基于MOOC的高校移动云课堂设计与应用研究

朱晓亮+杜旭+李浩+曹文卓

摘 要：移动学习是信息时代教育变革的必然。其具有先天的便捷性和泛在性，更具情景性、交互性和社会性，它极大地改进了人们获取知识与再造知识的途径。同时，MOOC（Massive Open Online Courses）理论与机制经过十多年的研究发展也日趋完善，其服务模式与移动学习环境的融合正成为研究热点。本文立足于MOOC与移动学习技术构建适应高等学校教学规律的辅助在线教学应用以促进高校教育教学的变革，设计开发的“移动云课堂”注重MOOC学习资源、学习活动及情景交互的整合，既直接服务于华中师大数万师生教与学的实践，也为移动学习创新服务模式提供实证环境。实践与比较分析验证了基于MOOC构建高校移动云课堂的可行性和优势所在。

关键词：移动学习；MOOC；移动云课堂；情景交互

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）14-0020-07

一、 引言

目前，MOOC和移动学习技术的迅猛发展为信息技术与高等教育带来了实现深度融合的契机。一方面，MOOC的大规模应用创造了全新的、公平的教育模式，反映了自主学习和终身学习的教育价值取向，加快了高等教育大众化和国际化的进程，同时MOOC以学习者为中心的课程设计理念、基于知识块的课程资源建设、界面友好的交互平台、效果良好的教学新模式、新型的在线学习方法和师生关系，也给我国高等教育课程教学改革带来了很好的启示[1，2]。另一方面，移动学习倡导和支持在一定的社会学习情境中实现知识学习的便捷性、移动性以及超媒性，强调情境化的、交流共享的学习方式来支持知识建构，被认为是在课程改革中实现学习社会化、个性化的一种新型学习范式[3]。然而，尽管MOOC在支持大规模学习群体的自主学习方面做了有益的探索，但在整体功能的完备性和成熟度方面还落后于典型网络教学平台[4]。总体而言，信息技术融入高等教育的进程已滞后于信息技术自身的迅猛发展。因此，如何利用移动学习优势，发挥MOOC在开放、优质教育资源聚集方面的作用，变革高等学校课堂教学模式，提升高校课堂教学质量，值得在理论和实践层面展开深入研究[1]。

将MOOC与移动学习相结合，服务于高等教育创新面临诸多挑战[5-7]。主要体现在，主流MOOC的教学局限性在于教学模式单一、教育理念较之传统课堂教学没有大的突破，活动设计主要以获得学习为主，而对探究学习、个性化学习和协作学习重视不足[5]。同时，MOOC缺乏严肃的教学方法以及其仅是课程与开放教学资料的集合，无法体现课堂学习与课程学习的意义，而且MOOC课程模式本身特点造成如果缺乏指导和帮助，学习者很容易迷失，因此课程学习者的高退课率和低通过率问题被多方诟病[6，7]。

在MOOC与移动学习融合方面，世界范围的研究者已经开展了诸多工作。如Sun G.指出移动MOOC不同于传统模式之处在于更多的协作与碎片化资源，而且学习者能够通过团队协作来定制个性化的学习资源，即微学习即服务（Micro Learning as a Service， MLaaS），其核心是采用教育大数据挖掘（Educational data mining，EDM）技术来分析用户行为特征和识别学习资源特性，从而建立个性化的学习路径[8]。Brinton， C.G.等研究了MOOC学习环境中通过学生与资源的交互行为来修正用户的学习模型并指导内容适配策略[9]。王涛等建议通过多种形式的社交媒体参与讨论、思考、分享资源，并在参与者的交流中生成课程资源[6]。祝智庭认为MOOC的教学法出现了新动向，教学方式、学习方式正由完全自主在线学习向混合学习、协作学习、研究性学习等转变[5]。

由上述文献可知MOOC与移动学习的深度融合需要首先实现理念、思路、方法、评价方面的四个转变。其中，教学理念将不拘泥于课堂授课的方式，借助云平台向着Off Campus Out of Class转变；教学思路则由传统教学方式到个性化、数字化方式转变，并将物理和虚拟空间结合来营造创新的教学环境；教学方法将主要采用混合学习，充分体现互动、交互式的课堂氛围；评价方式则由分组评价到开展过程评价模式转变。本文将结合华中师范大学移动云课堂实践展开论述。

