基于复杂适应性系统理论的开放教育网络课程研究

韦书令

（广西广播电视大学教学资源中心，广西 南宁 530022）

基于复杂适应性系统理论的开放教育网络课程研究

韦书令

（广西广播电视大学教学资源中心，广西 南宁 530022）

通过对开放教育网络课程发展现状和内部主体的分析，探讨网络教学过程中资源建设、教学设计、交互影响、应用技术以及课程团队建设等教学环节的运行情况，提出将复杂适应性系统理论的思想引入网络课程建设过程中，从新的视角审视开放教育网络课程的本质和问题，为解决课程建设中的教学问题提供新的思路和方案。

CAS理论；复杂适应性；网络课程；开放教育

前言

目前，非线性系统教学理论已经成为教育科学研究的主要方向和关注热点，将会深刻影响师生们的教学行为和方式。复杂性科学是以复杂性系统为研究对象，以复杂性系统的生成、演变和发展为研究重点，发现和解释其内部运行规律为主要任务的新兴科学研究。英国著名物理学家霍金称“21世纪将是复杂性科学的世纪”，其重要理论复杂适应系统（Complex Adaptive Systems，简称CAS），也称复杂性科学（ComplexityScience），认为系统内成员具有适应性，能够周围环境进行交互作用，并在不断的交互中改变和提升自身的结构和行为方式。

现代信息技术将教学活动从课堂转移到互联网上，传统教师课堂面授被交互式多媒体在线教学取代。学习者可以利用网络平台随时随地进行个性化学习和交互，强调学习者的学习自主性和教师的教学主导性。网络课程与教师、学生、多媒体资源和互联网技术等多个复杂而开放的主体相关联，教师和学生按照一定的教学规则在网络教学环境中进行交互和反馈来完成教学活动。因此，根据复杂适应系统（CAS）理论可以把网络课程视为一种可更新利用的复杂适应性系统，对于建设满足互联网时代要求的开放教育网络课程有着重要的借鉴和指导意义。[1]

一、开放教育网络课程概述

（一）发展现状与趋势

开放教育的网络课程在国外开展较早，例如麻省理工学院早在 2002年提出的开放课件运动（Open Course Ware，OCW），通过共享优秀网络教学资源，得到多数学习者的好评；包括联合国教科文组织在内提出的开放教育资源运动（Open Resource Work，ORW），将优质教学资源共享到互联网供全世界学习者使用，资源共享的类型包括课程资源和相关学习支持工具等。到了2012年，一种更加优质的开放教育课程形式：大规模开放网络课程 MOOC（Massive OpenOnlineCourse）正深刻影响教育界，关于MOOC的学术论文、期刊和专业杂志等发表数量逐年攀升。随着远程开放教育的发展，加强网络课程的建设势在必行，各大高校也积极参与网络精品课程的开发和建设，建成了丰富而优质的网络教学资源，并在教学模式、教学设计和教学方法等方面进行改进和完善，为提高教学质量奠定了一定的基础。

（二）内涵及特点

随着互联网技术的发展完善，开放教育网络课程的主要内涵和特点也在发生不断的变化。从最早以教学资源制作者为中心向以学习者为中心转移，以学习者的“学习需求”为导向和根本，提供更多优质的教学资源和学习支持服务；从学习者孤立的进行网络学习到进行网络学习交往的变化，更加强调交互和个性化学习。每一次技术进步，都在改变和影响网络课程的教学设计、教学模式、师生互动方式和反馈形式。

1.开放教育网络课程是提供课程教学资源的平台，学习者在平台上以不同的组织形式建立学习共同体，师生之间使用平台的学习支持服务系统进行交流沟通，最后通过多种形式的考试进行学业测评并对成绩合格者颁发证书。

