基于大數(shù)據(jù)的MOOCs發(fā)展研究

摘要：MOOCs是近幾年來出現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)教育模式，具有超大規(guī)模、完全開放、交互學(xué)習(xí)等優(yōu)點(diǎn)，吸引了全球許多著名高校的積極響應(yīng)，利用MOOCs進(jìn)行學(xué)習(xí)的用戶快速增長(zhǎng)。大數(shù)據(jù)技術(shù)為爆炸性增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理提供了支撐。闡述MOOC的興起與發(fā)展，結(jié)合MOOCs的特點(diǎn)，探討大數(shù)據(jù)對(duì)MOOCs發(fā)展的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：MOOCs；大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)挖掘；SNS社交網(wǎng)絡(luò)

DOIDOI：10.11907/rjdk.151154

中圖分類號(hào)：TP301

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16727800（2015）006001303

基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：

作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：謝樹奭（1988-），男，浙江象山人，上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)檐浖こ膛c數(shù)據(jù)挖掘。

0 引言

MOOCs是英文單詞Massive Open Online Course的縮寫，中文簡(jiǎn)稱慕課，Massive代表大規(guī)模， Open代表資源開放性，包括用戶、課程資源及技術(shù)，Online代表在線教育模式，需要依托高速發(fā)展的信息技術(shù)。MOOCs提供在線優(yōu)質(zhì)課程資源，面向全世界學(xué)習(xí)者，不論學(xué)習(xí)者的年齡、職業(yè)背景以及身處何地，不論在什么時(shí)間，只要有網(wǎng)絡(luò)就可以享受到世界名牌高校的課程資源，是教育領(lǐng)域的一個(gè)巨大變化，被稱為“教育歷史上的一場(chǎng)海嘯[1]”。

大數(shù)據(jù)是繼云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)之后的又一IT行業(yè)技術(shù)革命[2]，大數(shù)據(jù)技術(shù)給社會(huì)發(fā)展帶來了巨大推動(dòng)力。在信息呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)的今天，利用好各種各樣的數(shù)據(jù)能創(chuàng)造難以想象的財(cái)富，美國(guó)政府已經(jīng)投資數(shù)億資金對(duì)大數(shù)據(jù)的發(fā)展進(jìn)行長(zhǎng)期研究[3]。大數(shù)據(jù)技術(shù)同樣能為MOOCs的發(fā)展起到促進(jìn)作用。本文闡述MOOCs的興起、特點(diǎn)及發(fā)展，介紹大數(shù)據(jù)的概念、特征及相關(guān)技術(shù)，探討大數(shù)據(jù)在MOOCs發(fā)展中的促進(jìn)作用。

1 MOOCs的起源與特點(diǎn)

1.1 MOOCs起源

MOOCs的基本形式是由加拿大學(xué)者西蒙斯和道恩斯提出的，他們?cè)诼嵬写髮W(xué)開設(shè)了一門“聯(lián)通主義與聯(lián)通知識(shí)”的課程，在網(wǎng)上進(jìn)行課程教學(xué)，來自本校的25名學(xué)生以及來自社會(huì)的2 200多位學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)了該門課程，最終有許多學(xué)習(xí)者通過了該課程的考核。在他們的成功嘗試之后，MOOCs的概念最終由加拿大愛德華王子島大學(xué)和國(guó)家教育技術(shù)研究院的戴夫·柯米爾與布萊恩·亞歷山大正式提出[4]。2011年秋季，斯坦福大學(xué)開設(shè)了一門“人工智能”課程，面向全世界學(xué)習(xí)者，先后有來自全球190多個(gè)國(guó)家的10多萬學(xué)生注冊(cè)學(xué)習(xí)，最終有2萬人完成了該課程學(xué)習(xí)。這一事件很快引起了教育界的關(guān)注，教育領(lǐng)域的研究者意識(shí)到這是高等教育適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的一個(gè)新型模式。MOOCs也自然而然成為了風(fēng)靡全球的詞匯[5]。

1.2 MOOCs的特點(diǎn)

MOOCs與以往的網(wǎng)絡(luò)教育或者在線公開課有很大不同，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.2.1 規(guī)模不同

