基于復雜適應性系統理論的開放教育網絡課程研究

韋書令

（廣西廣播電視大學教學資源中心，廣西 南寧 530022）

基于復雜適應性系統理論的開放教育網絡課程研究

韋書令

（廣西廣播電視大學教學資源中心，廣西 南寧 530022）

通過對開放教育網絡課程發展現狀和內部主體的分析，探討網絡教學過程中資源建設、教學設計、交互影響、應用技術以及課程團隊建設等教學環節的運行情況，提出將復雜適應性系統理論的思想引入網絡課程建設過程中，從新的視角審視開放教育網絡課程的本質和問題，為解決課程建設中的教學問題提供新的思路和方案。

CAS理論；復雜適應性；網絡課程；開放教育

前言

目前，非線性系統教學理論已經成為教育科學研究的主要方向和關注熱點，將會深刻影響師生們的教學行為和方式。復雜性科學是以復雜性系統為研究對象，以復雜性系統的生成、演變和發展為研究重點，發現和解釋其內部運行規律為主要任務的新興科學研究。英國著名物理學家霍金稱“21世紀將是復雜性科學的世紀”，其重要理論復雜適應系統（Complex Adaptive Systems，簡稱CAS），也稱復雜性科學（ComplexityScience），認為系統內成員具有適應性，能夠周圍環境進行交互作用，并在不斷的交互中改變和提升自身的結構和行為方式。

現代信息技術將教學活動從課堂轉移到互聯網上，傳統教師課堂面授被交互式多媒體在線教學取代。學習者可以利用網絡平臺隨時隨地進行個性化學習和交互，強調學習者的學習自主性和教師的教學主導性。網絡課程與教師、學生、多媒體資源和互聯網技術等多個復雜而開放的主體相關聯，教師和學生按照一定的教學規則在網絡教學環境中進行交互和反饋來完成教學活動。因此，根據復雜適應系統（CAS）理論可以把網絡課程視為一種可更新利用的復雜適應性系統，對于建設滿足互聯網時代要求的開放教育網絡課程有著重要的借鑒和指導意義。[1]

一、開放教育網絡課程概述

（一）發展現狀與趨勢

開放教育的網絡課程在國外開展較早，例如麻省理工學院早在 2002年提出的開放課件運動（Open Course Ware，OCW），通過共享優秀網絡教學資源，得到多數學習者的好評；包括聯合國教科文組織在內提出的開放教育資源運動（Open Resource Work，ORW），將優質教學資源共享到互聯網供全世界學習者使用，資源共享的類型包括課程資源和相關學習支持工具等。到了2012年，一種更加優質的開放教育課程形式：大規模開放網絡課程 MOOC（Massive OpenOnlineCourse）正深刻影響教育界，關于MOOC的學術論文、期刊和專業雜志等發表數量逐年攀升。隨著遠程開放教育的發展，加強網絡課程的建設勢在必行，各大高校也積極參與網絡精品課程的開發和建設，建成了豐富而優質的網絡教學資源，并在教學模式、教學設計和教學方法等方面進行改進和完善，為提高教學質量奠定了一定的基礎。

（二）內涵及特點

隨著互聯網技術的發展完善，開放教育網絡課程的主要內涵和特點也在發生不斷的變化。從最早以教學資源制作者為中心向以學習者為中心轉移，以學習者的“學習需求”為導向和根本，提供更多優質的教學資源和學習支持服務；從學習者孤立的進行網絡學習到進行網絡學習交往的變化，更加強調交互和個性化學習。每一次技術進步，都在改變和影響網絡課程的教學設計、教學模式、師生互動方式和反饋形式。

1.開放教育網絡課程是提供課程教學資源的平臺，學習者在平臺上以不同的組織形式建立學習共同體，師生之間使用平臺的學習支持服務系統進行交流溝通，最后通過多種形式的考試進行學業測評并對成績合格者頒發證書。

2.開放教育網絡課程在教學設計、教學策略和學習評價等多個方面有著鮮明的特色。[2]一是教學的開放性，通過網絡平臺注冊后即可不受時間地點的限制，隨時隨地獲取數字化教學資源，在平臺上開展教學活動；二是運用現代信息技術，通過在線作業、學習論壇和在線考試等方式進行師生間的雙向或多向溝通；三是在學習內容、教學策略、媒體選擇和交互方式等環節都是基于網絡環境進行有針對性的設計，教師也是利用課程平臺來實施學習支持服務；四是學習者在課程學習過程中，利用課程平臺提供的學習支持工具，依靠個人的主觀努力學習，或與其他有同樣知識興趣的學習者建立學習共同體。

3.開放教育網絡課程強調個性化和自主性，注重以學習者為中心，通過各種學習支持工具為學習者提供教學服務，為學習者提供優質網絡課程的學習體驗。[3]