2.开放教育网络课程在教学设计、教学策略和学习评价等多个方面有着鲜明的特色。[2]一是教学的开放性，通过网络平台注册后即可不受时间地点的限制，随时随地获取数字化教学资源，在平台上开展教学活动；二是运用现代信息技术，通过在线作业、学习论坛和在线考试等方式进行师生间的双向或多向沟通；三是在学习内容、教学策略、媒体选择和交互方式等环节都是基于网络环境进行有针对性的设计，教师也是利用课程平台来实施学习支持服务；四是学习者在课程学习过程中，利用课程平台提供的学习支持工具，依靠个人的主观努力学习，或与其他有同样知识兴趣的学习者建立学习共同体。

3.开放教育网络课程强调个性化和自主性，注重以学习者为中心，通过各种学习支持工具为学习者提供教学服务，为学习者提供优质网络课程的学习体验。[3]

（三）教学过程中的存在问题

1.目前大多数的开放教育网络课程在教学设计上多是将传统课堂教学模式生搬硬套改造上线，或是将文本教材直接数字化，对资源的选择缺乏针对性和导向性，对资源的类型和标准的划分不足。在媒体的选择策略上没有考虑教学媒体资源表现形式的适用性和易用性，对课程内容呈现形式分析不足。

2.在教学策略方面缺少对具体的课程内容进行设计和分析，没有运用有效的教学策略对网上教学活动进行组织。美国教育心理学家维特罗克认为“学习是学习主体内部的主动建构，不是外界信息的单纯输入”。[4]因此不能简单把课程知识和相关资源数字化搬运到网络平台，当新的学习内容在网络课程中被纳入学习者已有的认知范围并获得了具体的意义，网上教学活动才算是真正开始，否则无法帮助学习者在网络环境中实现有意义的知识建构。

3.对网上教学活动支持不够。虽然目前大部分开放教育网络课程都设置网上教学活动，但活动内容和环节的设计和实施过于偏重书本知识，任务性不强，教学情景构建模糊。[5]在网络环境下，需要根据学习者的学习需求来创设学习环境，利用多媒体技术来激发学生对网络课程的兴趣，明确网上学习内容的运用情景，使用学习支持工具来进行网上交互，促进其在网上学习认知活动的有效开展。

二、CAS理论对开放教育网络课程的启示

复杂适应性系统（ComplexAdaptiveSystem，以下简称CAS）理论是由霍兰教授（John H.Holland）于1994年在美国新墨西哥的圣菲研究所（Santa Fe Institute，简称SFI）正式提出的。[6]圣塔菲研究所是世界知名的复杂性科学研究中心，该所的主要研究方向是复杂系统科学，它提出“适应性造就复杂性”，表明它主要研究能够学习的系统在适应环境的过程中于自身中发生的结构和行为方式从简单到复杂的演变。霍兰围绕适应性主体这个最核心的概念，提出了在复杂适应系统模型中应具备的4个基本特性（聚集、非线性、流、多样性）和3个基本机制（标志、内部模型以及积木）。其中基本特性是复杂适应系统的通用特性，主要表现在自我适应和演化；机制则是主体与环境发生交互和影响的规则和策略。

CAS理论的基本思想是：将系统内的成员都视为具有适应性的主体，能够主动与周围环境及其他主体进行交互、影响和制约等作用，是系统演变的主要作用力，在这个过程中不断地进行发展、进化和改变系统自身内在结构和行为方式。[7]对于网络课程我们可以看成一个复杂适应性系统，教师、学生、网络平台、教学资源、技术人员和平台管理员都是这个系统内的适应性主体，网上教学活动的开展是该系统内各个主体相互作用、相互影响的过程，因此通过CAS理论的角度重新思考和研究网络课程建设，有助于我们更好理解网络课程各个模块的相互关系，满足和改善师生的教学需求和交互效率，增强数字学习资源表现形式的针对性，找出寻求解决网络课程实施问题的更优方案。