（1）學(xué)習(xí)者人數(shù)。以往網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)習(xí)者人數(shù)十分有限，而且更多的是在職工作人員為了工作而學(xué)習(xí)，而MOOC平臺(tái)學(xué)習(xí)者數(shù)量驚人。如三巨頭之一的Coursera，截至2015年2月4日，Coursera的注冊(cè)人數(shù)達(dá)到11 330 303，而且以每分鐘60人的速度遞增。

（2）課程數(shù)量。課程多是MOOCs的重要特征之一，它融合全世界眾多的大學(xué)。同樣以Coursera為例，截至2015年2月4日，它提供了包括118所來自世界各地的943門課程，這還僅僅是一個(gè)MOOC平臺(tái)的數(shù)據(jù)，如果算上其它的MOOC平臺(tái)，那么課程數(shù)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1 000。

（3）學(xué)習(xí)者分布。MOOC的學(xué)習(xí)者來自全球190多個(gè)國(guó)家，不論在什么地方，只要有網(wǎng)絡(luò)就可使用MOOC進(jìn)行學(xué)習(xí)，MOOC用戶人群從高中生到老年退休人員，涉及各行業(yè)，有學(xué)生、教師、工程師等。

1.2.2 教學(xué)形式及評(píng)價(jià)

（1）教學(xué)形式。MOOC課程教學(xué)擺脫了以往網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中教師從頭至尾講解的形式，它提供了類似游戲化參與的教學(xué)、網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)參與教學(xué)。

（2）評(píng)價(jià)形式。一般網(wǎng)絡(luò)教育沒有評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，主要依賴學(xué)習(xí)者自我評(píng)估。MOOC提供了短視頻評(píng)估，完成視頻學(xué)習(xí)后可以進(jìn)行檢測(cè)，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)完后并且通過考核就可以獲得由該課程教師簽名的認(rèn)證。

1.2.3 教學(xué)交互

（1）教師與學(xué)生。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教育中，學(xué)習(xí)者被動(dòng)接受，幾乎和教師零交流。而MOOC則不同，MOOC平臺(tái)內(nèi)置了論壇區(qū)域供教師與學(xué)生交流。

（2）學(xué)生與學(xué)生之間。學(xué)生與學(xué)生可以在MOOC內(nèi)置的論壇中相互交流，也可以借助SNS社交網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行討論。

（3）學(xué)生與網(wǎng)絡(luò)之間。學(xué)生利用Google、Yahoo、百度等搜索引擎，可以通過網(wǎng)絡(luò)尋找答案并與網(wǎng)絡(luò)上的用戶交流。

1.3 MOOCs發(fā)展

MOOCs發(fā)展十分迅速，其概念被提出不久的2012年， MOOCs的主要提供者Coursera、Udacity、edX就相繼在美國(guó)成立，因此2012年被美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》作者勞拉·帕帕諾稱之為“MOOC元年”[6]。Coursera由斯坦福大學(xué)的兩位計(jì)算機(jī)教授創(chuàng)辦，旨在同世界頂尖大學(xué)合作，提供在線免費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)公開課程。Udacity也是由斯坦福大學(xué)的教師創(chuàng)辦，同樣提供在線課程，只是側(cè)重點(diǎn)和技術(shù)有所不同。edX是由麻省理工學(xué)院和哈弗大學(xué)共同創(chuàng)辦的非盈利性平臺(tái)。這三大平臺(tái)一面世就吸引了眾多的目光， Coursera已經(jīng)累計(jì)接受超過6 500萬美元的投資，Udacity投資也超過了2 000萬美元，edX的投資超過了6 000萬美元，這足以證明MOOCs的魅力和潛力。這三大平臺(tái)提供了包括人文教育、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、經(jīng)濟(jì)金融、哲學(xué)等1 000余門課程，其目標(biāo)將是達(dá)到3000門課程，這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于一所綜合大學(xué)所有課程的總和。

