慕課環境下基于圖論的行為交互研究

許斌+亓晉+湯勇

摘要：

與傳統教學環境相比，慕課環境同時具備同步和異步的教學特征。為了提升網絡在線學習效率及學生的學習積極性，有必要針對慕課環境下的行為交互體系進行研究。首先分析了慕課環境下師生及生生之間的行為交互場景，在此基礎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隊與選擇學習榜樣，并注重雙向交互的重要性與確定學習榜樣指標的綜合性，從而幫助學生培養團隊學習能力，促進學生成績的整體提升。

關鍵詞：

慕課；圖論；行為交互；虛擬團隊

DOIDOI：10.11907/rjdk.173039

中圖分類號：G434

文獻標識碼：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

隨著現代信息技術、移動通信技術以及互聯網技術的快速發展，現代教育模式也向著移動化、個性化、大規模共享等方面進行探索和改革。這一系列改革背后隱含著學習者對教育資源公平享用的迫切需求與當前教育資源不足的矛盾，尤其是高質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絡教學模式，通過整合各類優質教育資源和方法，提供一種點對點和點對面的全新的教育和學習模式，給高校教育帶來了巨大影響[4-5]。MOOC突破了傳統教學模式和課堂教學活動的時空限制，改變了被動、低效率的知識傳授教學方法，重視學生個體性格、基礎及學習能力差異，有助于學生的個性化學習，展示出與現行高等教育結合的可能性。截至目前，國外哈佛、斯坦福、MIT等世界一流大學已上線大量MOOC課程，并逐步形成國際開放教育資源聯盟組織。國內40余所高校也相繼在國內外edX、Coursera、頂你學堂、果殼MOOC學院等平臺建立了自己的MOOC課程資源。

由于教學過程是一個極具個性化與針對性的活動，網絡化教學會使該特點更加凸顯。所以對網絡課堂的研究顯得格外重要，特別是對網絡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]。現在對于網絡課堂中交互行為的研究仍存在一些問題，如交互理論應用不足、研究領域狹窄、網絡課堂評價不充分等[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發展的影響。

基于以上現狀分析，本項目擬初步探索出MOOC環境下同步及異步網絡課堂中學習者的交互行為，并對該交互行為進行分析、分類、建模以及尋優，初步建立網絡課堂交互行為評價指標體系。應用該體系進行虛擬學習團隊的建立，培養學生的團隊交互能力，促進共同進步。

1 交互場景描述

隨著多種即時通訊工具、多人寫作工具、虛擬學習團隊支撐工具的出現，MOOC教學呈現出同步與異步相結合的雙重特征。例如，Coursera在開課期間提供了同步網絡學堂。在網絡課堂中，師生及生生可以進行思想交流和技術溝通，該交互過程往往是學生提升成績的一個必不可少的因素。因此，交互行為顯然是網絡課堂的重要組成部分和構建新型網絡課堂的切入口。

1.1 生生交互

在圖1中，每人對應一個節點，矩形框架對應MOOC過程。圖1（a）中是學生一對一的單向交互，學生A需要通知學生B相關教學活動中所涉及的概念信息，也可以是學生A向學生B單向傳播其它通知事項；圖1（b）中學生A可以充當組長或課代表的角色，對多位學生單向傳播消息。但在實際學習過程中，單向傳播并且不期待得到回復的情況相對較少。

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隊討論的交互形式。在圖2（a）中，學生A和學生B可以進行課程學習中問題的相關討論，也可以交流其它學習方面的事情；圖2（b）中展示的是團隊討論的交互模式，該模式更有利于學習效率的提高。endprint

1.2 師生交互

圖3中教師和學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的授課和學習過程中，這種交互占據主要部分，當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，學生向教師提問，教師作出回答。同樣，也可以是教師請學生回答問題，學生作出相關回應。實際上，在某些場景中，教師可以和學生進行雙向交互，比如留言系統。在這種有效的交互模式中，教師和學生可以就某些概念或方法進行提問和答疑，其實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，達到更為寬廣、自由的一個個性化學習過程。這也意味著MOOC形式的網絡課程的同步性相對于傳統課堂較弱，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，通過帶權無向圖展現出學生之間的關系，并基于學生之間的交互信息，對學生進行虛擬團隊劃分以及合適的榜樣選擇。學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絡，并且因為每個學生之間交互次數、交互時間、交互內容都不盡相同，使該網絡中節點的邊都帶有權值。可用權值體現了兩個節點之間的緊密程度。

