計算思維導向的MOOC課程模式框架構建

孔德宇++徐久成++孫全黨++孫林

摘 要 針對目前MOOC課程模式中存在的理論支持不足、課程目標不明確、模式推廣性較差等問題，以計算思維為指導，以課程模式的主題、功能、環境三個要素為切入點，依次從課程目標、教師角色、學生學習方式、組織機構、管理方式五個方面，對當前的MOOC課程模式進行改進和創新，構建基于計算思維的MOOC課程模式框架。

關鍵詞 計算思維；MOOC課程；MOOC課程模式框架

中圖分類號：G652 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）14-0003-05

Framework Construction of MOOC Curriculum Model oriented

by Computational Thinking//KONG Deyu， XU Jiucheng， SUN Quandang， SUN Lin

Abstract The MOOC is a new form of online education， and explore

of its curriculum models is a hotspot in present education research. There exist some problems in current MOOC curriculum models， such as insufficiency theory back-up support， undefined curriculum objectives， and poor model generalization. In view of these problems above， computational thinking was acted as orientation， the three elements， which are the model theme， function and structure setting as well as support system and applicable condition， were acted as cutting point. The current curriculum models were improved and innovated from five aspects including curriculum objectives， teacher roles， learning manners of student， organization and management modes.

Key words computational thinking； MOOC courses； framework of MOOC curriculum model

1 前言

隨著網絡與信息技術的發展，基于科學理論和新興技術相結合的在線教育模式不斷創新。從2012年開始，一種新的網絡課程模式MOOC（Massive Open Online Course，大規模在線開放課程，簡稱MOOC）在世界范圍內流行開來。MOOC具有大規模與開放性的特點，使成千上萬人同時在線學習一門課程成為可能。以Coursera、Udacity、edX為代表的MOOC課程平臺呈現出井噴式的發展，并有席卷全球之勢，我國清華、北大、復旦等高校也相繼加入Coursera平臺。

MOOC在快速發展的同時，也給我國傳統的教育模式帶來巨大的沖擊和挑戰，特別是國內一些普通高校，既沒有名校、名師的影響力，又缺乏制作MOOC的實力與經驗，感受到的沖擊尤為強烈。深入分析目前MOOC流行的因素，不僅僅在于其課程來源于名校，還包括其他多種因素，其中，課程模式的改革是其成功的關鍵要素。正如復旦大學副校長陸昉指出的：MOOC的成功在于切實發生在大學肌理深處的“教學改革和新的教學模式的探討”[1]。

人類在認識世界、改造世界過程中表現出三種基本的思維特征，即實證思維、邏輯思維和計算思維。計算思維（Computational Thinking，簡稱CT）是人類科學思維活動固有的組成部分，長久以來影響和指導著人們的生產和生活。周以真教授歸納和闡述了計算思維的定義：計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[2]。計算思維建立在計算過程的能力和限制之上，由人或機器執行，其最根本的內容是抽象（Abstraction）和自動化（Automation），以能行性、構造性、模擬性為特征的計算思維方式在現代科學的形成過程中逐步清晰。隨著計算機技術的出現及其廣泛應用，更進一步強化了計算思維的意義和作用[3]。MOOC課程模式的變革正是基于計算機和互聯網技術的發展，因此，選擇計算思維來指導和推動MOOC課程模式的創新和發展，具有很強的理論意義和實踐意義。

2 MOOC課程模式的解讀與思考

MOOC起源于2008年戴夫·科米爾和喬治·西蒙斯等人在馬尼托巴大學開設的一種新型的大規模在線開放課程，維基百科對MOOC的定義描述如下：MOOC是一種針對大眾人群的在線課堂，人們可以通過網絡來參與在線課堂。MOOC是遠程教育的最新發展，它是通過開放教育資源形式發展而來的[4]。MOOC課程的主要特點有：大規模性，對學習者人數沒有限制，多人選修同一門課程成為常態；開放性，來自世界頂級名校的課程以近乎無償的方式提供給大家，教師的授課形式、學習者之間的交流方式也呈現開放形態。