（一）教学设计要以学习者为主体

在网络教学过程中，网络课程为学习者提供了丰富的学习内容和资源，构建了一个开放灵活的自主学习平台，有利于学习者发挥学习主观能动性。CAS理论认为具有适应性主体是系统演变的主要动力，其中适应性表现在主动和周边环境或其他主体进行交互和影响，在不断的交互影响过程演化改进自身行为和结构。[8]学习者是网络课程的主要使用者，是网络教学中最具适应性的主体之一，它的适应性表现在主动学习和了解网络课程的功能模块，查询和获取网络课程相关的数字化学习资源，使用网络课程的线上社交工具与老师或者学伴进行沟通交流，在不断的教学交互过程中，改进和提高自己的知识结构和水平。而教师在教学设计中处于主导位置，应了解和把握好学习者的认知水平和学习需求，为学习者搜集和开发具有针对性和导向性的数字化学习资源，设计和安排好网络教学环节和任务，引导学生自主开展网上教学活动，通过师生间的交互作用使得网络课程的内容和质量不断改进和完善。

（二）课程建设需要有效性和灵活性

在传统教学环境中，教学资源和教学目标是单一和确定的，遵从简单的线性关系，主体间的相互作用是简单、被动和直线的。CAS理论认为系统内主体在与周围环境发生交互影响时，是复杂的非线性关系，在共同演化过程中趋向混沌的边缘发展。[9]因此在网络课程建设中，要在教学设计上更多地考虑课程知识在网络环境中的呈现形式，而不是简单将教学内容数字化上传到网络课程；在教学策略上，提供灵活方便的线上学习支持应用，制定符合其学习水平和风格的在线学习路径，帮助学习者实现随时随地开展网络环境下的知识建构和学习活动。

（三）应用技术要有适应性

网络课程的教学活动大多数是在网上环境中完成，对活动内容和环节的设计和实施需要信息技术的有力支撑，需要能充分表现课程内容特点的多媒体技术来展示教学活动。CAS理论认为主体的主动性和它与环境之间的相互作用，是系统发展和演变的主要动力。[10]而信息技术和多媒体技术也属于系统内的主体，不同的课程都会采用不同的技术来呈现课程内容。当新技术在网络课程中得到运用时，将影响和改变师生间的互动方式和效率，影响新的教学模式实施，开发更有表现作用的教学资源和学习支持应用。对于课程责任教师来说，从系统全局考虑各个主体之间相互关系，在媒体策略上考虑信息技术和多媒体技术对课程内容的适应性和表现形式，通过合理使用技术改进和影响教学模式和学习行为，使网络课程的使用人员在各个方面得到共同发展。

三、CAS理论在开放教育网络课程中的运用

（一）基于CAS理论的网络课程教学设计

在网络环境下，网络课程的教学设计与传统的课堂教学设计有明显的不同，更加强调学习者的主体作用，关注学习者的学习需求和认知水平，引导学习者自主参与教学活动，而不是把教学当成教师对学习者的知识讲授。[11]依据 CAS理论观点，网络课程是复杂适应性系统，是按互动行为约束和相互作用的适应性主体组成的系统，在系统的发展和运行过程中，具有适应性的主体通过一定的交互行为来表现出新的系统特性。网络课程的教学设计过程也可以看成复杂适应性系统，教师、学习者、技术人员和管理人员都是该系统内的适应性主体。在教学设计过程中，主体之间、主体与周围环境相互作用和影响，更加关注教师与学习者互动作用，学习者学习需求和风格的多变性以及教学评价的动态性和实时性。因此，我们可以用 CAS理论4个基本特性和3个基本机制来描述网络课程的教学设计过程：

1.设计的聚集

网络课程的讨论区和学习小组是学习者的聚集，教师主导的练习与测试、教学资源使用和学习评价等教学环节是教学活动的聚集，通过多媒体形式制作的教学资源则实现了知识内容的聚集。

2.设计的非线性

由于学习者在网络环境下开展学习活动的学习时间是分散和不确定的，因此在教学内容的组织和传递上需要更多考虑学习者的学习需求和认知水平，强调学习者主体的自主能动性，通过设计和开发在线学习支持应用帮助学习者自主构建网络学习环境。

3.设计的流

通过多媒体技术制作的教学资源在教师和学习者之间进行传递和共享，并产生教学评价和反馈，主体与环境的交互影响将以此为依据进行自我适应和改进行为方式。优质的教学资源往往利用率较高，一般或者较差的教学资源则使用较少甚至被淘汰。