在進行一段時間交互行為的統計后，MOOC課堂的學生存在K個團隊，每個團隊N個學生。圖5描述了其中某個團隊的情況，沒有交互的學生之間沒有畫出權值，并且默認權值為0。學生A和學生B之間的權值為WAB，學生C和學生D之間的權值為WCD，經過公式（1）計算后將形成權值向量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點，說明它們之間交互次數比較多，而最小的元素指向的兩個節點表明它們只有單向交互或沒有任何交互。每個團隊的H值可以用來衡量團隊學生之間的交互情況。通過公式（2）可以計算教師和每個學生之間的緊密度值向量R={R1，R2……Rn}。

3 案例分析

3.1 學習團隊建立

在師生和生生交互行為網絡構建的基礎上，本文設計了一種構建虛擬學習團隊的方法，使團隊內的學生更為有機地融合在一起。在保持團隊與教師良好交互的基礎上，提高團隊內部學生相互交互的總頻率，達到共同進步的目的。

學習團隊的劃分過程如下：①通過考察一段時間的學生交互行為，計算每個學生之間的緊密度值Wij以及師生之間的緊密度值Ri，構建帶權無向圖；②將帶權無向圖作為輸入，采用粒子群優化算法，以式（6）為優化目標進行求解，獲得最佳團隊劃分；③若該團隊滿足要求，則終止并輸出此虛擬團隊劃分，否則回到②。

這種虛擬團隊體現了團隊之間的凝聚力，學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行虛擬團隊劃分，在所形成的團隊中，單個同學的進步往往能帶動整個學習團隊的提升，使教學質量和學習氛圍得到明顯改善。

3.2 榜樣選擇

此外，本文也設計了一種選擇學習榜樣的方法。傳統的學習榜樣一般是學習課代表、學委、班長等。在這些榜樣選擇的過程中，往往更關注學習成績，而忽略了其它重要因素，在網絡中表現出來即是學生和學生之間的交互。只有榜樣與學生之間進行交互，好的學習方法和學習經驗才能傳播開來，達到共同進步的效果。所以選擇榜樣時不應只關注成績一個方面，更重要的是考察該同學在團隊內部的交流能力。本文提出在每個團隊內部選擇交流能力較好并且成績（pi）也不錯的同學擔任學委。在模型中選擇度（di）比較大的節點，說明該學生的交流面相對較大。

4 結語

本文以圖論的基本原理為基礎，研究了慕課環境下新型師生和生生的交互行為，將帶權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。在此基礎上，建立了劃分虛擬團隊和選擇學習榜樣的方案，體現了在教學活動中雙向交互的重要性和確定學習榜樣指標的綜合性。交互模型的建立有助于進一步研究慕課環境下的新型師生關系，使網絡上的優質教學資源能夠被充分利用，同時鍛煉學生的團隊意識和溝通能力，最終改善學習氛圍，促進學生成績整體提升。

參考文獻：

[1] 豐娟娟.我國MOOC 的發展現狀與趨勢分析[J].信息通信，2015（7）：267-268.

[2] 邰楊芳，賀培風，袁永旭，等.基于MOOC構建高校課程教學新模式[J].中華醫學圖書情報雜志，2014（7）：2-7.

[3] 亓晉，許斌，等.云計算課程分層次MOOC教學模式研究與實踐[J].軟件導刊，2016，15（8）：195-197.

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[7] 亓晉，朱駿，郭陽，等.基于xMOOC模式的云計算課程建設探究[J].高教學刊，2015（21）：195-196.

[8] 李文昊.虛擬協作團隊中技術支持的中介效應研究[J].中國電化教育，2012（12）：8-13.

[9] 亓晉，郭陽，許斌.基于MOOC模式的云計算課程建設探究[J].當代教育實踐與教學研究：電子版，2015（10X）：48.

[10] 許斌，亓晉，常瑞云，等.基于雙層階段式教學目標的MOOC教學方法[J].軟件導刊，2016，15（7）：204-206.

（責任編輯：黃 健）endprint