面向MOOC的学习管理系统框架设计

本文由《现代远程教育研究》杂志授权发布

作者：李华、龚艺、纪娟、谭明杰、方佳明

 

摘要

大规模在线开放课程（MOOC）是近年来远程开放教育领域出现的一种新兴在线学习模式。它体现了以学习者为中心的教学理念，改变了传统网络课程内容固定、结构化的特征，使学习者获取知识的途径从简单线性转向复杂化、网络化。学习管理系统是远程开放教育的主要媒介，当前大多数学习管理系统框架主要面向传统网络课程，仅支持学习者对课程知识的单方面访问，对以关联主义学习理论为基础，具有更多交互性的MOOC课程模式支持不够充分，因而有必要对当前学习管理系统框架进行改进。面向MOOC的学习管理系统框架，在已有的LTSA模型基础上增加了交互代理和知识代理两个元件，使学习资源数据库的知识可以随课程的进展不断更新，学习者之间可以构建学习网络，通过不同途径获取知识。

关键词：MOOC；学习管理系统；LTSA；LMS_MOOC；系统框架

一、引言

随着互联网技术的日益发展以及教育理念与信息技术的日趋融合，基于新兴技术的远程教育创新模式不断出现。近年来，一种新的网络课程教学模式MOOC（Massive Open Online Course，大规模在线开放课程）在远程教育领域兴起。MOOC的出现掀起了远程教育领域的一场数字化海啸，对传统教学模式产生巨大的冲击，受到远程教育业界的广泛关注。

学习管理系统是远程开放教育的主要媒介，为辅助教师开展教学活动以及实现教学互动提供了有力的支持。（张汉玉等，2013）然而当前大多数学习管理系统框架主要面向传统网络课程，仅支持学习者对课程知识的单方面访问，而对于以关联主义学习理论为基础，具有更多交互性的MOOC课程模式支持不够充分，因而，有必要对当前学习管理系统框架进行改进，以适应MOOC课程的开展。基于此，本文在分析MOOC教学模式以及LTSA模型的基础之上，提出了一种符合MOOC教学模式的学习管理系统框架。

二、MOOC发展现状及运行模式

1.MOOC 发展概述

2008年，George Siemens与Stephen Downes设计和领导了“关联主义学习理论和连接知识”（Connectivism and Connective Knowledge，CCK08）课程。该课程吸引了2300多名来自世界各地的学生免费参与。随后，Dave Cormier和Bryan Alexander联合提出了MOOC这个概念。MOOC是一种新的面向公众的更加注重教学互动过程的网络教学模式，具有大规模、开放、在线等特点。“大规模”意味着参与者的数量不受限制；“开放”意味着任何人都可以参与学习，而且是免费的；“在线”意味着参与者通过网络参与课程，不受地域限制。

MOOC概念提出后，在许多知名大学迅速传播。2009-2010年共有3门MOOC课程开设；2011年MOOC有了突破性的发展，有11门MOOC课程相继开设，其中Standford大学的Sebasitian Thrun与Peter Norvig联合开设的“人工智能导论”课程，有超过150000人注册和参与。《纽约时报》的帕帕诺将2012年称为“MOOC之年”，这一年共有55门MOOC课程开设。美国高等教育界包括Standford、Harvard、MIT等高校掀起了MOOC热潮，Udacity、Coursera、edX三大MOOC平台相继建立。其中Udacity是一个由Sebastian Thrun、David Stavens和Mike Sokolsky注资的私立教育组织，截至2012年9月，已有12个开放课堂。Coursera由与33家大学合作，包括Columbia、Duke、CaliforniaIn stitute of Technology等大学。edX是一个由MIT和Harvard创建的大规模开放在线课堂平台，于2012年秋在MIT启动。2013年1月，美国高等教育联盟发起了一个MOOC2Degree（与学位挂钩的公众在线公开课）计划，提供免费开放在线课程，学生可以通过这些课程获得学分。Cleveland State、Lamar、Arkansas System等美国众多公立大学参与了这项计划，预计2013年将有超过100门MOOC课程开设。

在中国，新浪微博、豆瓣等网站都有众多学习者自发创建学习小组或学习群，进行在线讨论、资源分享；果壳网、过来人等网站也推出MOOC模式的公开课，Coursera目前也推出了5门中文课程。