4.设计的多样性

由于学习者在学习心理、教育背景、行为方式、学习风格等各个方面具有不同的特点和差异，这些不同之处会影响学习者在网络课程中的学习效果，在与教学人员和网络课程的相互作用和影响过程中，学习效果的差异会放大。

5.设计的基本机制

分为标志、内部模型和积木，标志包括用户身份、用户编号和个人信息等，便于信息传递、识别和选择；内部模型包括教师和学习者的认知水平和知识结构，以及对网络课程教学互动的预判和规则，并根据使用效果和经验做出的自我行为适应和修正；积木则是由基本主体通过各种方式组合，积木的特性由组合的主体特性决定，包括教育背景、性格经历、年龄结构、制度规则、教学策略等都属于积木概念范围。

图1 网络课程教学设计的主体

（二）基于CAS理论网络课程教学团队建设

与传统课程教学团队相比，远程教育课程教学团队具有组成成分多样化，交流沟通平台虚拟化，评价激励机制复杂化等特点（尹志英等，2012）。从CAS理论观点来看，网络课程教学团队具有多个适应性主体，主体成员构成多样和复杂，如教育背景、学历、经历、职称和分工等属性不同，主体成员与网络课程相互作用和影响，遵循一般的刺激—反应模式，可以看成是复杂适应性系统。

1.教学团队成员构成

包括课程责任教师、课程辅导教师、教育技术专家、技术开发人员、教学设计人员、课程管理人员以及学习支持服务人员等组成。按照CAS的演变过程，主体通过聚集可以形成更高一级的主体——介主体（meta-agents），这个过程重复循环后，就形成更为复杂的层次组织。因此整个网络课程教学团队又可以往下细分为课程责任教师和教育技术专家为主的教学研究团队；技术开发人员和教学设计人员为主的课程建设团队；课程辅导教师、管理人员和学习支持服务人员则属于课程管理团队。其中教学研究团队在其他两个子团队中起到沟通协调的作用，是整个网络教学团队的关键点。

2.教学团队工作模式

在CAS理论的指导下，课程责任教师和教育技术专家综合考虑学习者个体差异和认知水平后，对学习者进行学习需求分析、知识体系建构和教学目标的确定，并对学习者进行合作竞争式分组，帮助学习者在网络课程中构建在线学习环境，为每一小组设计和制定教学策略、教学资源和学习支持应用，组织和安排网上教学活动，与学习者进行沟通和互动；而课程建设团队根据课程教学团队的需求和反馈，开发相应的教学资源和课程支持应用，为网络课程搭建技术平台；课程管理团队则是开展网上教学活动和学习支持服务的主力军，在教学管理过程中也起到重要作用。三个团队在网络教学过程中根据学习者反馈和教师评价，相互做出适应和调整，目的是让学习者尽可能处于最佳学习状态，提升网络课程的教学质量。在网络课程教学团队这个复杂适应性系统中，每个主体都得到最大限度的发展，[12]其工作模式如图2所示。

图2 基于复杂适应性主体教学设计工作模式

3.教学团队沟通与激励机制

霍兰德将主体的学习过程表述为：“接受刺激——做出反应——得到反馈——修正规则——提高适应度（fit—ness）”。网络课程教学团队作为一个复杂适应性系统，由大量适应性主体（教学、技术和管理人员）构成，主体之间以及主体和网络课程之间存在着复杂的非线性相互作用。[13]运转互动良好的团队功能可以产生优于单个主体功能之和，通过相互之间的沟通和交流来实现教学目标，进而产生网络教学的涌现现象，本质上是由简入繁。[14]因此，网络课程教学团队沟通与激励机制是动态和开放的，首先要建立线上线下的沟通方式和激励机制，了解和明确每个团队的需求和反馈，然后根据其他团队成员的行为和网络环境的变化不断调整网络课程建设规则，以此提升各个主体的复杂适应性。