MOOC課程的優勢分析 MOOC目前仍處在快速發展階段，通過對現有的MOOC課程模式進行分析，發現其優勢表現為名校的影響力、創新的課程模式、聯通主義學習理論、開放與移動特性等。

1）名校的影響力。MOOC發展到現在，其課程幾乎都是世界級名校在設計和開發，名師制作和發布，對學習者有強大的吸引力。MOOC課程平臺給普通學習者提供了這樣的機會，由此也形成了眾多學習者選修同一門課程的大規模效應。

2）創新的課程模式。MOOC課程是基于網絡進行的，呈現出互聯網時代的時代特性。與傳統課程模式相比，MOOC課程旨在創造一個供許多人交流和學習的環境；與其他在線課程模式相比，MOOC課程包括完整的課程要素（課程目標、課程內容、課程結構和課程評價）[5]。因此，MOOC課程具有強大的發展應用優勢，成為目前的教育研究熱點。

3）聯通主義學習理論。喬治·西蒙斯認為，舊的學習理論已經無法為網絡環境下的學習行為做出科學的指導，因此提出基于網絡環境的聯通主義學習理論。該理論認為知識是網狀結構的，學習其實是一種發生網絡關系、增加和去掉關聯內容的過程，而且所學習的知識不僅僅在學習者個體內部，也包括個體外部。聯通主義學習理論表達了一種“關系中學”和“分布式認知”的觀念[6]。學習必須要與外界知識發生緊密聯系，人類的認知逐步從個體轉變為分布式，聯通主義理論為分布式認知的發展提供了可能[7]。

4）開放與移動特性。MOOC課程基于網絡進行授課，可以打破時間、空間的諸多限制。因此，一方面，教師可以自由選擇授課場景，可以在博物館、實驗室、舞臺或者教室等任何教師認為合適的地方開展課程；另一方面，由于MOOC課程的開放與移動特性，學習者可以在一定時間范圍內隨時隨地開展學習，滿足學習者的自由化需求。

MOOC課程模式面臨的問題 MOOC課程模式給在線教育帶來巨大的變革，只需連接互聯網絡，就可以隨時隨地參與世界級名校的課程。但在MOOC課程的熱潮之下需要一些冷靜的思考，不僅要認識到MOOC課程模式帶來的變革，也要清醒地認識其存在的問題。目前，MOOC課程模式存在以下幾個方面的問題，需要采取相對應的策略。

1）“狹義工具論”需要克服。在MOOC課程之前，在線教育表現為精品課程、網絡公開課等模式。這些在線教育模式都把互聯網當作一種工具，認為在線教育就是互聯網技術在教育領域的應用，而非互聯網思維對教育的影響。MOOC課程出現之后，是否能夠意識到遠程教育模式的改變更多地應該依靠互聯網思維，而非互聯網工具，這將決定在MOOC這條路上能夠走多遠[8]，“狹義工具論”的認識需要去克服。

2）教育支持理論有待挖掘。思維層面之下，對于MOOC課程的理論支持同樣有值得反思的地方。MOOC課程的理論基礎是基于網絡互聯的聯通主義學習理論，該理論是由加拿大博主西蒙斯（Siemens）和唐斯（Downes）在博客中創造的流行語，其倡導的教學模式目前還只是研究者的一種探索，尚未形成穩定的實踐模式[9]。因此，基于科學理論的MOOC課程模式還有待創新和發掘，而計算思維的引入是一個重要方向。

3）課程模式需要構建。不論教育形式如何變化，質量是教育的核心保障，而目前大家對MOOC課程質量的自信源于名校的課程。名校的優勢大多在于科研水平和精英式的生源培養，沒有證據表明這些大學在教學上非常在行，尤其是網絡教學[9]。對于普通高等院校來講，要清醒地認識到這一點，積極構建適合時代發展的MOOC課程模式，找準時機展現自身的核心競爭力，爭取在MOOC課程大潮中找到一席之地。