2.MOOC的常见运行模式

在MOOC中，课程组织者通过课程中心平台发布课程内容、学习活动和讨论主题；学习者通过各种不同的社会性学习工具参与到学习中，或通过课程中心平台记录博客，分享学习体会等；课程组织者对课程内容和学习者生成信息进行整理和筛选，以RSS或者邮件的形式与学习者分享。这即是MOOC常见的运行模式，具体运行过程如图1所示。

在这种课程模式中，教师的作用与传统网络课程相比发生了很大的改变，更多的是扮演课程发起者和组织者的角色，而非课程的主导者。学习者通过各种社会性工具参与到课程学习中，不再是简单的知识接受者，而是同样承担了课程建设者的任务，且拥有了更加开放、可以更多交互的学习环境。

三、从传统网络课程到MOOC

网络课程是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和，包括两个组成部分，即按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境。（教育部教育信息化技术标准委员会，2003）网络课程作为远程教育的一种重要媒介，近年来在国内外取得了长足的发展。其基本特征表现为：首先网络课程是课程，因此具有课程的一切要素，如教学目标、教学内容、教学设计、教学活动、教学评价等。其次，网络课程主要为网络教育服务，而网络教学是一种开放的教学模式，克服了时间和空间的限制，学习方式多种多样，学习者可以通过多种终端进行学习，如PC、手机、PAD等。网络课程体现了网上教学的特征，在教学过程中教与学是分离的。

MOOC课程模式起源于网络课程，具有一般网络课程的基本特征，但同时又有自己的特色，如课程的学习者众多，理论上没有人数限制；学习者可以根据自己的喜好和习惯，利用各种社会性软件参加学习等。另外，MOOC是一种生成式课程，课程所包含的知识随着课程的进展而不断增加。总的来讲，传统网络课程与MOOC在核心理念和运行模式等方面有较大区别，主要体现在以下三个方面。

1.学习方式

在传统网络课程中，教师通过课程平台发布课程资源，维护课程内容。学习者通过课程平台访问网络课程，获取学习资源，其获取知识的途径是一种简单的线性方式。即学习者只能单方面地从网络课程中获取知识，缺少对课程的贡献，更缺少与其他学习者及时的互动交流。

MOOC是基于关联主义学习理论的。关联主义学习理论的主要观点包括：信息是节点，知识是连接，理解是网络的凸显特性；学习者通过路径寻找和意义建构对知识领域进行探索和协商，其中路径寻找涉及信息导航的各类线索，意义建构是创建连接的过程；学习者通过人工制品（Artifacts）来表征自己对知识的理解。在关联主义学习理论中，学习者构成学习网络，并通过多种不同的路径完成对知识的探究。这和传统的网络课程学习方式是截然不同的，它们的区别如图2所示。

由图2可见，MOOC的学习者在课程中组成了相应的学习网络，其理论基础——关联主义学习理论体现了以学习者为中心的教学理念，相比传统网络课程的线性学习方式，学习者可以从更多途径获取知识。

2.课程内容生成方式

传统网络课程建设中，教师处于学习和活动的中心，教师进行教学设计，负责提供教学资源和课程内容。

MOOC课程是一种生成式课程，课程内容随课程的进展而扩充和延伸，知识是可增长的。在课程开始初期，课程内容库中只有组织者提供的一些预制知识。在课程开展过程中，组织者安排学习活动和讨论的主题，学习者参与活动，针对主题进行讨论、思考和交流。随后组织者针对学习者生成的内容进行整理和筛选，形成新的课程内容，以RSS或邮件的形式共享，如图3所示。

由图3可见，传统网络课程内容比较固定，教师的知识结构限定了学习者知识探究的边界；而在MOOC中，课程知识除了由课程组织者提供以外，学习者也是提供课程知识的重要来源，因此可以扩充学习者知识探究的边界。

3.课程结构

传统网络课程的内容组织结构一般都是系统化、结构化的，课程一般按章节进行划分，章节内容一般包含了教学目标、教学内容、教学设计、教学活动、教学评价等，如图4所示。各章节的教学内容之间存在着结构化的联系，章节内容的知识点之间存在着前后延续的关系；知识的构成部分通常是由固定的成分组成；整个课程内容呈现为一个有机的整体，具有系统性。

