MOOC教育平台技术及运营模式探析

马新强，黄 羿，蔡宗模

(重庆文理学院 机器视觉与智能信息系统重点实验室， 重庆 永川 402160)

最近几年，以现代信息技术与流媒体传播方式为载体的现代远程教育技术受到世界各国教育领域的广泛关注和重视，尤其是大规模开放在线课程(Massive Open Online Course , MOOC，中文简称“慕课”) 的爆发。MOOC教育平台是借助于现代网络信息技术，将优质教育资源以低成本方式提供给任何愿意学习的人，这对高等教育将带来深远的影响。有人会问：“现代远程教育”或“在线网络课程”已有十几年的历史了，为什么MOOC会这么受关注呢？为什么五年前没有MOOC教育平台呢？它的出现会给既有的现代教育技术及高等教育带来什么样的机遇与挑战？这些都是值得我们研究的问题。

目前，国内外从高等教育层面研究MOOC教育平台的比较多，例如对斯坦福MOOC的思考[1]，MOOC对高等教育的影响[2]，大规模网络开放课程评析[3]，论MOOC 及未来教育趋势[4]等，而从技术、平台架构及商业运营模式角度的研究比较少。基于此，下面从这方面做一些探讨。

一、大规模在线教育技术发展历程

现代信息技术的变革与发展对在线教育技术的发展起到了关键性作用。正是由于Web、Blog、RSS、P2P、Wiki、SNS等互联网技术的应用与推广，有效地推动了传统现代教育信息技术的发展。传统的大规模在线教育( Massive Online Education, MOE ) 已有几十年的发展历程。它的发展大体可划分为三个阶段：初级阶段，1969 年美国斯坦福专业发展中心(the Stanford Center for Professional Development, SCPD) 开始通过电视微波频道提供远程学习课程[1]；第二阶段，1999 年发端于德国图宾根大学、2002 年兴盛于美国麻省理工学院的网络公开课(Open Course Ware, OCW )及我国教育部大力推行的“网络精品课程”等；高级阶段，就是2012年出现的MOOC教育模式，这一年被媒体誉为“MOOC元年”。MOOC至今热度不减，它的迅速发展引起了教育学术界(特别是高等教育界)的高度关注，引发了许多关于MOOC教育革命的研究和讨论，其运营模式也引起了工业界及商业界的重视。对于熟悉广播电视教育和现代远程教育的人来说，MOOC课程教育模式可能没有什么新意。我们关心的是：为什么MOOC突然这么火？从现代信息技术的角度看，是什么技术促进了它突飞猛进？其平台架构模式怎样？应如何借鉴国外的成功经验，促进我国高等教育的改革？MOOC能否在中国找到合理的、可持续的商业模式？

二、从技术与研究角度看MOOC的特点

清华大学孙茂松教授认为：目前MOOC平台构建及教育模式的变革不能仅仅从教育的角度看，还应从技术研究的角度看[5]。根据我国网络教育情况，通过对“国家精品课程资源网”和“爱课程”上的典型课程，2012 年6 月7 日发布的《国家级精品资源共享课建设技术要求》以及MOOC三家代表性企业edX、 Coursera、 Udacity 网上课程的初步对比可以发现，MOOC与网络公开课并不相同。从技术与研究角度看，MOOC具有如下特点：

第一，“线上与线下共同学习的课程组织方式”——翻转课堂(Flipped Classrooms)。它和传统的老师在教室授课，学生在课外(老师不在场)复习、做作业相反，这种课堂要求学生在课外老师不在时，利用网络通过教学视频或其他教学资源在线学习，而在课堂上由专门老师做辅导，并对学习内容进行复习、讨论、练习、测验。

第二，以“短视频+交互式练习”为基本教学单元的知识点或知识体组织模式和学习模式。MOOC的短视频一般控制在10 分钟以内，而网络公开课的视频通常在0.5-1小时。从教育学和认知心理学的角度看，它们有实质的差别。根据美国国家科学院院刊发布的哈佛大学的研究表明，短视频方式可有效减少在线课程学习过程中发生的“走神”现象，有助于帮助学生保持注意力，提高学习效果[6]。

