基于知识地图的MOOC课程开发*

李艳红 赵 波 甘健侯

（1.云南师范大学 民族教育信息化教育部重点实验室，云南昆明 650500；2.云南师范大学 信息学院，云南昆明 650500）

大规模在线开放课程（Massive Open Online Courses，MOOC）是2012年涌现出来的一种新型在线课程开发模式，被誉为“印刷术发明以来教育界最大的革新”，呈现出“未来教育”的曙光。[1]中国教育研究工作者也一直在关注MOOC及其发展，有计划地分步推出本高校的大规模开放在线课程。基于MOOC的课程知识地图可以直观反映课程的学习目标、学科体系、层次关系和关联关系，不仅能帮助教师组织教学知识，而且能更好地引导学生对课程知识的学习，有利于提高MOOC的教学效果。

一 知识地图

英国情报学家布鲁克斯[2]基于情报学理论首次提出知识地图（Knowledge Map）的概念：知识地图是按照知识的逻辑结构找出人们思维相互影响的链接点，把链接点像地图一样标示出来，展示知识的有机结构图。许多专家和学者从不同的角度提出了知识地图的概念，本论文要叙述的课程开发知识地图参考了文献[3]的引述：知识地图是已经获取的知识以及知识之间的关系的可视化描述，它可以使不同背景的知识寻求者在不同的详细程度上学习知识，并同其他人进行交流。知识地图在教育领域（如教师知识地图、辅助学习系统等）的应用已取得很大进展，不仅能帮助教师组织教学内容，而且能更好地引导学生对课程知识的学习。知识地图在MOOC课程开发中的应用为学生提供了一种个性化的学习导航工具，能够动态呈现出课程知识点之间以及课程知识点与描述课程的资源之间的关联，有效地避免了学习中的迷航（Disorientation）问题。

知识地图具有分布性、联系性、导航性和认识性四个主要特点[4]。分型的知识地图主要展示知识及其存放位置之间的分布关系，协助MOOC学习者定位课程知识资源。联系型的知识地图利用课程知识之间的内在隐性联系展示课程知识，如基于学习者社会网络分析的知识地图、人立方搜索（Entity Cube）、课程知识结构图（Curriculum Knowledge Structure Map）。导航型的知识地图用于MOOC网站信息构建，为学习者浏览课程网站内部知识提供导航，展示MOOC课程网站所涉及的知识之间的连接关系。认识型的知识地图以学习认知规律为基础，揭示知识之间的内在联系，如V型知识地图。

二 MOOC课程开发

MOOC是由资源发布平台、学习管理系统和开放网络资源综合起来的旧的课程开发模式发展形成的。当教师准备开发MOOC时，专家建议先组建一支课程支持团队。团队人员主要包括课程开发专家、计算机编程人员、摄像师和懂技术的教学助理，这些人可以帮助教师进行教学设计，排除技术难题[5]。目前，每门MOOC的设计制作周期约为1～3个月，运营周期约为8～16周。一个完整的课程开发过程需要经过8个步骤，如图1所示：

MOOC的优势是提供了重铸现有教学模型和系统的全新方法，强调学习过程需要创新和教学设计。根据如图1“知识点和课程设计”的具体开发过程可知，目前MOOC知识点主要是按照教学大纲罗列显示。课程开发的主要工作局限于按照教学大纲，划分知识点，然后进行拍摄和后期制作，最后根据课程规划逐步上线。整个开发过程，没有考虑到在线学习者的学习形式和个性化学习特点。如果没有一个联系型、建构的课程开发模式，这种纯粹按照线性教学大纲引导学习过程的形式是不可能成功的[6]。精心设计教学过程能更好地使学生获取知识，MOOC现有的课程开发模式无法组建联系型的知识结构，而知识地图的特点正好可以弥补这个缺陷。

三 基于知识地图的MOOC课程设计

教学设计者在MOOC的设计和开发方面经验匮乏。Steven[7]在亲自带着他的研究生体验《在线学习和数字文化》的MOOC以后，指出当前的MOOC在根据学习者的学习情况自适应更新课程内容特性方面研究不足。教育的目的是教会人们如何在无限的知识里选择和加工有用的信息，MOOC只是让学习者运用随机分布的网络资源进行自学，并没有对学习者在学习进程中碰到的困难进行及时的指导。人本主义课程设计价值取向的观点认为，网络课程应该向学生提供有利于促进人的发展的经验，强调学生学习活动过程。MOOC的设计者应该提供自适应的学习情境，以促进学习者的自我学习。Conole[8]深入研究MOOC的教学形式之后，设计出MOOC开发的“7Cs模型”，如图2所示。