二、 移动学习的发展机遇与问题

自从2000年在美国加州大学的“移动教育”研究项目中被提出之后，移动学习的概念受到了世界范围内的广泛关注[3]。综合Alexzander Dye、Vavoula和Sharples等学者的观点，移动学习的显著特征包括：以移动设备作为物质基础；学习发生在情景实践之中，非孤立学习，具有实时双向交互机制；移动学习不仅关注数字化学习内容，还关注其学习过程与结果[10]。移动学习为教育教学理论与模式的变革开拓了新的发展方向和发展维度，不仅丰富了人们获取知识、建构知识、应用知识的方式与途径，而且转变了传统的学习理念，为终身学习、普适学习与个性化学习提供了强大的支撑能力[11]。

移动学习的发展大致经历了三个阶段[10]：第一阶段将学习内容通过无线通信以“推”送方式来实现知识的传递，注重学习的内容呈现。学习者成为学习“拉”的对象，这是一种被动的、单向的、机械的交互方式。笔者称其为传统的移动学习阶段。第二阶段强调增强移动学习内容的管理和自适应性，为学习者实现积极的知识建构提供有效的工具。如采用流媒体技术实现流式学习，使学习者可以灵活自主、随时随地选择自己所需学习的内容。笔者称该阶段为改进的移动学习阶段。第三阶段强调了在生活环境和实践情景中进行学习，同时也呈现了与泛在学习理论的融合。笔者称之为移动学习+阶段。

总体而言，当前主流的移动学习技术正由第二阶段向移动学习+演化，其中MOOC与移动学习的深度融合是一个重要的发展方向。移动学习+需要面临解决的问题包括[3]：移动学习的移动性和碎片化使学习者的注意力容易受到干扰，影响学习效果的问题；双向交流缺失影响移动学习的互动性；移动学习环境不断变化使得学习具有随机性，降低了知识建构的质量，这需要学习情景的重构。

三、 MOOC与移动学习的融合模式

MOOC与移动学习的融合是大势所趋，但是如何构建适应高校教学规律的辅助在线教学模式则需要重点研究。文献[12] 验证了目前大学生对应用移动学习方式开展课程学习具有较强的需求，同时也证明了学习情景重构的核心是交互性、个性化的移动学习推送服务和配套的学习网络社区。祝智庭教授认为“后慕课”时期将形成多样化的在线学习方式，创建新的开放教育生态，在线教育不仅应有对优质资源共享和拓展教育规模的贡献，更应该有对学生个性发展和教育协同创新的追求[13]。杨宗凯教授认为“未来教育”凸显“联结”的未来文化。对于学生而言，学校不仅要注意学生与同伴的联结，而且要注意学生与教师、学生与管理者、学生与家长、学生与社会的联结 [14]。而且，教育本身的变革已经由农业社会的个性化教育、工业化阶段的规模化教育发展到个性化、差异化的创新教育阶段。就教育对象而言，90年代后出生的大学生可以说是“数字原生代”，其本质性的特征是个性化和差异化，他们更倾向于快速的、非线性的学习，因此原有的规模化、标准化的教育模式已无法实现创新能力的培养[14]。程建钢教授课题组撰文指出未来网络教学平台的发展将支持学习者根据自身学习特点和风格进行自适应学习；支持教师个性化、多模式的课程教学；通过社会软件构建学习型社区，实现广泛的社会交互；利用各种新技术构建沉浸式、强交互、重体验的学习环境[4]。

综上分析，云学习时代实现MOOC与移动学习的融合一方面需要从以下方面着手重建新的学习模式[4，10]：这包括了授课模式的颠覆，即基于标准算法、系统模型、数据挖掘、知识库等为学生提供个性化、定制化学习服务；学习过程也将由“以老师为中心”转向“以学员为中心”，并全面跟踪和掌握学生特点、学习行为、学习过程，进行有针对性的教学，更准确地评价学生，提高学生的学习质量和学习效率，实现“因材施教”；借助云计算、大数据、移动互联网等技术实现线上与线下混合学习，打造汇聚更多优质课程和学习者的学习社区平台。另一方面，交互已成为影响教育活动的关键因素之一，文献[10]根据交互性特征归纳出学习环境发展的轨迹（如表1所示），这为MOOC与移动学习融合提供了全新的视角。笔者认为移动学习+是未来泛在学习的一种，因此也适用泛在学习的相关分析。

