去年八月，当校园校长华莱士·罗（Wallace Loh）走进胡安·乌里亚格雷卡（Juan Uriagereka）的办公室时，他直奔主题。“我们需要这个东西的课程——越快越好！”
马里兰大学帕克分校的教务副校长乌里亚格雷卡非常清楚他的老板指的是什么。几个月来，世界各地的校园管理者一直在热议大型开放式在线课程（MOOC）：一种基于互联网的教学项目，旨在同时处理数千名学生，部分利用社交网站的策略。为了补充视频讲座，大部分学习内容来自在线评论、问题和讨论。参与者甚至会互相批改测验。
MOOC在2011年夏天爆发进入学术界，当时加利福尼亚州斯坦福大学提供的一门免费人工智能课程吸引了来自世界各地的16万名学生——其中23,000人完成了课程。现在，位于加利福尼亚州山景城的Coursera——三家积极开发MOOC的研究人员主导的初创公司之一——邀请马里兰大学在其软件平台上提交最多五门课程进行播放。罗希望加入。“他非常明确，”乌里亚格雷卡说，“我们需要成为其中的一部分。”
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世界各地的主要大学都在进行类似的对话，数十所大学（上次统计为74所）纷纷注册。科学、工程和技术课程一直处于这场运动的前沿，但管理、人文和艺术领域的课程也越来越受欢迎（参见“MOOCs rising”）。“在观察高等教育的25年中，我从未见过任何事物发展如此之快，”斯坦福大学的社会学家，也是一个名为“教育的数字化未来”的持续校园范围讨论系列领导人之一的米切尔·史蒂文斯（Mitchell Stevens）说。
图片来源：《自然》杂志
这种激烈的变化部分归因于MOOC恰好在合适的时机出现。实体校园不太可能跟上对高等教育的需求：根据一项被广泛引用的计算，世界将不得不每周建造四个以上新的拥有30,000名学生的大学，以容纳到2025年达到入学年龄的儿童（参见go.nature.com/mjuzhu），更不用说数百万寻求进一步教育或职业培训的成年人。学院和大学也面临着巨大的财务压力，尤其是在美国，那里学费飞涨和不断扩大的学生债务导致政界人士、家长和学生强烈要求了解他们的钱都花在了哪里。
马萨诸塞州剑桥市的哈佛大学研究教育技术的克里斯·德德（Chris Dede）说，当MOOC出现时，它们承诺通过大幅扩大现有校园的影响范围，同时简化教育工作者的工作量来解决这些问题——大学将它们视为下一个大事件。
斯坦福大学一个研究人们如何使用技术的中心负责人罗伊·皮亚（Roy Pea）说，有理由希望这是一个积极的进展。MOOC融合了数十年来关于学生如何最好地学习的研究，可以使教师从重复的入门讲座的繁琐工作中解脱出来。更重要的是，它们可以记录在线学生的每一次鼠标点击，这种能力有望通过生成可以改善未来教学的数据来改变教育研究。“我们可以对每一篇论文、每一次测验进行微观分析，甚至可以分析每个学生喜欢哪种媒体，”皮亚说。
MOOC公司仍然面临着挑战，例如处理低课程完成率并证明它们可以盈利。乌里亚格雷卡说，它们还需要在教职员工中做大量的说服工作。“有些人垂涎三尺，迫不及待地想参与其中，”他说，并指出他的大学有20名志愿者参加了其首批5门MOOC。“另一些人说，‘等一下。我们如何保持质量？我们如何与学生联系？’”
大规模教学法
MOOC在很大程度上是斯坦福大学计算机科学系的一条走廊的产物，那里安德鲁·吴（Andrew Ng）、达芙妮·科勒（Daphne Koller）和塞巴斯蒂安·特伦（Sebastian Thrun）的办公室仅相隔几步之遥。但它们也是至少可以追溯到1990年代的研究成果，当时互联网在全球范围内的爆炸性增长激发了许多利用互联网进行教育的努力。校园管理者倾向于将此类项目视为副业——当时高等教育的财政紧缩并没有那么严重——因此大多数实验都是由忠实的个人、部门或研究中心进行的。但是，随着宽带、社交网络和智能手机等技术的不断进步，研究人员的兴趣持续增长。
吴在2007年开始参与其中，因为他想将斯坦福大学的优质教学带给“永远无法来斯坦福大学的人们”，他说。遵循开源软件运动以及早期开源教育倡议所开辟的道路，他启动了一个项目，在线发布斯坦福大学最受欢迎的十门工程课程的免费讲座视频和讲义。他承认他的方法相当粗糙：只是录制讲座，将其发布到网上，并希望一切顺利。但是令他惊讶的是，陌生人开始走近他，说：“你是吴教授吗？我一直在和你学习机器学习！”他开始意识到在线课程可以覆盖多远，并开始研究其系统的放大版本。“当一位教授可以教50,000人时，”他说，“它改变了教育的经济模式。”