美國(guó)作為MOOCs的發(fā)源地，發(fā)展勢(shì)頭迅猛。調(diào)查顯示，27.8%的院校對(duì)MOOCs的可持續(xù)發(fā)展性網(wǎng)絡(luò)教育持認(rèn)同態(tài)度，50%以上的院校認(rèn)為MOOCs的發(fā)展對(duì)學(xué)校至關(guān)重要，將有助于學(xué)校發(fā)展[7]。事實(shí)上，美國(guó)政府也對(duì)MOOCs的發(fā)展持積極態(tài)度，連美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬本人也直言不諱地建議各州政府機(jī)構(gòu)對(duì)MOOCs的發(fā)展給予更多關(guān)注[7]。歐洲的MOOCs網(wǎng)站OpenupEd.eu也在2013年4月25日正式面世，它由歐洲國(guó)家聯(lián)合推出。OpenupEd.eu免費(fèi)提供了超過40門學(xué)科，并且提供12種不同語(yǔ)言的版本[8]。目前，我國(guó)MOOCs發(fā)展也進(jìn)入快車道，慕課網(wǎng)、好大學(xué)在線、東西部高校課程共享聯(lián)盟等相繼出現(xiàn)，各大高效也積極開展與美國(guó)三大MOOC巨頭的合作，如2013年7月8日，上海交大和復(fù)旦大學(xué)宣布加盟MOOCs最大平臺(tái)Coursera，成為了中國(guó)最早加入Coursera的大學(xué)，而在此之前，北京大學(xué)、清華大學(xué)也加入了三巨頭之一的edX[9]。

2 大數(shù)據(jù)發(fā)展

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，信息呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，據(jù)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)中心IDC指出，互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)將每年增長(zhǎng)50%，目前世界上90%數(shù)據(jù)是近幾年產(chǎn)生的[10]。更為重要的是這些數(shù)據(jù)大多以非結(jié)構(gòu)化形式存在，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及分析處理很難適應(yīng)，這是IT行業(yè)的巨大挑戰(zhàn)?！按髷?shù)據(jù)”就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。

目前，各界對(duì)大數(shù)據(jù)的概念并沒有統(tǒng)一的定義，截至2015年2月4日，維基百科對(duì)它的定義是：大數(shù)據(jù)指所涉及的數(shù)據(jù)量規(guī)模巨大，無法通過人工，在合理時(shí)間內(nèi)截取、管理、處理并整理成人類所能解讀的信息[11]。百度百科的定義是：大數(shù)據(jù)指需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)[12]。IDC將大數(shù)據(jù)定義為：為更經(jīng)濟(jì)地從高頻率的、大容量的、不同結(jié)構(gòu)和類型的數(shù)據(jù)中獲取價(jià)值而設(shè)計(jì)的新一代架構(gòu)設(shè)計(jì)[10]。其實(shí)不論是哪個(gè)定義，意思基本相似，即大數(shù)據(jù)涉及的數(shù)據(jù)量大，且很難用傳統(tǒng)的方法得到及時(shí)處理。大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)為“4V”：①數(shù)據(jù)量巨大（Volume）。數(shù)據(jù)規(guī)模至少達(dá)到10TB及以上；②數(shù)據(jù)種類多（Variety）。數(shù)據(jù)類型繁多且多以無結(jié)構(gòu)化形式存在，需要特殊加工才可發(fā)現(xiàn)聯(lián)系；③流動(dòng)速度快（Velocity）。大量數(shù)據(jù)需要在一定時(shí)間內(nèi)處理完成，實(shí)時(shí)性要求極高；④價(jià)值密度低（Value）。數(shù)據(jù)量巨大，有用信息并非成正比例增加，需要大量細(xì)分處理。

大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)主要有：①數(shù)據(jù)挖掘。利用爬取技術(shù)和搜索算法從大數(shù)據(jù)集合中獲取數(shù)據(jù)；②分類。利用訓(xùn)練集，將數(shù)據(jù)劃歸到不同類別上；③聚類。將大量數(shù)據(jù)集使用無監(jiān)督學(xué)習(xí)算法自動(dòng)組合成小規(guī)模的類簇；④機(jī)器學(xué)習(xí)。研究計(jì)算機(jī)如何具備和實(shí)現(xiàn)人類思維與學(xué)習(xí)，并自動(dòng)獲取或組織新的知識(shí)；⑤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。將數(shù)據(jù)集按一定的規(guī)則存貯在計(jì)算機(jī)或者其它的媒介上；⑥數(shù)據(jù)計(jì)算。對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析方法提取有用信息以及概括總結(jié)。