由上表，未来的移动学习+的交互方式属于情景化交互范畴，它除了要考虑由于网络的自发性、无时间限制、匿名性等因素带来的去中心化和网络化、组织化与非正式化、系统性和综合性等特征外，需要更加突出可感知性、联动性、可视性和符号化中介等特征[10]。情景交互的核心之一则是实现群体交互，即提供学习者与学习共同体及教师之间的实时/离线信息交互的能力[10]。既然情景交互将课堂情景与社交情景进行无缝对接并有效地拓展了教与学的空间，在未来教与学过程中，则需要重点研究六种不同的交互方式：人与人之间的交互、人与对象之间的交互、人与人工制品之间的交互、对象与对象之间的交互、人工制品与人工制品之间的交互[10]。笔者根据高等教育教学实践，将人的角色分为教师、学习者、学习共同体成员等；将学习对象分为音频、视频、PPT、word、PDF等课件形态；人工制品则分为鼠标、窗体、空间、摄像头、话筒等物理与虚拟的空间实体。

如图1所示，构建MOOC与移动学习的融合模式需重点考虑课堂情景与社交情景这两类情景空间中的用户与课件资源的交互、用户与网络空间的交互、学习者之间的群体交互、学习者与教师的交互等方式。同时，现有基于MOOC的教育云平台已经具备了大规模的资源服务能力，移动云课程作为其辅助教学的工具，也必须要考虑兼容现有平台功能并构建学生空间、教师空间与课程空间。

四、 移动云课堂系统设计与实践

1.系统设计

结合上述分析，笔者采用面向服务的体系结构（Service Oriented Architecture，SOA）构建移动云课堂。如图2所示，系统分为资源服务、接口服务与应用服务三个层次。其中资源服务涵盖了流媒体服务、文档服务、数据库服务与资源云存储服务等。数据库服务记载用户的学习信息与海量资源的信息检索。接口服务完成应用服务与第三方服务接口的集成与适配，包括了笔记列表、笔记检索、笔记查看、笔记修改、信息推送、日志查看、日志记录、文件上传、文档预览、媒体播放等接口；第三方接口服务集成与适配包括文件存储、媒体播放、文件预览和第三方服务等。应用服用提供了用户情景交互的基本功能，包括了笔记与课程作业服务、交互服务、信息服务、统计服务等功能。此外，如图3所示，系统将通过云存储服务器、文档转换服务器、流媒体服务器与第三方接口服务器配合移动学习平台开展工作。

2.实践效果

笔者所在研究团队在现有教育云学习平台基础上升级改造使其具备支持万名用户的大规模移动学习服务实证平台以及支持400门课程在线的云资源共享环境。如图4所示，系统在实现过程中重点关注情景交互部分，并将其分为课堂情景与社交情景交互两大类。其中，课堂情景则涵盖了课堂学习中用户需要的基本功能，如学习记录、通知推送、课堂作业、课堂学习，个人云盘等功能单元。社交情景则包括交流讨论、笔记分享与系统的统计分析。统计的维度可以分为用户统计、终端统计及呈现包括位置信息统计的学习地图。

具体而言，从学习者角度出发的案例如下所述：

（1）学习者进入平台，加入某一门具体课程，查看课程信息，如当前学期正在学习的课程或以往学习过的课程的简介、主讲教师、大纲、课程日历、课程成员信息等。

（2）学习者学习课程资源，进入该门课程的学习界面。课程资源（文档与课件）则以双屏方式进行呈现，保证课堂内容的关联性。

（3）学习者参与学习活动，使用相关学习工具，与其他学习者进行分享与交流等一系列学习活动，具体内容见3A、3B、3C描述。

3A：学习工具主要包括学习主题-学习单元-学习课件-学习活动-学习资源等结构组织与呈现；多种形态的学习笔记（文本、音频、图片笔记等）及笔记分享功能；学习过程中就某一学习专题组织展开学习讨论与交流的功能。