第三，以云计算平台为核心的技术应用，解决了课程相关资源的存储与共享问题。利用云计算中的虚拟化技术，随时随地都可以进行多用户多任务的线上学习及交互式练习，即时反馈。交互式练习包括测验、作业、考试等。交互式练习摆脱了传统在线教育模式中单向提供学习材料和灌输式学习的局限，能够鼓励和引导学生更加积极地学习与思考，提高学习效率。

第四，基于大数据的“对象化学习”和“个性化教学服务”。MOOC系统平台强化对象化的思想，课程中所有的短视频、教学资料(PPT、PDF及Word文件等)、每一次的线上交互式练习，都被看成一个对象，而每一个学生对“对象”的学习行为及过程都被MOOC系统平台记录下来，这样就形成了 “大数据信息”。针对多样化大规模数据，系统平台采用机器学习及数据挖掘技术进行数据分析、统计、归纳，找出学习者的学习规律，使教师有针对性地及时调整各个教学要素，在大规模学习人群中实施“因材施教”式的个性化教学服务。

三、MOOC平台架构及技术支撑

MOOC教育模式的迅猛发展，从平台与技术的角度上看，并不是偶然的。正是由于近几年以云计算技术平台、社交网络平台、移动互联网络及大数据时代的到来，推动了网络教育模式的变革。

(一)MOOC平台的业务与技术需求

根据软件工程建模的思路，构建任何一种平台架构模式，都有其业务需求及架构设计。根据MOOC(Massive Open Online Course)课程模式的理念，其平台业务需求包含：第一，Massive(无限扩展、大规模)，可以支持无限的学习人数；第二，Open(开放)，任何人、从任何地方都可以登录学习，不受网络环境平台的限制；第三，Online(良好的在线体验)，在线课程的学习、交流实时进行，效果及评价反馈及时；第四，Courses(优质课程)，非技术性需求，在线网络课程资源录制精良、内容丰富，短视频及“碎片化”课程资源规范，授课教师的教学水平高。

MOOC的技术需求包含：第一，高度可扩展性(Highly scalable)，支持大量注册学生；第二，高并发用户访问(Massive no. of concurrent users)，共享性好，支持大量用户同时在线学习；第三，系统反应时间快(Good system response)，必须保证用户在线学习体验；第四，稳定性(Stability)，网络技术必须保证任何时候都能登入；第五，全球范围内用户登入(Global access)，体现开放性，任何人、任何地方都可进行登录；第五，可移植性(Portability)，支持多种终端(尤其是跨平台的各种移动终端)，任何浏览器等；第六，安全性(Security)，保证系统资源完整性、保密性及可用性，尤其是学生课程成绩及认证评价结果的安全性要求高。

(二)MOOC系统架构设计原则及功能特征

MOOC的系统架构设计同样应遵循软件工程的系统设计原则，在系统中降低模块的耦合性，提高模块的内聚性，保持适中的模块规模，模块应具有高扇入和适当的扇出，模块的作用域应处于其控制域范围之内，尽量降低模块的接口复杂度，软件结构中的深度和宽度不宜过大。同时，MOOC系统中应加强：多层的系统架构；功能展示清晰，复杂计算处理得当，数据处理分离快捷；做到结构化数据和非结构化数据的分离；瘦(轻)客户端；前端展示应用层(多种操作系统和硬件设备)；正确应用缓存技术；尽量采用第三方产品；利用云平台网络资源等。