3 大數(shù)據(jù)對(duì)MOOCs的作用

MOOCs是超大規(guī)模的在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，這勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生超大規(guī)模的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化以及無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，包括直接的數(shù)據(jù)（MOOC平臺(tái)上的教學(xué)資源、學(xué)生論壇、作業(yè)考試、學(xué)生學(xué)習(xí)記錄等）和間接的數(shù)據(jù)（SNS社交網(wǎng)絡(luò)上的討論、貼吧和博客輿情、其它網(wǎng)絡(luò)鏈接介紹等），而大數(shù)據(jù)技術(shù)就是對(duì)超大規(guī)模復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理，因此利用大數(shù)據(jù)技術(shù)能給MOOC的發(fā)展帶來促進(jìn)作用。大數(shù)據(jù)對(duì)MOOCs的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1 數(shù)據(jù)獲取

對(duì)于任何一個(gè)開放的MOOC平臺(tái)，得到與之相關(guān)的信息十分重要。尤其對(duì)于平臺(tái)授課教師、技術(shù)開發(fā)者以及教育研究專家等。相關(guān)信息包括用戶對(duì)MOOC 平臺(tái)的態(tài)度、使用感受、課程設(shè)計(jì)以及教學(xué)內(nèi)容反饋等，這些數(shù)據(jù)除存貯在MOOC平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)（如學(xué)生注冊(cè)信息、作業(yè)、考試成績(jī)、學(xué)習(xí)記錄等）外，剩下基本分布在互聯(lián)網(wǎng)。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化程度很低，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性差，并且呈現(xiàn)碎片狀，比如有小部分?jǐn)?shù)據(jù)在SNS社交網(wǎng)絡(luò)，有的在博客中，部分分布在一些不知名的網(wǎng)頁(yè)中，傳統(tǒng)方法已經(jīng)很難高效、完整地獲取這些數(shù)據(jù)。利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可結(jié)合Hadoop和MapReduce進(jìn)行大數(shù)據(jù)集合并行挖掘。

3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

MOOC平臺(tái)除了需要存儲(chǔ)基本的課程資源外，還需要存儲(chǔ)學(xué)習(xí)者的注冊(cè)信息、學(xué)習(xí)者在某一課程中的學(xué)習(xí)進(jìn)度及作業(yè)、成績(jī)、先前學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)態(tài)度等，而對(duì)于MOOC平臺(tái)而言，某一課程可能吸引全球百萬甚至千萬學(xué)習(xí)者注冊(cè)學(xué)習(xí)，因此對(duì)于提供1 000門及以上課程的平臺(tái)而言，存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)將是巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)由于對(duì)關(guān)系要求嚴(yán)格，且擴(kuò)展性和靈活性不強(qiáng)，顯然不能滿足存儲(chǔ)這些巨量且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主要使用以下3種存儲(chǔ)技術(shù)來解決此問題[13]：①分布式文件系統(tǒng)，主要代表是Google公司的GFS和開源的HDFS，它們主要用來存儲(chǔ)海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；②NoSQL，主要存儲(chǔ)海量的無模式半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；③Greenplum，它是一個(gè)存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)的并行處理架構(gòu)的無共享分布式并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

3.3 學(xué)習(xí)者行為分析

在MOOC平臺(tái)上注冊(cè)學(xué)習(xí)的學(xué)生來自不同區(qū)域、不同年齡層、不同行業(yè)，因此他們?cè)诶肕OOC進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)的方法、風(fēng)格、策略、心態(tài)不同，會(huì)在網(wǎng)上留下學(xué)習(xí)足跡碎片[14]。如：學(xué)生會(huì)在MOOC開課前，在MOOC平臺(tái)內(nèi)置的論壇中詢問時(shí)間、內(nèi)容進(jìn)度等；開課后，學(xué)生會(huì)在SNS社交網(wǎng)站Facebook、twitter等發(fā)表自己的看法和提出問題；在學(xué)習(xí)觀看視頻中，有的學(xué)生會(huì)跳躍式觀看，而非連續(xù)觀看；在觀看視頻時(shí)間選擇上，有的學(xué)生會(huì)選擇深夜，而有的選擇清晨等。這些信息碎片都反映出學(xué)習(xí)者的行為特點(diǎn)，收集和分析這些海量數(shù)據(jù)對(duì)于MOOC平臺(tái)的開發(fā)者、教師等具有重要意義，方便他們利用教育學(xué)、心理學(xué)等專業(yè)知識(shí)更合理地使用教學(xué)策略和方法設(shè)計(jì)課程。大數(shù)據(jù)通過超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，使Hadoop和MapReduce等新技術(shù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)結(jié)合，利用分類、聚類、關(guān)系挖掘以及學(xué)習(xí)模型建構(gòu)等，對(duì)學(xué)習(xí)者的行為特點(diǎn)進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)，并且合理有序地呈現(xiàn)給MOOC教師、開發(fā)者與研究者。