（三）教學過程中的存在問題

1.目前大多數的開放教育網絡課程在教學設計上多是將傳統課堂教學模式生搬硬套改造上線，或是將文本教材直接數字化，對資源的選擇缺乏針對性和導向性，對資源的類型和標準的劃分不足。在媒體的選擇策略上沒有考慮教學媒體資源表現形式的適用性和易用性，對課程內容呈現形式分析不足。

2.在教學策略方面缺少對具體的課程內容進行設計和分析，沒有運用有效的教學策略對網上教學活動進行組織。美國教育心理學家維特羅克認為“學習是學習主體內部的主動建構，不是外界信息的單純輸入”。[4]因此不能簡單把課程知識和相關資源數字化搬運到網絡平臺，當新的學習內容在網絡課程中被納入學習者已有的認知范圍并獲得了具體的意義，網上教學活動才算是真正開始，否則無法幫助學習者在網絡環境中實現有意義的知識建構。

3.對網上教學活動支持不夠。雖然目前大部分開放教育網絡課程都設置網上教學活動，但活動內容和環節的設計和實施過于偏重書本知識，任務性不強，教學情景構建模糊。[5]在網絡環境下，需要根據學習者的學習需求來創設學習環境，利用多媒體技術來激發學生對網絡課程的興趣，明確網上學習內容的運用情景，使用學習支持工具來進行網上交互，促進其在網上學習認知活動的有效開展。

二、CAS理論對開放教育網絡課程的啟示

復雜適應性系統（ComplexAdaptiveSystem，以下簡稱CAS）理論是由霍蘭教授（John H.Holland）于1994年在美國新墨西哥的圣菲研究所（Santa Fe Institute，簡稱SFI）正式提出的。[6]圣塔菲研究所是世界知名的復雜性科學研究中心，該所的主要研究方向是復雜系統科學，它提出“適應性造就復雜性”，表明它主要研究能夠學習的系統在適應環境的過程中于自身中發生的結構和行為方式從簡單到復雜的演變。霍蘭圍繞適應性主體這個最核心的概念，提出了在復雜適應系統模型中應具備的4個基本特性（聚集、非線性、流、多樣性）和3個基本機制（標志、內部模型以及積木）。其中基本特性是復雜適應系統的通用特性，主要表現在自我適應和演化；機制則是主體與環境發生交互和影響的規則和策略。

CAS理論的基本思想是：將系統內的成員都視為具有適應性的主體，能夠主動與周圍環境及其他主體進行交互、影響和制約等作用，是系統演變的主要作用力，在這個過程中不斷地進行發展、進化和改變系統自身內在結構和行為方式。[7]對于網絡課程我們可以看成一個復雜適應性系統，教師、學生、網絡平臺、教學資源、技術人員和平臺管理員都是這個系統內的適應性主體，網上教學活動的開展是該系統內各個主體相互作用、相互影響的過程，因此通過CAS理論的角度重新思考和研究網絡課程建設，有助于我們更好理解網絡課程各個模塊的相互關系，滿足和改善師生的教學需求和交互效率，增強數字學習資源表現形式的針對性，找出尋求解決網絡課程實施問題的更優方案。

（一）教學設計要以學習者為主體

在網絡教學過程中，網絡課程為學習者提供了豐富的學習內容和資源，構建了一個開放靈活的自主學習平臺，有利于學習者發揮學習主觀能動性。CAS理論認為具有適應性主體是系統演變的主要動力，其中適應性表現在主動和周邊環境或其他主體進行交互和影響，在不斷的交互影響過程演化改進自身行為和結構。[8]學習者是網絡課程的主要使用者，是網絡教學中最具適應性的主體之一，它的適應性表現在主動學習和了解網絡課程的功能模塊，查詢和獲取網絡課程相關的數字化學習資源，使用網絡課程的線上社交工具與老師或者學伴進行溝通交流，在不斷的教學交互過程中，改進和提高自己的知識結構和水平。而教師在教學設計中處于主導位置，應了解和把握好學習者的認知水平和學習需求，為學習者搜集和開發具有針對性和導向性的數字化學習資源，設計和安排好網絡教學環節和任務，引導學生自主開展網上教學活動，通過師生間的交互作用使得網絡課程的內容和質量不斷改進和完善。

（二）課程建設需要有效性和靈活性

在傳統教學環境中，教學資源和教學目標是單一和確定的，遵從簡單的線性關系，主體間的相互作用是簡單、被動和直線的。CAS理論認為系統內主體在與周圍環境發生交互影響時，是復雜的非線性關系，在共同演化過程中趨向混沌的邊緣發展。[9]因此在網絡課程建設中，要在教學設計上更多地考慮課程知識在網絡環境中的呈現形式，而不是簡單將教學內容數字化上傳到網絡課程；在教學策略上，提供靈活方便的線上學習支持應用，制定符合其學習水平和風格的在線學習路徑，幫助學習者實現隨時隨地開展網絡環境下的知識建構和學習活動。