MOOC功能特征包含：

1.开放注册、课程公开：信息保密性不强，但安全性稳定性要求高；

2.各种复杂算法应用到新的教学方法中；

3.互动性强(交流，讨论，辅导，练习，考试，评价，搜索等)；

4.视屏点击带来大量数据传输；

5.处理学习痕迹与交流记录带来的大量历史数据。

(三)MOOC技术框架构建

MOOC技术框架可采用云计算平台总体框架构建，由四个层次构成：数据层(Data Layer)，各种课程资源、注册用户信息的存储；中间层(Middle Layer)，数据服务、中间件、资源缓冲区等；网络接口(Portal)，门户网站构成，前台的接口工具等；访问服务(Access Devices)，各种终端，移动平台等(如图1所示)。

图1 MOOC技术框架

(四)MOOC平台框架实施

MOOC整体平台框架如图2所示。在整个框架中处于核心地位的是中间层，即目前世界上流行的三大共享平台：Coursera、edX、Udacity。处于框架最底层的是MOOC的使用者，包括两类：一类是来自世界各地的学生；另一类是应用型大学和培训机构。一些应用型、教学型大学愿意直接使用一流大学的MOOC来教授自己的学生，可以降低教学成本、提高学习质量。处于框架顶层的是MOOC的提供者，如著名的研究型大学斯坦福大学、麻省理工学院和哈佛大学等。这些大学的一流的教师设计了数以百计的MOOC课程资源，并向全世界开放。贯穿于三层结构的是各个有效数据流，例如翻转课堂的形式、优秀教师授课方法、MOOC盈利模式等。

图2 MOOC整体平台框架

在平台框架图中间是世界上流行的MOOC三大共享平台：Coursera、edX、Udacity。

1.Coursera是目前世界上最大的MOOC平台，于2011年由斯坦福大学计算机科学系教授吴恩达和达芙妮·科勒融资2 200万美元联合创建。目前，Coursera的课程基本都是免费和公开的，它的盈利来自三种途径：收费证书、学生推荐和教材广告。Coursera也一直在积极寻求中国的合作伙伴，2013 年7 月它与上海交通大学、复旦大学签署了合作协议。

2.edX由麻省理工学院和哈佛大学共同出资6 000万美元创立的非盈利性组织。它采取了更为开放的策略，已经完全开放了平台的源代码，并组建了开源社区。edX也与中国的大学(比如北京大学和清华大学)建立了合作伙伴关系，在edX平台上发布了它们提供的MOOC，并提供相应的服务。

3.Udacity课程采用了更短的视频片断，展现老师在平板上边书写边授课的过程，强调为学生提供亲身体验似的服务，重在探索MOOC和传统教育的有机结合点，找到切实可行的盈利模式。与前面两个平台相比，Udacity在课程和合作单位方面，数量都要少很多。

(五)MOOC平台其它技术

1. 数字签名：学生在注册创建击键签名时，需要输入一个短语来验证这个签名，他(她)在今后提交作业时也需要输入这个短语才能登入教学系统。

2. 身份认证：利用机器学习的方法对行为习惯加以记忆，防止“作弊”行为。例如，三家MOOC运营平台都是与Pearson的考试中心合作提供有监考的课程结业考试，Coursera还与一家网络考试机构合作研究网上监考技术，包括根据打字节奏判断学习者是否为其本人，但这些手段目前还不能完全杜绝“替学”或“作弊”。

3. 机器学习与数据挖掘：规模宏大的MOOC为收集数量空前的学生与学习系统进行交互的数据提供了机遇。于是，用机器学习来分析数据、个性化定制学习过程成为可能。最近有个例子，在CS106A 课程中，皮希等人[6]使用机器学习技术，构建了学生程序中间版本自动保存日志的概率模型。用这样的技术可以找出那些在在线课程中进展不顺的学生，并建议他们通过其它学习路径进行补习。

四、MOOC运营模式分析

天下没有免费的午餐，MOOC教育模式同样不会是全部免费的，即使目前有些平台资源是免费的，但也是一种短暂的占领市场的策略而已。虽然MOOC发展的根本目的是让更优质的高等教育资源成为可以共享的世界资源，但要实现MOOC平台的长期发展，离不开合理的商业模式[8]。各个平台的盈利模式还处在初步探索阶段，从目前情况看，基本上都是处于风险投资或者“烧钱”阶段。其主要商业运营模式有这样几种：