与他谈论这项工作的许多人之一是科勒，她在2009年开始开发自己的在线教育系统。吴向外看，而科勒想向内看并改革斯坦福大学的校园教学。她特别想推广“翻转”，这是一种十年前的创新，学生在家听讲座，并在课堂上与老师一起做“作业”，专注于最困难的方面或讨论一个概念的更广泛的含义。这使得教师可以专注于他们最喜欢的教学部分——与学生互动——并使他们摆脱了他们经常不喜欢的重复讲课。
科勒还想融入许多研究的见解，这些研究表明被动地听讲座是一种糟糕的学习方式（F. I. M. Craik 和 R. S. Lockhart J. Verb. Learn. Verb. Behav. 11, 671–684; 1972）。遵循过去十年中其他在线开发人员首创的方法，科勒将每个视频分解为8-10分钟的片段，片段之间有暂停，学生必须在其中回答问题或解决问题。这样做的目的是让他们思考他们所学到的东西；研究表明，他们参与越深入，他们的记忆力就越好。
最后，为了鼓励学生之间更多的互动，科勒从Facebook等社交网站中汲取灵感，并为她的系统提供了一个在线讨论论坛。正如吴所解释的那样，其想法是扩展面对面学习小组中发生的事情：“学生们和他们最好的朋友坐在一起，他们一起解决问题，他们批评彼此的解决方案——大量的教学研究表明，这些更具互动性的学生参与模式可以带来更好的学生学习。”
科勒和吴最终意识到，通过汇集他们的努力，他们可以实现他们的两个目标——外展和校园改革。在2010年末，他们开始开发一个软件平台，该平台将支持讨论论坛、视频流和在线课程的所有其他基本服务，以便教师只需提供内容。但是，事实证明，使社会互动大规模发挥作用本身就是一个研究项目，吴说。例如，标准的在线讨论论坛是将社区聚集在一起的好方法——对于大约100个用户。“有100,000个用户时，情况会变得更加复杂，”他说。数百名学生最终可能会问相同的问题。因此，开发人员实施了一种实时搜索算法，该算法会在学生完成键入之前显示相关问题和潜在答案。吴和科勒还让学生对项目进行投票，就像在链接共享网站Reddit上一样，这样最有见地的问题就会升到顶部，而不是迷失在闲聊中。
这两位研究人员甚至设置了该系统，以便学生可以互相批改论文问题的作业，而计算机尚无法处理这些问题。科勒说，这种系统不仅对于扩大学习规模至关重要，而且事实证明也是一种宝贵的学习体验。实验表明，如果明确说明评分标准，则学生给出的分数与老师给出的分数高度相关（R. Robinson Am. Biol. Teach.63, 474–480; 2001）。
到2011年初，吴和科勒计划在校园内演示该平台，其他教职员工也开始关注。其中包括特伦，一位机器人研究人员，他在斯坦福大学和山景城的谷歌之间分配时间，他在那里从事无人驾驶汽车的开发工作。
特伦的想法是规模化，使用他自己基于吴和科勒的部分想法的平台。他说，他计划在秋季讲授一门人工智能课程，并与谷歌的研究主管彼得·诺维格（Peter Norvig）一起，“我认为将其在线化是一种社会责任，因此我们可以覆盖比我们在斯坦福大学的200名学生更多的人”。但是，即使他也没有想到它会变得如此之大。这门课程在一次公开发布，即在人工智能邮件列表中发布之后，就有来自195个国家的16万人注册。“这让每个人都感到震惊，”他说。
作为回应，吴使用他们的平台公开了科勒的机器学习课程，而系主任詹妮弗·威德姆（Jennifer Widom）也公开了一门数据库课程。每个课程都吸引了大约60,000名学生。有了这些数字，风险投资迅速跟进。
特伦在2012年1月宣布了他的公司Udacity。他认为，大多数教授都不知道如何利用在线媒体，因此他和他的同事选择在内部开发他们的课程，并与教育专家合作，以尽可能提高教学效果。
吴和科勒在2012年4月宣布了Coursera，并采取了相反的策略。他们与知名大学合作——首先是斯坦福大学和其他三所大学——并让他们提供内容，而Coursera提供托管和软件平台。
麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室的前负责人阿南特·阿加瓦尔（Anant Agarwal）十年来一直在尝试在线学习，开发了一个名为 WebSim 的电路仿真软件包，试图为在线学生提供有效的动手实验室体验替代方案。2011 年 12 月，受斯坦福大学相关进展的启发，他推出了 MITx：一家独立的非营利公司，将在开源的基础上提供麻省理工学院的大规模在线课程。2012 年 5 月，哈佛大学加入后，该公司更名为 edX。
