慕课环境下基于图论的行为交互研究

许斌+亓晋+汤勇

摘要：

与传统教学环境相比，慕课环境同时具备同步和异步的教学特征。为了提升网络在线学习效率及学生的学习积极性，有必要针对慕课环境下的行为交互体系进行研究。首先分析了慕课环境下师生及生生之间的行为交互场景，在此基础上建立基于图论的行为交互模型。最后，通过案例的方式阐述了如何建立虚拟团队与选择学习榜样，并注重双向交互的重要性与确定学习榜样指标的综合性，从而帮助学生培养团队学习能力，促进学生成绩的整体提升。

关键词：

慕课；图论；行为交互；虚拟团队

DOIDOI：10.11907/rjdk.173039

中图分类号：G434

文献标识码：A 文章编号：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

隨着现代信息技术、移动通信技术以及互联网技术的快速发展，现代教育模式也向着移动化、个性化、大规模共享等方面进行探索和改革。这一系列改革背后隐含着学习者对教育资源公平享用的迫切需求与当前教育资源不足的矛盾，尤其是高质量教育资源仍然相对匮乏。在这种背景下，慕课[1-3]（Massive Open Online Course， MOOC）的出现为解决这种矛盾提供了一个可行方案。

MOOC作为一种新型的在线网络教学模式，通过整合各类优质教育资源和方法，提供一种点对点和点对面的全新的教育和学习模式，给高校教育带来了巨大影响[4-5]。MOOC突破了传统教学模式和课堂教学活动的时空限制，改变了被动、低效率的知识传授教学方法，重视学生个体性格、基础及学习能力差异，有助于学生的个性化学习，展示出与现行高等教育结合的可能性。截至目前，国外哈佛、斯坦福、MIT等世界一流大学已上线大量MOOC课程，并逐步形成国际开放教育资源联盟组织。国内40余所高校也相继在国内外edX、Coursera、顶你学堂、果壳MOOC学院等平台建立了自己的MOOC课程资源。

由于教学过程是一个极具个性化与针对性的活动，网络化教学会使该特点更加凸显。所以对网络课堂的研究显得格外重要，特别是对网络课堂中师生以及生生之间交互行为的探究具有重要意义[6-8]。现在对于网络课堂中交互行为的研究仍存在一些问题，如交互理论应用不足、研究领域狭窄、网络课堂评价不充分等[9-10]。随着MOOC的流行，需要分析MOOC过程中师生与生生之间行为的交互对于MOOC发展的影响。

基于以上现状分析，本项目拟初步探索出MOOC环境下同步及异步网络课堂中学习者的交互行为，并对该交互行为进行分析、分类、建模以及寻优，初步建立网络课堂交互行为评价指标体系。应用该体系进行虚拟学习团队的建立，培养学生的团队交互能力，促进共同进步。

1 交互场景描述

随着多种即时通讯工具、多人写作工具、虚拟学习团队支撑工具的出现，MOOC教学呈现出同步与异步相结合的双重特征。例如，Coursera在开课期间提供了同步网络学堂。在网络课堂中，师生及生生可以进行思想交流和技术沟通，该交互过程往往是学生提升成绩的一个必不可少的因素。因此，交互行为显然是网络课堂的重要组成部分和构建新型网络课堂的切入口。

1.1 生生交互

在图1中，每人对应一个节点，矩形框架对应MOOC过程。图1（a）中是学生一对一的单向交互，学生A需要通知学生B相关教学活动中所涉及的概念信息，也可以是学生A向学生B单向传播其它通知事项；图1（b）中学生A可以充当组长或课代表的角色，对多位学生单向传播消息。但在实际学习过程中，单向传播并且不期待得到回复的情况相对较少。

在生生交互中，除一对一和一对多的单向交互外，还存在一对一双向交互和团队讨论的交互形式。在图2（a）中，学生A和学生B可以进行课程学习中问题的相关讨论，也可以交流其它学习方面的事情；图2（b）中展示的是团队讨论的交互模式，该模式更有利于学习效率的提高。endprint

1.2 师生交互

图3中教师和学生之间存在着一些行为交互， 这种行为交互方向性相对单一，往往是从教师到学生，如果是录播课程，这种倾向性更加明显。比如，在MOOC的授课和学习过程中，这种交互占据主要部分，当然也存在另一种少量的师生之间的双向交互行为。

在图4中，学生向教师提问，教师作出回答。同样，也可以是教师请学生回答问题，学生作出相关回应。实际上，在某些场景中，教师可以和学生进行双向交互，比如留言系统。在这种有效的交互模式中，教师和学生可以就某些概念或方法进行提问和答疑，其实也意味着是一种多向交互。

MOOC是将授课行为从原来的时间和空间中解放出来，达到更为宽广、自由的一个个性化学习过程。这也意味着MOOC形式的网络课程的同步性相对于传统课堂较弱，师生及生生之间的交互行为更为丰富。