1. 结业证书盈利：如果学生要通过有监考的MOOC考试，获得正式的课程结业证书，就必须缴纳费用(费用不高)。

2. 学生推荐：如果企业想获得每个学生MOOC的成绩单，或者是希望MOOC平台提供成绩前10名的列表，就需要交纳相关费用。

3. 教材广告：MOOC平台通过课程可向学生投送相关出版社教材和书籍的广告，从中获利。

4. 版权收费：如果一所大学想采用MOOC作为教程直接用于课堂，需要购买相应的版权。

5. 学位收费：虽然MOOC本身是免费和开放的，但是学生要获得正式的大学学分或者学位，则需要交纳相关费用。

预测未来MOOC的赢利模式，除了上面列举的几种外，更主要的恐怕来自大规模的数据带来的额外信息附加值。就如大家目前使用的移动电话一样，移动公司的利润收入并不是主要靠收取大家的话费，而是更多地靠移动附加业务费，例如手机终端各种游戏费用、网络带宽费用等等。有人说，处于目前的信息时代，有了数据就有了一切，这同样适用于MOOC平台。目前，世界三大MOOC运营平台总的用户量不到1 000万人，如果学习者范围再扩大，从目前的学生到教育培训机构，再到社会上任何一个人，都可以在线学习，用户量超过上亿人甚至更多，那么MOOC平台将会带来多样化的附加业务收入。如果有一天，MOOC发展到像今天的谷歌、腾讯、百度等互联网企业的规模的话，可以想象它将会产生多少经济价值。值得我们反思的是，我们国家应抓紧创办有效的MOOC平台创新模式，不然又要落伍了。

五、结论

文章主要介绍了MOOC平台利用当下计算机科学技术发展的成果以及高等教育越来越开放的历程与现状，较为集中地探讨了教育资源共享所面临的两大问题。云计算平台及大数据时代信息技术的发展有效地保障了MOOC教育模式对技术的需求，但是，MOOC平台运行模式及各种课程资源还会面临更多新的问题。例如，MOOC更有效的盈利模式、诚信问题、课程质量保证问题、评估机制和标准问题、多线程学习问题、我国具有自主知识产权的MOOC平台构建问题等，这些都需要进一步研究解决。因为MOOC本身是一个值得为之投入的事业，所以这些问题充满想象，激发动力。有一天当大学生去企业或事业单位面试的时候，如果企事业单位要求面试的学生必须出示MOOC平台学习成绩及过程记录，而不再只是看原来的毕业证书了，那将会是一件非常有意思的事情。

参考文献：

[1] Steve Cooper, Mehran Sahami. Reflections on Stanford’s MOOCs[J].Communications of the ACM, 2013, 56(2)：28-30.

[2] 王文礼. MOOC 的发展及其对高等教育的影响[J].江苏教育，2013(2)：53-57.

[3] 吴维宁. 大规模网络开放课程——Coursera 评析[J]. 黑龙江教育，2013(2)：39-41.

[4] 伍民友，过敏意. 论MOOC 及未来教育趋势[J].计算机教育，2013(20)：5-8.

[5] 孙茂松. 从技术和研究角度看MOOC[J].中国计算机学会通讯，2013,9(10)：51-53.

[6] Karl K. Szpunar, et al. Interpolated memory tests reduce mind wandering and improve learning of online lectures. PNAS, 2013, 110(16)：6313-6317.

[7] Piech, C, Sahami, M, Koller, D, Cooper, S and Blikstein, P. Modeling how students learn to program. In Proceedings of the 43rd ACM Technical Symposium on Computer Science Education (SIGCSE'12). ACM, New York, 2012：153-160.

[8] 吴文峻. 美国MOOC考察见闻[J].中国计算机学会通讯，2013,9(10)：46-50.