年初注冊參加麻省理工學院的一門電路課程的15.5萬名學生中，只有2.3萬人完成了第一套習題，約7千人即5%通過了這門課程。

上述問題決定了MOOC教育無法完全替代傳統的大學教育，MOOC與現有大學課程的混合式教學，可能成為未來發展、存在的一種形式。

3 MOOC帶來的改變

MOOC改變了傳統學校傳授知識的模式，提供了一種全新的知識傳播和學習方式，在教育觀念、教育體制、教學方式等方面都有著深刻影響[7]。

3.1 推動學習方式變革

通過課堂云、MOOC以及翻轉課堂的新型學習環境以及各種有趣靈活的學習形式（如社區化、學習者協作、趣味性、即時評測等），使學生有更大的學習選擇，提升了學生主動學習能力，改善學習效果。

3.2 促進大學教育水平和教育質量的提高

MOOC提供了名校名師名課、前沿技術、專業核心課等資源，一定程度帶動了全球范圍的教學水平、教學質量對比和評價，更新大學教育觀念，接受、采納和再創造MOOC等先進的教學模式，突破傳統課堂教學的狹隘眼界，從高素質人才培養的大視野中，提高大學教育水平和教育質量。

3.3 提高大學教學信息化整體水平

研究和駕馭高等教育信息化，必須將對當代信息技術與教學變革這兩個方面結合起來，促進共享課程資源、網絡視頻課堂和課堂云平臺等新型的大學教學資源建設，通過信息化共享與集成平臺集成學校相關的教學資源、科研資源、文獻資源、業務資源和交流資源，提高教學信息化整體水平。

3.4 促進大學教育國際化進程

一方面，通過吸納MOOC 聯盟的國際優質開放課程，可以建立國際化課程資源，加強英語或雙語教學，并使學生有更廣泛的機會直接接受國際知名教授講授的課程教學；另一方面，通過高水平的MOOC課程建設，擴大學校在相關領域中的國際影響，展示學校的學術水平和科研實力，促進大學教育國際化進程。

3.5 降低高等教育成本

世界范圍內，高等教育成本的大幅攀升使得低成本的教育解決方案在廣泛的人群中擁有龐大的需求。美國大學生一年大學學習的平均花費為27，435 美元，這意味著一名學生獲得學士學位需要花費超過10 萬美元。大學本科教育，常常讓家庭貧困的年輕人或他們的父母背上一身債，MOOC一定程度可以降低高等教育成本，MOOC學分抵消大學專業課學分，有可能使學生提前選修完課程、提前答辯、提前畢業成為常態。

4 MOOC適用于人工智能專業教學

4.1 人工智能課程線上資源豐富、優質

塞巴斯蒂恩·圖仁（Sebastian Thrun）開設的人工智能課程會介紹現代人工智能的基礎知識，涵蓋狀態空間搜索，概率推理，機器學習，無監督學習，邏輯推理，規劃，強化學習，馬爾可夫模型，濾波，對抗搜索，博弈等相關內容。這幾乎涵蓋了現代人工智能的各個方向。所有現代智能系統，包括機器人，推薦系統，識別系統等都可以從這門課中找到理論基礎。雖然涵蓋了這么多內容，但是這門課完全不需要編程。上面的全部內容都被老師融入了一個一個簡單的小例子中。簡單的計算就可以得出課中所有問題的答案。這門課程還誕生了一個Facebook群，有在線討論組以及大量的志愿翻譯者，部分內容已經被翻譯成44種語言。

2011年秋，MOOC實現了第一次重大的突破：超過16萬人通過斯坦福大學教授塞巴斯蒂恩·圖仁新成立的知識實驗室（即Udacity）參與了人工智能課程[8]。

4.2 有助于國際化的人才培養和交流

高等教育國際化是創新人才培養與經濟全球化的必然要求。MOOC利用強大的網絡平臺和先進的技術手段，可以與國外的教授、科研人員、學生等展開學術交流和互動。此外，MOOC模式可以給研究生提供到世界一流企業和公司進行課程實踐的機會。例如MOOC項目之一的edX項目與VMware公司合作，提供學習者在線試驗軟件，使每個選修哈佛大學CS50x“計算機科學導論”的學習者都可以免費使用VMware虛擬化軟件，在自己的電腦上模擬操縱不同類型的虛擬機器，以體驗世界最先進的虛擬產品，完成課程實驗[9]。