MOOC通常没有标准化的教学内容，学习者面对的是非结构化的、处于演变中的、具有某种不确定性的课程内容。（樊文强，2012）在MOOC中，课程活动通常以讨论主题的形式展开，课程内容的主体是课程组织者整理归纳的学习者在主题讨论中产生的各种内容，以及学习者撰写的博客、学习笔记等。（见图5）

结构化教学强化了知识的系统性和整体性，有其优势所在。MOOC课程在知识结构和组织方式上对于学习者来说，具有较高的门槛。为了弥补这方面的不足，某些MOOC课程也提供预制知识，为初学者提供一定的指导和帮助。

此外，MOOC内容的非结构化特点也反映了MOOC更多的是采用一种非正式的学习形式。非正式学习是在正式学习之外的、主要以各种主题活动为基础、学习者之间开展的学习。有研究表明，（谭明杰等，2011）个体结构化的学习活动仅占10%-30%，其余70%-90%的学习活动是通过非正式的学习形式进行的。可见，对非正式学习活动的支持有助于个人知识的增长。

总之，MOOC的学习方式更加符合网络环境下的学习特点，学习者可以采用一种非正式的学习形式，与他人进行充分的交流；且学习资源丰富，学习者不仅可以学习教师所提供的知识，还可以从其他学习者那里获得知识，学习者知识探究的边界在理论上得到无限的扩充。

四、当前的学习管理系统框架

学习管理系统构架也被称作系统模型，是E-Learning技术标准中最为重要的组成部分。研究学习管理系统框架，首先要了解E-Learning技术标准。

统一的E-Learning技术标准有利于教育资源的重复利用，方便教育资源间的共享和交换。（谭明杰等，2011）目前国际上比较知名的技术标准有AGR技术规范、IMS规范、SCORM规范和IEEE1484标准体系；国内有我国自行制定的中国现代远程教育技术标准体系CELTS，如表1所示。

AICC、IMS、ADL制定的都是规范，这些规范必须送给标准化组织（如IEEE）审核及修订，最后才会形成标准，可见IEEE制定的1484标准具有相当的权威性。目前，IEEE1484在国际上应用相当广泛，许多国家都组织力量积极开展标准的本土化工作，国内的CELTS标准也参考了IEEE1484的内容。

从表1可以看出，IMS规范、IEEE1484标准、CELTS标准都提出了自己的学习管理系统框架，但是IMS框架过于具体化，抽象程度不高，不在本文的考虑范围之内；CELTS提出的框架主要也参考了IEEE1484标准，因此，本文将以IEEE1484为基础构建面向MOOC的远程教育学习管理系统系统框架。

IEEE1484标准体系的特点是首先提出一个关于学习管理系统的整体架构LTSA（Learning Technology Systems Architecture），作为信息化教学系统的抽象模型。（祝智庭，2001）LTSA属于IEEE1484标准体系中的总标准（1484.1），其他标准都是根据此架构来定位和设计的，具体如图6所示。

LTSA由4个元件（学习者、评估、教学代理及投递）和2个数据库（学习资源及学习者记录）组成，各元件和数据库间的带箭头实线表示信息流，带箭头虚线表示控制流。教学代理元件是整个模型的核心，在系统的运行过程中起协调作用。

在这个框架中，学习者向教学代理提交学习参数，同时将行为传递给评估元件；评估元件根据学习者记录数据库中保存的学习者历史信息，对当前学习者提出的学习参数进行评价；教学代理根据评价信息和历史信息在学习资源库中查询适合学习者需要的资源，然后通过投递元件，将学习资源以多媒体的形式返回给学习者。

五、基于LTSA的MOOC学习管理系统框架

LTSA模型中，学习资源数据库是最为重要的元件之一，其知识通常是由教师预先存储在数据库中的。知识库的构成受限于教师知识构成，知识库内的资源无法随课程的开展进行相应的扩充和延伸，限制了学习者知识探究的边界。因此，要建立支持MOOC的学习管理系统，需对LTSA的功能进行扩充，尤其是对学习资源数据库功能进行扩充。

本文在LTSA的基础之上，增加了交互代理和知识代理两个元件，形成了面向MOOC的学习管理系统框架（以下简称LMS_MOOC），如图7所示。

LMS_MOOC模型中，交互代理元件的主要功能是为学习者提供一个参与MOOC课程主题讨论和课程活动的统一平台，鼓励和提倡学习者通过交互代理元件加入到课程的学习中。交互代理元件的主要组成如图8所示。