3B：在线及随时随地离线进行多媒体作业的功能。

3C：与用户相关学习辅助工具，包括个人云盘（空间）及上传功能。

从访客角度出发的案例如下所述：

（1）学习者以访客的身份进入到某一门课程中，浏览课程资源及查询课程的作业、通知等内容但不能记录学时。

（2）学习者可据院系-课程名称-学期-主讲教师等逐级定位查询想要的课程。

从教师角度出发的案例如下所述：

（1）教师创建一门课程后可上传课件信息，系统为该课程自动新建一个交流讨论群组。

（2）教师组织学习。系统实时记录学生的学习时长以及用户的学习行为；老师可查看所在课堂学生的学习情况并开展有针对性的教学活动。

（3）教师通过系统通知与课程通知实时向学生终端推送信息。老师不用再通过QQ、微信等第三方工具发送通知，学生也不用再担心漏掉课程的重要通知信息。

从社交学习角度出发的案例如下所述：

（1）教师创建一门课程后，系统自动新建一个交流讨论群组，加入当前课程的所有学生会自动加入到当前群组中。当前课程的教师默认为当前群组的管理员，其他用户也能通过申请加入当前群组中来。

（2）学习交流讨论群组还可与学习主题相关联。主题可以是一门课程，也可以是章节、单元、课件、活动和资源等。

（3）用户也可以根据学习的需要，建立私聊群组，群组成员用户可以自定义朋友圈、或者与当前学习主题相关的成员交流。

（4）系统支持针对用户在线人数、终端分布、学习地图分布等进行的实时统计与呈现。

3.比较分析

参考文献[4]，笔者采用基于Edutools的评价标准，从学习管理工具、系统支持工具、系统技术特征等三个方面对移动云课堂、MOOC平台、开源的具有代表性的网络教学平台进行对比分析。其中，MOOC及开源网络教学平台数据摘自文献[4]，MOOC平台选取Coursera，开源网络学习平台选取Moodle为代表进行比较分析。

如表2所示，学习管理工具主要比较效能工具、交流工具和学生参与工具等方面指标。在效能工具中，Moodle平台提供了社会化书签功能，Coursera未提供，本文提出的移动云课堂则提供个性化书签功能。日历任务方面除了Coursera，其它均具备。在导航帮助中Coursera和Moodle提供了基于知识单元的导航，移动云课堂具有个性化学习导航功能。课内导航中移动云课堂支持基于课程分级知识点的多维度关键字导航，稍优于其它提供的分类、标题、关键字导航。异步同步指标中移动云课堂、Moodle提供了同步学习和脱机作业功能，Coursera则不支持脱机作业。交流工具指标中移动云课堂可以根据课程的章节、单元、课件、活动和资源建立讨论区；Coursera和Moodle提供了知识点与课程讨论区。文件交换指标中Coursera不支持，其它均支持，而移动云课堂增加了文件的笔记交换功能。课程邮件指标移动云课堂采用了消息推送机制，此项未考虑。日志笔记指标中除Coursera外各平台均支持，移动云课堂增加了学时统计、课件笔记等功能。实时聊天指标中移动云课堂和Moodle采用了系统自设聊天室，Coursera则不支持。视频服务、电子白板指标则仅有Moodle支持。学生参与工具中分组指标除Coursera外均支持。自评互评功能仅移动云课堂和Coursera支持。学习社区和学生档案指标中移动云课堂具备了更多的维度选择（参见上节社交学习角度出发的案例描述），Coursera则无学习社区功能，学生档案记录了视频和测试完成标记，Moodle支持学习情况跟踪及系统自建社区。