图1 当前MOOC的开发流程

图2 MOOC课程开发的7Cs模型

7Cs模型既能用于MOOC的教学设计，也能评价课程的学习效果。在利用7Cs模型进行课程开发的过程中，教师需要设计高效的教学策略，保证课程质量、重视学习者体验。然而，7Cs模型并没有给出MOOC具体的开发步骤，实施性不强。初步研究结果表明，明确按照学习科学的方法进行MOOC的详细设计，并且利用学习分析技术分析学生学习起点和学习风格，可以提高学生的学习成绩[9]。笔者综合以上观点，设计出“基于知识地图的MOOC开发模型”，如图3所示。课程开发过程主要涉及四个步骤：课程知识制图、课程知识索引、课程知识个性化和课程知识审计，课程知识制图和索引由教师和课程设计专家完成，每个学习者根据自身的学习特点对课程知识进行个性化路径学习和知识审计，学习者的学习体验和学习效果反过来又能指导教师对课程的设计。整个MOOC开发过程中，教师和学生一直处于双向的互动状态，避免了当前学习者被动接受教师对课程安排的现状，让学习者对课程的设计有更多的参与感。

图3 基于知识地图的MOOC开发模型

图4 课程地图绘制

1 课程知识制图

（1）课程知识地图的设计

围绕MOOC的特点和知识地图的一般特性，为了发挥和完善知识地图的功能，课程知识地图的设计应该遵循以下几项原则：①可视化。知识地图把课程的知识体系结构用联系型和导航型的形式清晰地表现出来，按照知识地图的指向，学习者可以很快找到学习目标，明确课程核心内容和重难点，从而选择合适的学习路径和策略来开展有针对性的学习。②个性化。课程以个人需求为基础，以个人目标为导向，系统设计人员采用课程概念地图（Curriculum Concept Map，CCM）指导课程内容知识地图的生成[10]，将学生的学习风格和学习策略信息数据应用于个人课程知识地图的构建，根据知识点的关联属性利用SOM算法构建基于学习者的个性化知识地图。③动态性。教师需要实时更新课程内容以反映技术的变化和教师对学科的重新思考，因此课程应该设计成灵活的分布式输入输出结构，以反映知识的不断增长和更新。SOM算法捕捉结构的变化，并且根据学习者的学习路径和学习行为，个性化的推送与课程相关的资源信息。

（2）课程知识地图的绘制

课程知识地图采用图示的方式表示知识点之间的关系，给学生以直观的展现形式，可以是树形和简单网状的层次结构，也可以是几个独立的树形结构组合成的复杂网状结构。知识地图的构建需要充分考虑知识点之间关系的种类，通常按照“课程—部分—章—节—复合知识点—基本知识点”六个不同层次来组织课程内容，如图4所示。图4是一个完整的系统初始化课程框架，“+”表示该复合知识点具有相应的子节点，设计人员需要对每个基本知识点进行微视频的脚本设计，每个知识点的视频长度约3～8分钟。课程的所有知识点具有相关的联系，有像“部分1→部分2”大的关联，也有基本知识点间跨章节的关联。按照知识地图式的导航模式来规划MOOC内容，不仅能帮助教师快速设计学习内容，直观地呈现课程的框架和课程内容的层级结构，而且能体现不同层级之间的意义关系，可以有效促进学生的知识迁移。

2 课程知识索引

（1）建立课程信息分类体系

在设计好课程知识地图的导航框架之后，需要对课程基本知识点进行相应资源关联。课程信息可以分为显性课程资源和隐形课程资源[11]。显性课程资源直接组成教学活动，如课程微视频和课程试题库等。作为实实在在的资源存在，显形课程资源可以直接成为运用于教学的便捷手段或内容，相对易于开发与利用。隐形课程资源潜在的对教学过程施加影响，如学生学习策略、学生学习动机、学习徽章和论坛讨论气氛等。与显形课程资源不同，隐形课程资源的作用方式具有间接性和隐蔽性，对教学效果起着持久的潜移默化的影响。当前MOOC的开发以课程微视频为主，忽略了学习徽章和课程论坛等隐形资源的设计。