由图8可以看出，交互代理元件既集成了多种常见的社会性学习工具（课程讨论空间、虚拟教室、课程资源分享工具、Blog、Wiki等），又增加了新的交互工具——在线实时交流工具。课程讨论空间主要由论坛构成，学习者可以在其上针对组织者或学习者发布的讨论主题进行非实时的讨论；虚拟教室是利用多媒体通讯技术构造的学习环境，可实现视频广播、在线讲课、在线答疑等，且允许身处网络各地的教师和学生进行类似于真实课堂的教学活动；Wiki允许多人针对同一话题进行写作；Blog允许学习者便捷地发布自己的心得，也允许其他学习者针对自己的话题发表相关的评论；课程资源分享工具允许学习者分享自己的学习笔记、图片，甚至自己录制的视频；在线实时交流工具使学习者能够看到同时在线学习的其他学习者，并能与之及时的互动交流。

在LMS_MOOC框架中加入交互代理元件后，学习者可以在一体化的学习空间中进行课程的学习和充分的协作学习交流；也可以不通过教学代理元件而通过交互代理，直接从其他学习者那里获取学习资源。由此，学习者可以通过交互代理形成学习网络，进行关联式学习。

此外，LMS_MOOC模型增加了交互代理元件到学习者记录数据库的学习行为传递，可将学习者在主题讨论和学习活动中产生的各种学习行为，记录到数据库中。评估元件可以根据学习者的行为记录，对其学习效果进行评估，从而在一定程度上弥补MOOC课程缺少合适评估机制的不足。

在LMS_MOOC中，除了教师可以为学习资源数据库提供知识以外，学习者作为课程学习的主体，也可以为学习资源数据库提供信息。学习者在课程学习中留下大量的数据，这些数据存储在交互代理元件所支持的载体中。这些载体主要包含数据库、数据仓库、Web日志以及服务器上的多媒体文件等。其中数据库用于存储学习者的各种学习数据，使用最为频繁；Web日志用于记录学习者对网站的访问情况，常见格式为：访问主机.标识符.授权用户.日期时间.请求.状态码.传输字节数.来源页面.用户代理；服务器上的多媒体文件主要包含视频、音频或其他多媒体文件，具体数据产生及存储情况如表2所示。

以上数据还不能称之为知识，需要经过整理和归纳。因此，本文在LTSA模型的基础上又加入了一个知识代理元件，并扩充了教学代理元件的功能。教学代理元件从交互代理元件处自动收集学习过程中产生的各种数据，然后将数据传递给知识元件；知识代理元件对数据进行自动清洗、挖掘，将其转换为有用的知识，最后传递给学习资源数据库。这样，学习资源数据库中的知识就可以随着课程的发展而不断增长了。

六、学习管理系统和MOOC结合的优势

第一，传统的以Wiki和Blog为主要载体的课程中心平台功能较为简单，学习者分散在复杂网络的不同终端，容易淹没在海量信息之中。而利用学习管理系统管理MOOC，可以为学习者提供一体化的学习空间，使学习者在统一的学习空间中进行各种互动交流，实现较为充分的协作学习。

第二，使用学习管理系统能够有效地收集和分析学习者在学习活动和主题讨论中产生的各种数据，从而对学习者的学习情况有一个较为详细的记录。此外，学习管理系统还能够跟踪学习者的学习情况，适时地对学习者进行激励，比如发送电子邮件提醒长期未登录的用户。

第三，MOOC对于学习者来说具有一定的门槛，需要学习者具有一定的知识背景和技术素养。（李青等，2012）学习管理系统能够对课程知识进行系统化和结构化的整理和归纳，为课程的初学者提供指导和帮助。

第四，基于学习管理系统开展MOOC能够将正式学习和非正式学习有机地融合在一起。在LMS_MOOC中，学习者可以通过交互代理元件进行非正式的学习，也可以通过教学代理元件访问学习资源库，进行正式的学习。

基金项目：国家自然科学基金项目“基于社会媒体的网络调查适用性与参与意愿形成机制研究”（71101018）。

作者简介：李华，讲师；龚艺，工程师；纪娟，讲师，四川广播电视大学信息技术中心（四川成都610073）；谭明杰，副教授，四川广播电视大学信息技术中心，博士研究生，电子科技大学经济与管理学院；方佳明，博士，副教授，电子科技大学经济与管理学院（四川成都610054）。