3.4 學(xué)習(xí)推薦

MOOC平臺(tái)提供了越來越多的課程，注冊(cè)人數(shù)也越來越多，為學(xué)習(xí)者推薦適合的課程、感興趣的課程以及必要的先修課程等是MOOC發(fā)展不可或缺。目前，MOOC平臺(tái)在這方面還不夠完善，這也許是導(dǎo)致MOOC目前有較高輟學(xué)率的原因之一[15]。學(xué)習(xí)者課程學(xué)習(xí)進(jìn)度快慢、作業(yè)和測(cè)驗(yàn)成績(jī)、在論壇社區(qū)里談?wù)摰姆e極性、在Facebook等社交網(wǎng)站上的標(biāo)簽以及發(fā)表言論與關(guān)注對(duì)象等，都為追蹤學(xué)習(xí)者的先前課程準(zhǔn)備、個(gè)人興趣愛好、學(xué)習(xí)能力及風(fēng)格等提供了有效幫助。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)回歸分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則、機(jī)器學(xué)習(xí)以及人工智能等可對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，系統(tǒng)可自動(dòng)向每一個(gè)學(xué)習(xí)者推薦合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容、方法以及具有相同興趣的其他學(xué)習(xí)者，為學(xué)習(xí)者量身定制學(xué)習(xí)環(huán)境。

3.5 課程反饋

MOOC平臺(tái)上的課程都是主講教師、助教以及技術(shù)人員花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間準(zhǔn)備而成的，他們對(duì)課程的內(nèi)容選擇、重點(diǎn)難點(diǎn)講解、內(nèi)容安排順序、時(shí)間片段長(zhǎng)度等只能依據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)以及概率統(tǒng)計(jì)模型作出預(yù)測(cè)。MOOC平臺(tái)本身是一個(gè)開放平臺(tái)，學(xué)習(xí)者的環(huán)境是開放的，學(xué)習(xí)者會(huì)在平臺(tái)內(nèi)置論壇上提出課程學(xué)習(xí)中的問題，會(huì)利用Google、Yahoo、百度等搜索引擎尋找答案，也會(huì)利用SNS社交網(wǎng)絡(luò)、貼吧、博客等向其他關(guān)注者提問交流，這樣在互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)散作用之下，就相當(dāng)于將一門課程拋向網(wǎng)絡(luò)世界中各行各業(yè)的學(xué)習(xí)者，能得到巨大的、動(dòng)態(tài)的反饋數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)搜集分析這些反饋數(shù)據(jù)，將對(duì)課程內(nèi)容安排與選擇、重難點(diǎn)講解、課程相關(guān)最新研究熱點(diǎn)等作出合理調(diào)整。

大數(shù)據(jù)對(duì)MOOCs的影響作用的基本流程如圖1所示。

4 結(jié)語(yǔ)

MOOCs的興起與發(fā)展，打破了傳統(tǒng)教育模式，使大量?jī)?yōu)質(zhì)教學(xué)資源涌向整個(gè)世界，為世界各國(guó)大學(xué)之間的學(xué)術(shù)交流作出了積極貢獻(xiàn)。對(duì)于學(xué)習(xí)者而言，MOOCs更是突破了傳統(tǒng)教育在時(shí)間、空間上的限制，為教育注入了一股新鮮力量。大數(shù)據(jù)的到來與發(fā)展，給各行各業(yè)都帶來巨大的影響，大數(shù)據(jù)會(huì)給MOOCs的進(jìn)一步完善與發(fā)展提供技術(shù)的支持。下一步將研究MOOC開發(fā)成本、大數(shù)據(jù)獲取分析成本、跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)等。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：陳福時(shí)）

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