（三）應用技術要有適應性

網絡課程的教學活動大多數是在網上環境中完成，對活動內容和環節的設計和實施需要信息技術的有力支撐，需要能充分表現課程內容特點的多媒體技術來展示教學活動。CAS理論認為主體的主動性和它與環境之間的相互作用，是系統發展和演變的主要動力。[10]而信息技術和多媒體技術也屬于系統內的主體，不同的課程都會采用不同的技術來呈現課程內容。當新技術在網絡課程中得到運用時，將影響和改變師生間的互動方式和效率，影響新的教學模式實施，開發更有表現作用的教學資源和學習支持應用。對于課程責任教師來說，從系統全局考慮各個主體之間相互關系，在媒體策略上考慮信息技術和多媒體技術對課程內容的適應性和表現形式，通過合理使用技術改進和影響教學模式和學習行為，使網絡課程的使用人員在各個方面得到共同發展。

三、CAS理論在開放教育網絡課程中的運用

（一）基于CAS理論的網絡課程教學設計

在網絡環境下，網絡課程的教學設計與傳統的課堂教學設計有明顯的不同，更加強調學習者的主體作用，關注學習者的學習需求和認知水平，引導學習者自主參與教學活動，而不是把教學當成教師對學習者的知識講授。[11]依據 CAS理論觀點，網絡課程是復雜適應性系統，是按互動行為約束和相互作用的適應性主體組成的系統，在系統的發展和運行過程中，具有適應性的主體通過一定的交互行為來表現出新的系統特性。網絡課程的教學設計過程也可以看成復雜適應性系統，教師、學習者、技術人員和管理人員都是該系統內的適應性主體。在教學設計過程中，主體之間、主體與周圍環境相互作用和影響，更加關注教師與學習者互動作用，學習者學習需求和風格的多變性以及教學評價的動態性和實時性。因此，我們可以用 CAS理論4個基本特性和3個基本機制來描述網絡課程的教學設計過程：

1.設計的聚集

網絡課程的討論區和學習小組是學習者的聚集，教師主導的練習與測試、教學資源使用和學習評價等教學環節是教學活動的聚集，通過多媒體形式制作的教學資源則實現了知識內容的聚集。

2.設計的非線性

由于學習者在網絡環境下開展學習活動的學習時間是分散和不確定的，因此在教學內容的組織和傳遞上需要更多考慮學習者的學習需求和認知水平，強調學習者主體的自主能動性，通過設計和開發在線學習支持應用幫助學習者自主構建網絡學習環境。

3.設計的流

通過多媒體技術制作的教學資源在教師和學習者之間進行傳遞和共享，并產生教學評價和反饋，主體與環境的交互影響將以此為依據進行自我適應和改進行為方式。優質的教學資源往往利用率較高，一般或者較差的教學資源則使用較少甚至被淘汰。

4.設計的多樣性

由于學習者在學習心理、教育背景、行為方式、學習風格等各個方面具有不同的特點和差異，這些不同之處會影響學習者在網絡課程中的學習效果，在與教學人員和網絡課程的相互作用和影響過程中，學習效果的差異會放大。

5.設計的基本機制

分為標志、內部模型和積木，標志包括用戶身份、用戶編號和個人信息等，便于信息傳遞、識別和選擇；內部模型包括教師和學習者的認知水平和知識結構，以及對網絡課程教學互動的預判和規則，并根據使用效果和經驗做出的自我行為適應和修正；積木則是由基本主體通過各種方式組合，積木的特性由組合的主體特性決定，包括教育背景、性格經歷、年齡結構、制度規則、教學策略等都屬于積木概念范圍。

圖1 網絡課程教學設計的主體

（二）基于CAS理論網絡課程教學團隊建設

與傳統課程教學團隊相比，遠程教育課程教學團隊具有組成成分多樣化，交流溝通平臺虛擬化，評價激勵機制復雜化等特點（尹志英等，2012）。從CAS理論觀點來看，網絡課程教學團隊具有多個適應性主體，主體成員構成多樣和復雜，如教育背景、學歷、經歷、職稱和分工等屬性不同，主體成員與網絡課程相互作用和影響，遵循一般的刺激—反應模式，可以看成是復雜適應性系統。