4）課程反饋機制需要改進。由于MOOC課程是在線的課程模式，教師和學習者之間、學習者與學習者之間不能面對面地討論和交流，彼此之間缺乏客觀的了解[10]。通常MOOC課程中的學習者規模較大，教師很難做到與學習者單獨交流，不容易發現學習者遇到的問題，對于學習者提出的問題也很難做到快速回應，這種反饋機制的延遲，容易影響學習者參與課程的熱情和學習的積極性，妨礙學習者創新能力的培養。同樣，學習者對課程和教師的評價，也缺乏一個科學的分析，對課程的下一步設計和進展指導性不強。

通過以上分析看到，MOOC課程模式仍處于快速創新和發展時期，其課程模式的創新需要互聯網思維等高階思維的指導，其支持理論也有待豐富和加強。尋求一種高階思維，使其能夠克服“狹義工具論”，并對MOOC課程模式的創新與變革給予指導，是當前MOOC發展的重點。在這種情況下，計算思維的思維特性體現了與MOOC課程的高度契合性，對MOOC課程模式構建具有一定的指導意義。

3 計算思維對MOOC課程模式構建的啟示

計算思維是一種以高層次認知水平為主導的綜合性思維能力，以計算思維的思想指導MOOC課程模式的構建，得出以下幾點啟示。

注重差異化競爭的特色課程內容 目前MOOC課程僅在名校之間流行，課程的制作和發布也大部分集中在名校、名師[11]。那么，普通高校乃至于普通高等院校的教師應該如何適應互聯網的浪潮，如何在MOOC課程的大潮中爭得自己的一席之地，是需要迫切解答的問題。周以真教授在對計算思維定義的詳細解釋中提到：計算思維是一種采用抽象和分解來控制龐雜的任務或進行巨大復雜系統設計的方法[12]。簡單地說，計算思維是尋求一種合適的方式對一個問題相關方面進行抽象和建模的思維方法，使問題易于處理。普通高等院校要面對MOOC課程大潮，首先要重新梳理本校的學習資源，抽象成目前MOOC課程模式，對比分析出哪些是自己的優勢，找準本校的定位，結合能夠結合的力量，爭取能夠爭取到的資源，從差異化競爭入手，構建具有本校特色的MOOC課程模式。

突出塑造學生適應時代的高階思維能力 部分教師及學習者初步接觸MOOC課程時，易受狹義工具論的影響，簡單地將MOOC看作互聯網技術與網絡課程結合的產物，其實MOOC課程更多體現出互聯網思維對遠程教育的影響。工具和技術能夠影響思維，思維反過來又能指導工具的使用。在計算機和互聯網技術高度發展的今天，計算思維來源于工具化思維，又能從更高階的層次反作用于計算機和互聯網，進而克服狹義工具論的影響。在計算思維的指導下，人們可以對MOOC課程有一個更加全面和深刻的認識。

關注知識背后的原理和方法 MOOC課程發展到現在，大部分課程仍然重視知識的傳授、結構化知識的學習，忽略了對學習者思維能力的培養。特別是在計算機技術已成為包括教育行業在內的各行業必備工具的今天，掌握一種能夠指導和運用計算機技術的思維方式尤為重要。計算思維正是由于計算機的出現得到催生和發展的智能化思維。計算思維是一種尋求最合適解答的思維方法，它“鼓勵”將問題最終轉化成易于用計算機技術解決的形式。由此可以得知，在進行MOOC課程設計時，多加入一些計算思維層面的訓練和學習是非常必要的。

重視數據分析的課程管理 目前，MOOC對學習者管理的統計數據來源主要集中在問卷調查或課后測驗[13]。這些數據大多過于表面化，一些底層的學習者操作行為數據、硬件通信數據往往被忽略了，對MOOC課程的開展和優化造成了影響。如何對這些數據進行收集和分析，如何利用信息技術更好地呈現課程內容、為MOOC課程的下一步開展提供指導，是當前亟待解決的問題。而計算思維是一種利用啟發式推理尋求解答，在不確定情況下的規劃、學習和調度，利用海量數據加快計算，為下一個決策作出權衡的思維方法。依據這種思維方法，可以將應用層的交互數據、學習者的操作行為數據、學習者客戶端與MOOC平臺之間硬件通信數據等收集和存儲起來，通過數據挖掘方法的處理，科學地分析學習者“反饋”的問題。這樣，采用數據分析的方法，為MOOC課程的開展和管理提供指導，具有很強的科學性和實踐性。