4.教学主体基本行为模型

网络课程的教学活动主要分为“教”与“学”两个环节，由于教师与学习者时空分离，可以实时或者非实时开展教学活动，其中教师主导的“教”主要包括教学资源建设和在线学习互动指导，是教学研究团队、课程建设团队和课程管理团队相互作用和影响来开发和实施的；以学生为主体的“学”主要包括获取网络课程的教学资源和使用相应学习支持服务，是由教学研究团队和课程管理团队提供的。其基本行为模型如图3所示。

图3 基于CAS理论网络课程教学主体基本行为模型

由此可见，教学研究团队在整个网络课程教学活动中的地位和作用显得尤为重要，将网络课程的管理者、建设者和学习者等连接起来，是信息传递和处理的关键部分。

四、结束语

将CAS理论的相关概念运用到开放教育网络课程建设的教学设计、教学团队建设和资源建设等方面，更多考虑教学媒体资源表现形式的适用性和易用性，制定以学习者为主体的教学策略，对具体的课程内容进行设计和分析，强调课程内容呈现形式的多样性，有利于组织网络教学和学生自主学习，有效提高网络教学效果。但还存在不足之处，例如对网络课程教学复杂性的根源、动力机制、交互影响和教学路径等方面缺少深入研究，在今后的研究工作中将有待于改进和完善。

[1]闻小娇.基于复杂适应系统理论的教学设计研究[D].昆明：云南大学，2010.

[2]南国农，中国教育技术发展概述[J].现代远距离教育，2010（5）:17—18.

[3]张璇.远程开放教育网络课程建设思考——基于在线课程设计课程的评价分析[J]，江苏广播电视大学学报，2012（6）:19—23.

[4]张桐.远程开放教育网络课程设计现状评析——以中央广播电视大学为例[J]，中国电化教育，2012（10）:85—89.

[5]欧阳明，龚萍.复杂适应性系统视野下的泛在学习[J].中国教育技术装备，2011（24）:3—5.

[6]王丽明，彭瑛.论现代远程开放教育网络课程的系统设计[J].湖南广播电视大学学报，2006（4）:45—47.

[7]谭敬德，陈清，张艳丽.维特罗克生成学习理论认识论特征分析及其对教学设计的指导意义[J].电化教育研究，2009（8）:22—25.

[8]张震.现代远程开放教育网络课程设计与开发的实践探索[J].中国教育信息化，2009（11）:65—67.

[9]王美林.远程开放教育网络课程建设探析[J].福建广播电视大学学报，2014（1）:9—12.

[10]张利斌，涂慧.基于CAS理论的大学课堂教学[J].绿色科技，2016（9）:220—224，227.

[11]陈洁，丁源，杨晓非.基于CAS理论的知识共享分析[J].情报科学，2010（1）:107—111.

[12]李志鸿.基于复杂适应性系统理论的教学设计模式探索[D].长春：东北师范大学，2007.

[13]刘应芬.基于复杂适应系统理论的移动学习教学设计[J].软件导刊（教育技术），2014（12）:22—24.

[14]李广德.复杂系统创造理论下远程教育课程教学团队创造力提升初探[J].中国远程教育，2013（6）:61—64.

（责任编辑：李影丹）

Research of Open Education Network Curriculum from the Perspective of Complex Adaptive System Theory

WEI Shu-ling
（Guangxi Open University,Teaching Resources Center,Nanning,Guangxi 530022）

Based on the analysis of the current situation and internal subject of the development of the open education network curriculum,this paper discusses the resources construction,teaching design,interaction,evaluation methods and learning support services in the process of network teaching.In this paper,the complex adaptive system theory is introduced from a new perspective to explore and examine the nature and problems of open education network curriculum,and to provide newideas and solutions for the teaching problems in the course construction.

CAS theory;complex adaptability;network course;open education

G434

A

1008—7427（2017）04—0003—05

2017—04—20

2016年度广西广播电视大学校内项目“泛在学习环境下微课程的教学模式和应用效果研究”（KY2015YB336）。

韦书令（1984—），男，广西南宁人，硕士，广西广播电视大学教学资源中心助理研究员，研究方向：信息技术与远程教育。