（2）建设课程信息库

课程信息库不仅要有课程微视频和题库等显性课程资源，而且要有学生学习动机和学习策略分析等隐形课程信息。对MOOC课程信息进行重新定位和认识，可以使教师在理论探讨和行动实践方向上更加清晰明确。课程开发人员需要改变对隐形课程资源研究的忽视态度，走出对课程资源僵化的思维观念定势。MOOC课程资源观的转变，将改变课程开发者和教师对课程性质的看法，使MOOC课程由狭变广、由静转动，学生所处的网络环境和自身特征开始成为探究对象。因此基于知识地图的MOOC课程资源应该包括以下四个方面的内容：①课程视频、课程题库、课程活动和拓展阅读等显性课程资源；②信息Agent和知识点关联图谱等隐形课程资源；③课程学习论坛和课程讨论QQ群等关系网络；④基于MOOC的建构性学习环境。

（3）建立课程知识关联

用课程概念图和超文本链接组织和加工学习材料，能够实现学习者个性化的学习路径[12]。把各种知识类型纳入兼容性的框架体系，可以逐渐吸纳课程学习中的各类知识，使基于知识地图的MOOC资源库逐渐完善。MOOC开发应该注重各类知识点的联系性和交互性。地图中的知识并不是孤立地存在，每类知识旁都需要标注相关资源，形成一种知识的“串珠”。这种设计有利于广泛而深入地把握课程知识点，根据知识的互动关联而激发创新思维。在一个开放性的课程地图结构中，各类知识都能找到相应的接口输入知识，已有的知识也能迅速得到更新和补充。

3 课程知识个性化

布鲁姆[13]的研究发现，在学习辅导、掌握学习和传统班级学习中，班级教学效果最差，一对一和掌握学习的组合教学效果最好。90%的学生在接受学习辅导之后，学习效果比传统班级教学高两个标准差。如果合理设计MOOC个性化学习路径，可以精确导航学习过程，使学习效果最优化。知识地图提供了任务驱动的学习过程可视化界面，使学习者清晰掌握自身学习进度和学习效果，采用任务驱动和合作学习的策略，实现学生的掌握定向和积极的学习。初次登录课程系统的学习者在进行课程注册之后，需要进行学习风格和学习策略测试，学习跟踪Agent会自动记录测试结果，构造学习者个人动态的贝叶斯学习网络。信息Agent根据贝叶斯学习网络信息，提取学习者的个性化特征，推送适应性的课程和学习同伴，然后开始正式的课程学习。课程采用任务式的驱动策略，让学习者和学习同伴自主的选择学习任务进行学习，根据每个知识点的学习情况，系统自动生成个人动态课程知识地图。学习者可以根据知识地图的标注情况，对课程知识点的掌握情况有一个可视化的清晰了解。

4 课程知识审计

课程知识审计是指对课程的学习成效、环境以及隐性和显性课程资源的利用情况的评估，是系统化的探究、分析、量度和评估课程学习的过程。课程知识审计的对象包括学习轨迹、课程知识内容和MOOC教学环境三个方面的内容。学习者自身是课程知识的学习者，也是自身学习过程的监督者，一方面要掌握课程知识学习的流程和课程内容彼此的关系等内容，另一方面还要清晰地意识到学习目标，以便确定学习需求。系统通过记录学习轨迹，可以可视化的探究学习产生的过程，分析学习者的个性化学习特征。在审计课程知识时，不仅要审计课程结构知识，也要审计课程隐性知识，显性知识存在于数据库、文档等载体之中，而隐性知识则存在于知识关联、课程关系网络和学习环境中。MOOC教学环境对课程知识的学习起着推动或阻碍的作用，包含三个方面：课程技术环境、课程设计和论坛讨论氛围。MOOC课程的知识审计是动态、循环和完整的知识评估过程，伴随学习者学习的整个过程。

四 总结

接下来笔者的研究工作是将本研究的课程开发模型应用于《佤族婚丧习俗》的MOOC开发，需要从两个方面收集数据：（1）课程开发过程中，对教师、课程开发顾问、计算机编程人员和教学助理进行访谈，了解该MOOC课程开发模型是否能辅助教师快速设计课程内容，直观地呈现课程框架和课程内容的层级结构。（2）课程正式发布之后，①收集课程的系统数据：根据学习跟踪Agent记录的学习过程数据，进行基于学习者在线学习行为的数据分析。②收集实际调查数据：给学习者发放课程调查问卷，并且进行随机访谈，询问该MOOC课程学习的体验，了解该模型是否为学习者提供了个性化的学习导航，具有动态的展示效果，实现了学习者的个性化学习。最后，根据教师和学习的综合数据分析结果，对本课程开发模型进行修正。

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