1.教學團隊成員構成

包括課程責任教師、課程輔導教師、教育技術專家、技術開發人員、教學設計人員、課程管理人員以及學習支持服務人員等組成。按照CAS的演變過程，主體通過聚集可以形成更高一級的主體——介主體（meta-agents），這個過程重復循環后，就形成更為復雜的層次組織。因此整個網絡課程教學團隊又可以往下細分為課程責任教師和教育技術專家為主的教學研究團隊；技術開發人員和教學設計人員為主的課程建設團隊；課程輔導教師、管理人員和學習支持服務人員則屬于課程管理團隊。其中教學研究團隊在其他兩個子團隊中起到溝通協調的作用，是整個網絡教學團隊的關鍵點。

2.教學團隊工作模式

在CAS理論的指導下，課程責任教師和教育技術專家綜合考慮學習者個體差異和認知水平后，對學習者進行學習需求分析、知識體系建構和教學目標的確定，并對學習者進行合作競爭式分組，幫助學習者在網絡課程中構建在線學習環境，為每一小組設計和制定教學策略、教學資源和學習支持應用，組織和安排網上教學活動，與學習者進行溝通和互動；而課程建設團隊根據課程教學團隊的需求和反饋，開發相應的教學資源和課程支持應用，為網絡課程搭建技術平臺；課程管理團隊則是開展網上教學活動和學習支持服務的主力軍，在教學管理過程中也起到重要作用。三個團隊在網絡教學過程中根據學習者反饋和教師評價，相互做出適應和調整，目的是讓學習者盡可能處于最佳學習狀態，提升網絡課程的教學質量。在網絡課程教學團隊這個復雜適應性系統中，每個主體都得到最大限度的發展，[12]其工作模式如圖2所示。

圖2 基于復雜適應性主體教學設計工作模式

3.教學團隊溝通與激勵機制

霍蘭德將主體的學習過程表述為：“接受刺激——做出反應——得到反饋——修正規則——提高適應度（fit—ness）”。網絡課程教學團隊作為一個復雜適應性系統，由大量適應性主體（教學、技術和管理人員）構成，主體之間以及主體和網絡課程之間存在著復雜的非線性相互作用。[13]運轉互動良好的團隊功能可以產生優于單個主體功能之和，通過相互之間的溝通和交流來實現教學目標，進而產生網絡教學的涌現現象，本質上是由簡入繁。[14]因此，網絡課程教學團隊溝通與激勵機制是動態和開放的，首先要建立線上線下的溝通方式和激勵機制，了解和明確每個團隊的需求和反饋，然后根據其他團隊成員的行為和網絡環境的變化不斷調整網絡課程建設規則，以此提升各個主體的復雜適應性。

4.教學主體基本行為模型

網絡課程的教學活動主要分為“教”與“學”兩個環節，由于教師與學習者時空分離，可以實時或者非實時開展教學活動，其中教師主導的“教”主要包括教學資源建設和在線學習互動指導，是教學研究團隊、課程建設團隊和課程管理團隊相互作用和影響來開發和實施的；以學生為主體的“學”主要包括獲取網絡課程的教學資源和使用相應學習支持服務，是由教學研究團隊和課程管理團隊提供的。其基本行為模型如圖3所示。

圖3 基于CAS理論網絡課程教學主體基本行為模型

由此可見，教學研究團隊在整個網絡課程教學活動中的地位和作用顯得尤為重要，將網絡課程的管理者、建設者和學習者等連接起來，是信息傳遞和處理的關鍵部分。

四、結束語

將CAS理論的相關概念運用到開放教育網絡課程建設的教學設計、教學團隊建設和資源建設等方面，更多考慮教學媒體資源表現形式的適用性和易用性，制定以學習者為主體的教學策略，對具體的課程內容進行設計和分析，強調課程內容呈現形式的多樣性，有利于組織網絡教學和學生自主學習，有效提高網絡教學效果。但還存在不足之處，例如對網絡課程教學復雜性的根源、動力機制、交互影響和教學路徑等方面缺少深入研究，在今后的研究工作中將有待于改進和完善。

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（責任編輯：李影丹）

Research of Open Education Network Curriculum from the Perspective of Complex Adaptive System Theory

WEI Shu-ling
（Guangxi Open University,Teaching Resources Center,Nanning,Guangxi 530022）

Based on the analysis of the current situation and internal subject of the development of the open education network curriculum,this paper discusses the resources construction,teaching design,interaction,evaluation methods and learning support services in the process of network teaching.In this paper,the complex adaptive system theory is introduced from a new perspective to explore and examine the nature and problems of open education network curriculum,and to provide newideas and solutions for the teaching problems in the course construction.

CAS theory;complex adaptability;network course;open education

G434

A

1008—7427（2017）04—0003—05

2017—04—20

2016年度廣西廣播電視大學校內項目“泛在學習環境下微課程的教學模式和應用效果研究”（KY2015YB336）。

韋書令（1984—），男，廣西南寧人，碩士，廣西廣播電視大學教學資源中心助理研究員，研究方向：信息技術與遠程教育。