2 基于图论的行为交互模型

本文以图论为基础，通过带权无向图展现出学生之间的关系，并基于学生之间的交互信息，对学生进行虚拟团队划分以及合适的榜样选择。学生之间通过一定的交互行为之后，逐渐形成一个大的交互网络，并且因为每个学生之间交互次数、交互时间、交互内容都不尽相同，使该网络中节点的边都带有权值。可用权值体现了两个节点之间的紧密程度。

在进行一段时间交互行为的统计后，MOOC课堂的学生存在K个团队，每个团队N个学生。图5描述了其中某个团队的情况，没有交互的学生之间没有画出权值，并且默认权值为0。学生A和学生B之间的权值为WAB，学生C和学生D之间的权值为WCD，经过公式（1）计算后将形成权值向量W={WAB，WCD，WEF，……}，其中显然包含N*（N-1）/2个元素。W中最大的元素指向的两个节点，说明它们之间交互次数比较多，而最小的元素指向的两个节点表明它们只有单向交互或没有任何交互。每个团队的H值可以用来衡量团队学生之间的交互情况。通过公式（2）可以计算教师和每个学生之间的紧密度值向量R={R1，R2……Rn}。

3 案例分析

3.1 学习团队建立

在师生和生生交互行为网络构建的基础上，本文设计了一种构建虚拟学习团队的方法，使团队内的学生更为有机地融合在一起。在保持团队与教师良好交互的基础上，提高团队内部学生相互交互的总频率，达到共同进步的目的。

学习团队的划分过程如下：①通过考察一段时间的学生交互行为，计算每个学生之间的紧密度值Wij以及师生之间的紧密度值Ri，构建带权无向图；②将带权无向图作为输入，采用粒子群优化算法，以式（6）为优化目标进行求解，获得最佳团队划分；③若该团队满足要求，则终止并输出此虚拟团队划分，否则回到②。

这种虚拟团队体现了团队之间的凝聚力，学生之间交互行为比较多的，则能够互助互利，共同提高。由于采用生生交互行为进行虚拟团队划分，在所形成的团队中，单个同学的进步往往能带动整个学习团队的提升，使教学质量和学习氛围得到明显改善。

3.2 榜样选择

此外，本文也设计了一种选择学习榜样的方法。传统的学习榜样一般是学习课代表、学委、班长等。在这些榜样选择的过程中，往往更关注学习成绩，而忽略了其它重要因素，在网络中表现出来即是学生和学生之间的交互。只有榜样与学生之间进行交互，好的学习方法和学习经验才能传播开来，达到共同进步的效果。所以选择榜样时不应只关注成绩一个方面，更重要的是考察该同学在团队內部的交流能力。本文提出在每个团队内部选择交流能力较好并且成绩（pi）也不错的同学担任学委。在模型中选择度（di）比较大的节点，说明该学生的交流面相对较大。

4 结语

本文以图论的基本原理为基础，研究了慕课环境下新型师生和生生的交互行为，将带权无线图引入交互行为分析过程中，建立了基于图论的行为交互模型。在此基础上，建立了划分虚拟团队和选择学习榜样的方案，体现了在教学活动中双向交互的重要性和确定学习榜样指标的综合性。交互模型的建立有助于进一步研究慕课环境下的新型师生关系，使网络上的优质教学资源能够被充分利用，同时锻炼学生的团队意识和沟通能力，最终改善学习氛围，促进学生成绩整体提升。

参考文献：

[1] 丰娟娟.我国MOOC 的发展现状与趋势分析[J].信息通信，2015（7）：267-268.

[2] 邰杨芳，贺培风，袁永旭，等.基于MOOC构建高校课程教学新模式[J].中华医学图书情报杂志，2014（7）：2-7.

[3] 亓晋，许斌，等.云计算课程分层次MOOC教学模式研究与实践[J].软件导刊，2016，15（8）：195-197.

[4] 许斌，亓晋，等.基于双层阶段式教学目标设定法的MOOC教学方法[J].软件导刊，2016，15（7）：204-206.

[5] 谬蓉，孙茂元.初中英语混合式教学交互行为的研究[J].现代教育技术，2012，22（1）：70-76.

[6] 李文昊.虚拟协作团队中技术支持的中介效应研究[J].中国电化教育，2012（12）：8-13.

[7] 亓晋，朱骏，郭阳，等.基于xMOOC模式的云计算课程建设探究[J].高教学刊，2015（21）：195-196.

[8] 李文昊.虚拟协作团队中技术支持的中介效应研究[J].中国电化教育，2012（12）：8-13.

[9] 亓晋，郭阳，许斌.基于MOOC模式的云计算课程建设探究[J].当代教育实践与教学研究：电子版，2015（10X）：48.

[10] 许斌，亓晋，常瑞云，等.基于双层阶段式教学目标的MOOC教学方法[J].软件导刊，2016，15（7）：204-206.

（责任编辑：黄 健）endprint