4 基于計算思維的創新MOOC課程模式框架構建

課程模式包括三個基本要素：模式主題、功能與結構設定、支持系統與適用環境[14]。根據計算思維對MOOC課程模式構建的啟示，結合MOOC課程的發展現狀，本文將MOOC課程模式的三個基本要素細分為五個部分進行設計，包括課程目標設計的創新、教師角色的重新定位、學生學習方式的變革、組織機構的改造、管理方式的創新，在此基礎上構建了基于計算思維的MOOC課程模式框架。具體的MOOC課程模式框架如圖1所示。

課程目標設計的創新 課程目標設計的創新主要體現在三個方面：計算思維導向的課程目標、校際聯合的翻轉課堂、課程設計模塊化。

1）計算思維導向的MOOC課程在開發階段就明確自己的目標，譬如明確本門課程目標是進行科學知識普及，還是培養學生進行科學研究，或是為繼續教育的人群服務。明確課程目標的定位后，根據目標特性規劃相應的課程結構，使課程適用性強，特色鮮明，易于引發學習者的學習興趣。

2）基于校際聯合的翻轉課堂。每個學校都有自己的優勢專業和弱勢專業，幾個優勢相對互補的學校聯合起來，利用MOOC課程的形式，打造基于校際聯合的翻轉課堂。這樣一方面有利于每個學校集中精力利開設自身的優勢MOOC課程；另一方面，與其他學校聯合開發MOOC課程，也有利于加強自身弱勢專業的發展。

3）課程設計模塊化。基于計算思維的MOOC模塊化課程設計，在保證知識系統性和完整性的前提下，將課程分解成多個問題模塊，這些模塊可定制性強、利用率高。模塊化的課程設計可提高學習者的學習效率。

教師角色的重新定位 在MOOC課程中，教師承擔著課程設計、課程發布、課程管理等任務。

1）課程設計方面，為了提高課程的使用效率，鼓勵教師對課程進行解構和建構，制作成以問題進行驅動的模塊化課程，多個獨立的小模塊構成一門完整的課程。其他教師在用到其中某一個模塊知識的時候，可以在保證課程質量的前提下，將該模塊“拿走”，用來構建自己的課程。

2）課程發布方面，以模塊化的課程知識為基礎，以問題驅動為學習主線，教師開設微信賬號，定期推送課程相關的知識和資訊；同時，學習者有任何疑問也可以通過向公眾賬號發出問題，增加教師與學習者的交互。如果課程面對的是在職培訓，信息的按時推送在一定程度上也可起到督促作用。

3）課程管理方面，在計算思維理論指導的問題驅動式教學中，可以提前規劃出幾條不同的學習路徑，提供給學習者進行選擇。在課程管理中加入思維導圖模塊，導航的元素就是學習者學習過的模塊化知識，配合促進思維訓練的互動反饋設計，既增加了趣味，又促進了知識的建構。

需要注意的是，一方面，作為MOOC課程的設計者和組織者，教師的角色是非常重要的。MOOC中的教師包括教學設計者、主講教師、輔導教師等。教師應主動迎接MOOC課程的大潮，積極嘗試線上教學，與其他教師通力協作，熟悉視頻課程的制作過程，并養成通過網絡與學習者互動的習慣，從細節入手，掌握在線教學的主動權。另一方面，教師應把原有的知識灌輸式的教育理念轉化為科學思維、科學方法甚至是科學精神的傳播，通過設計學習主題，引導學習者相互間的探索和交流，注重培養學生的思維能力。同時根據課程的進展情況，要不斷調整課程內容，激發學生的求知欲和探索精神。