4.3 基于“學習大數據”的個性化服務

每個研究生在整個學習過程中對全部學習對象（包括短視頻、交互式練習等）的全部學習行為都會被一些MOOC技術平臺自動記錄下來。大量的研究生在線學習的相關數據將會匯集成“學習大數據”。通過系統性的數據挖掘，可以為每個研究生建立學習檔案，教師可隨時掌握學生的學習狀況并能及時進行反饋指導，根據學生的興趣、能力和學習計劃，安排個性化的教學、“推薦”學習資源，可持續改進課程教學內容和教學環節設計，實現“因材施教”式的個性化學習服務[10]。

MOOC過程中接觸到的遠遠超過課本和傳統課堂的海量數據，正是其對于研究生教育最吸引人的部分。在傳統研究生教學過程中，穿插Udacity視頻混合式教學、通過視頻分享平臺定期發布自制教學視頻、制作精品課教學網站和課件、采用QQ群線下答疑和討論，能夠促進課下研究生對于學科基礎理論知識的深入學習，而把課堂上的部分時間用于和老師、同學進行面對面的討論和交流，這種培養方式更容易激發創新思維的火花，更加符合當前研究生培養需求。

5 結語

MOOC通過線上的學習資料和在線國際化交流開展主動學習，課堂上進行深入的精細指導與問題分析，能夠有效地轉變傳統的傳授型教學模式，極大激發研究生的創新興趣，提高教學效率。通過課后的擴展閱讀和科研實踐，探討相關研究熱點，拓展科研視野，為大規模的在線研究和交叉學科創新學習打下良好的基礎。人工智能專業因其線上豐富、優質的MOOC資源而更適用于研究生教學，有助于國際化的人才培養和交流，通過對“學習大數據”的挖掘，能夠對研究生培養實現“因材施教”，符合當前研究生個性化學習的培養需求。

參考文獻

[1]姬十三.果殼網CEO，科學松鼠會創始人，Coursera，Udacity，edX：MOOC（大規模在線開放課程）的三座大山[EB/OL].http：//mooc.guokr.com/post/384608/.

[2]范佳秋，樓青.中國MOOC先行者：在家里上常春藤，外灘畫報[EB/OL].http：//mooc.guokr.com/inion/436962/page=3#comments.

[3]趙妍.國內高校試水在線教育[EB/OL].北大清華部分課程上線MOOC.時代周報，2013-09-26[EB/OL].http：//time-weekly.com/story/2013-09-26/131080.html.

[4]陳肖庚，王頂明.MOOC的發展歷程與主要特征分析[J].現代教育技術，2013，23（11）：5-10.

[5]Carl Straumsheim，MOOC專業認證大勢所趨[EB/OL].http：//mooc.guokr.com/opinion/437561/.

[6]王文禮.MOOC的發展及其對高等教育的影響[J].江蘇高教，2013，2.

[7]徐曉飛.抓住MOOC之機遇促進計算機與軟件工程專業教學改革[J].中國大學教學，2014，1.

[8]楊勁松，謝雙媛，朱偉文，等.MOOC：高校知識資源整合與共享新模式高等工程[J].教育研究，2014，2.

[9]孫浩，鄒煥新，計科峰，等.從MOOC到MOORE—面向創新能力培養的軍校研究生混合式課程教學[J].高等教育研究學報，2013，36 （4）

[10]清華大學孫茂松談MOOC：太陽照常升起，境界已然不同[EB/OL].http：//www.edu.cn/focus_1658/20131112/t20131112_1038549.shtml.