系统支持工具方面主要考查课程设计工具、课程发布工具、课程管理工具等维度。如表3所示，在课程设计工具支持方面，移动云课堂和Moodle一样具备了较好的内容共享复用功能，而Coursera则相对封闭，不对外共享。课程模版方面Coursera需要设计开发和定制，其它两者由系统配套提供模版指导。课组管理、定制外观方面除Coursera外，其它两者均支持。教学设计工具方面Moodle功能强大，移动云课堂由教育云平台配套提供，优于Coursera。教学标准兼容方面移动云课堂支持CELTSC标准，Coursera和Moodle均支持SCORM。课程发布工具方面三者均具备自动测试评分功能。课程管理指标中移动云课堂与教务系统对接，功能强大，其它系统除了Moodle外，功能一般。教师帮助方面两者均优于Coursera。在线打分工具方面移动云课堂支持根据学时自动打分，Coursera则由系统自动打分，但不支持教师在线打分，Moodle较前两者更强大。学生跟踪方面移动云课堂功能更为强大。课程管理工具中，身份认证方面移动云课堂支持教务系统注册认证登录，允许学生用户访客进入浏览课程，其它两者则支持注册认证登录。课程权限设置中移动云课堂符合教务管理的权限设置，其它均由平台管理员为学生和教师设置不同权限。托管服务中移动云课堂和Coursera不同于Moodle系统均需自己维护平台服务。注册系统指标移动云课堂与教务系统对接，Coursera通过平台用户自注册，Moodle可由邮件地址申请与系统添加混合注册。

如表4所示，系统与技术特征考虑了软硬件、安全性能、兼容整合等维度。其中，软硬件指标中，移动云课堂支持Windows、Linux多服务器配置，Coursera采用专门服务器，需自行配置，Moodle支持Unix、Linux、Windows服务器。同时，移动云课堂服务器端采用Oracle/MySQl数据库，移动端采用Sqllite数据库；Coursera采用专门、自配置数据库，移植性较差；Moodle则支持Mysql/MSSQL/PostgreSQl数据库。浏览器方面移动云课堂支持移动端主流浏览器，Coursera支持IE、Chrome、Firefox、Safari浏览器，Moodle支持主流浏览器。移动服务支持方面移动云课堂支持APP方式，但不支持HTML5，其它系统通过HTML5支持移动端服务。安全性能方面，登录安全指标中移动云课堂支持与教育云平台实现统一认证，安全性强，访问快。Coursera一般，Moodle则访问快。此外，三者均支持错误预防报告功能。兼容整合方面在国际/本土化指标中移动云课堂具有自主产权，国际化方面劣于后两者，未来在API方面将考虑提供尽可能多的支持。对于第三方软件Moodle支持优于其它，而Coursera只提供第三方链接，移动云课堂暂不支持。数字校园兼容方面移动云课堂最佳，而Coursera目前不支持。

综合以上比较，移动云课堂具备了MOOC系统的大部分指标功能，同时也具有移动学习的新特征。其中，在学习管理工具的各项指标中移动云课堂在讨论、社区及学生档案等方面具有显著优势；系统支持工具的各项指标中移动云课堂在课程管理、身份、认证、注册管理中与现有教务系统对接，优势明显；系统与技术特征的各项指标中移动云课堂易于部署、应用，并与数字校园系统兼容。此外，经初步测试，相比较原有的PC浏览方式，学生的移动学习学时记录及其参与社区活动也显著增加。可见，基于MOOC与移动学习融合构建移动云课堂符合高校信息化教学要求并具有显著的可行性与优势。

五、 结语

华中师范大学针对基于MOOC与移动学习融合构建移动学习+服务，针对提升高等教育教学信息化建设水平开展了移动云学习实践并上线试运行。概括而言，研究团队在以下方面开展了有益的探索：系统支持多种移动教学终端一体化的云教学终端环境，并实现课程有空间、教师有空间、学生人人有空间的目标；实现教育从平台向云端一体化应用方向发展，实现了教学模式的转变，从以前是学生被动接受转向学生自主学习；贯穿课前、课中、课后各教学环节，促进教学组织模式的变革；资源组织发生变化，由单纯来源于老师提升为来源于老师+学生，并符合移动学习资源理论模型开展资源服务；课件呈现与交互手段更加多样化，学生的课堂学习也更直观、更为丰富；学习统计的维度涵盖了位置、群体、终端、学时等信息，有助于后续进一步开展学习行为分析，如深度发掘学生的参与度与课程学习的关联、学生社区行为与学习效果的关系、情景交互与学科教学效果的关联等。后续研究还将包括移动云课堂的效用分析、评价体系优化等内容。

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