學生學習方式的改革 在線學習模塊主要包括學習參與工具、學習交流工具、學習進度工具三個部分。

1）計算思維是一種科學的、高階的思維方式，思維需要平時點滴積累，那么就需要一個隨時隨地可以參與到MOOC課程中去的交流、記錄工具。MOOC課程依賴學習者的主動性，學習者參與討論的積極性在很大程度上影響著MOOC課程的質量。為了增加學習者的交互，選擇一個移動版的WIKI軟件作為記錄思維點滴、探討問題思路的工具。該WIKI軟件需要每人注冊一個獨立的賬號進行平臺登錄，通過軟件在平臺中輸入信息時可以選擇只有自己可見的隱私記錄，也可以選擇公開發布。公開發布的內容可以由其他學習者進行修改，以達到交流的目的。

2）依托平臺的學習交流工具。一些其他的社交平臺軟件（比如QQ）已經能夠滿足絕大部分交流的需要，可以選擇在這些平臺進行學習交流。但是，MOOC浪潮已是大勢所趨，依托平臺的學習交流工具也需要積極探究和開發。由于計算思維導向的MOOC采用的是模塊化的課程設計，學習者學習模塊的順序也可以不同，因此，學習者之間在交流時有必要展示出對方學習過哪些模塊，哪些模塊還未學習，這樣可以方便學習者有選擇地進行交流。

3）學習進度工具主要包括一個基于知識點累積的導航窗體，每次在網頁上登入MOOC平臺之后，會首先向學習者展示已學過的模塊。這個窗體針對整個MOOC平臺進行設計，不僅在每門課程中會向學習者展示學過的知識點，其在整個平臺各個專業的學習情況也會有一個大致的展示。

組織機構的改造 普通高等院校在面對MOOC潮流時應該如何應對？本文提出以下兩個思路。

1）通過MOOC課程進行校際合作辦學。名校并不是所有專業都是強項，每個學校都有自己走在行業前列的專業。普通高等院校可以通過校際合作辦學的形式，承認學生在指定的MOOC課程中完成的學分，這樣能夠在學校名氣不足的情況下得到第一批生源。如果這種模式能夠得到大家的認可和推廣，那么普通高等院校就能做到基于MOOC的校際合作辦學。

2）把握本校優勢，與國家教育部門聯合進行學歷認證。2014年1月11日，中國之聲《央廣新聞》報道，國務院常委會議決定取消和下放“利用網絡實施遠程高等學歷教育的網校審批”。消息一出，引發學者關于遠程學歷教育前景的討論。普通高等院校應該找出自身優勢，積極申請學歷認證資格。以師范院校為例，一方面，對于制作師范教育類的優質MOOC課程具有一定的優勢；另一方面，師范院校也有義務去申請中小學教師等通過網絡進行繼續教育培訓的資格。這樣既把握了自身優勢，也在MOOC浪潮中為本校找到了合適的定位。

管理方式的創新 首先，統計學習者在網站發表的記錄數據、學習者的操作行為數據、學習者客戶端與MOOC平臺的硬件通信數據，結合大數據挖掘分析技術，從中提煉出有價值的信息；然后根據這些信息，科學地分析學習者的學習行為，找到學習者各種行為之間的內在聯系；最后利用數據分析學習行為背后的邏輯關系，并做出恰當的教學決策。用數據驅動的管理方式，科學地推動MOOC課程教育質量的提升。

5 結語

本文基于課程模式的三要素，從五個方面對當前MOOC課程模式進行了改進和創新：從課程設計角度，依據計算思維導向的課程目標，提出校際聯合的翻轉課堂形式，拓寬了MOOC課程模式的推廣性；從教師角度對MOOC課程的設計、管理和實施部分進行了創新的規劃，通過模塊化的課程設計方式，提高了課程的靈活性和使用效率；從學習者角度對課程中的參與工具、交流工具和進度工具給出了改進的設計思路，借助WIKI主導的討論平臺和可視化的學習進度工具，有效地增加了學生學習的主動性；以發展的眼光從組織機構角度提出普通高校利用和推廣MOOC的創新形式，通過校際合作辦學、與教育部門聯合進行學歷認證的方式，為MOOC課程模式的落地提供了創新的思路；從管理角度對學生的行為數據進行挖掘分析，科學地推動MOOC健康發展。■

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