与此同时，自 2008 年出现以来一直在教育界悄然流传的术语 MOOCs（大型开放式网络课程）开始流行起来。媒体报道铺天盖地，公司负责人很快就在热门的科技、娱乐和设计 (TED) 会议以及瑞士达沃斯举行的世界经济论坛年会上发表演讲。正如科勒在一次采访中所说的那样：“我简直不敢相信我的生活！”
学习曲线
MOOC 公司可以列举出许多成功案例。例如，2012 年春季完成阿加瓦尔电路 MOOC 课程的 7,200 名学生中，包括一位 81 岁的老人、一位带着两个孩子的单身母亲，以及一位来自蒙古的 15 岁神童，他在期末考试中得了满分。Udacity 最受欢迎的“计算机科学导论”MOOC 课程已招收了超过 27 万名学生。
但 MOOC 也遇到了一些初期问题。“很多人在开始在线课程时都不知道自己会面临什么，”计算机科学家兼斯坦福大学首任在线学习副教务长约翰·米切尔（John Mitchell）说。“即使将一节课重组为简短的、自成一体的片段，也需要大量的思考。”想出好的、引人入胜的问题，以便让学生在片段之间保持参与，也是如此。然后是追求高质量的制作，他说。“制作一小时高质量的视频需要很多小时。”
更令人担忧的是 MOOC 的完成率很低，很少超过 15%。德德说，自从 19 世纪出现第一批函授课程以来，完成率一直是一个问题。他说，只有一小部分学生有自我学习的动力和毅力，而且大多数人需要帮助：“来自同学的社交支持，帮助他们继续前进，以及来自教授和同学的智力支持，帮助他们理解教材”。德德说，目前，MOOC 公司的点对点沟通工具在提供这种帮助方面做得远远不够。“他们只是希望人们能够自下而上地弄清楚如何互相支持，”他说。
这些公司承认完成率是一个令人担忧的问题，并且他们的平台仍在不断改进。“我的目标不是达到世界上 1% 的自我激励的人，”特伦说，“而是达到其他 99% 的人。”例如，这些公司已经在开发增强的社交工具，如实时视频和文本聊天。
对于大卫·克拉考尔（David Krakauer）这样的观察家来说，情况就应该如此。“有两种方法可以创造新事物，”威斯康星大学麦迪逊分校探索研究所所长、生物学家克拉考尔说。“你可以设计出纸上完美的东西，然后再尝试构建它。或者，你可以从一个很糟糕的系统开始，通过实验和反馈构建一个更好的系统。这是硅谷的风格，但也是科学的方式。”
硅谷风格
硅谷的理念渗透到了三大 MOOC 公司。例如，他们都信奉开源理念。“对内容收费将是一场悲剧，”吴恩达说。但他们也看到了使用谷歌和许多其他科技公司所遵循的“免费增值”模式赚钱的许多机会：免费提供基本产品以吸引用户，然后对高级附加功能收费。
吴恩达说，一个明显的附加功能可能是认证。“你将获得一份证书，证明你以 10 至 30 美元的小额费用参加了该课程”——当注册人数达到六位数时，这可能是一笔可观的收入来源。未来，这些公司还可能收取费用提供完整的大学学分；他们已经在与认证机构合作安排此事。
其他可能性包括从课程中的指导服务、职业咨询中获利，以及向大学收取许可费。例如，2012 年 10 月，edX 将阿加瓦尔设计的电路理论 MOOC 授权给了加利福尼亚州的圣何塞州立大学，该大学将其用作翻转课堂体验的在线组成部分。阿加瓦尔说，作为许可费的回报，“教授可以在校园里开设课程，随意调整课程，获取学生的成绩和在线活动，以及教师想要看到的所有分析数据”。他补充说，在这个特殊的实验中，圣何塞课程通常的 40% 的失败率降至 9%。
分析是硅谷风格的另一个例子，它可能让 MOOC 公司在教育领域像谷歌或亚马逊等互联网巨头在营销领域所做的那样。科勒说，在 Coursera 的案例中，该平台会监控学生的每一次鼠标点击——“测验提交、论坛帖子、学生何时何地暂停讲座视频、倒退或以 1.5 倍速播放”。
科勒说，该公司不断地将这些数据用作反馈，既可以改进平台的用户界面，又可以改进课程内容。例如，如果 90% 的学生开始在某次讲座的复习练习中绊倒，那么也许是时候修改该讲座了。
“但我们所做的一切都只是冰山一角，”科勒说。当单个学生的数据乘以每门课程的数万或数十万学生时，它们会达到足够大的规模，从而开辟一个全新的学习信息学领域——皮亚称之为“用于教育的大数据科学”。
史蒂文斯说，学习信息学可以为学院和大学提供前所未有的反馈水平：“我们很少、不一致或很好地衡量高等教育中的学习情况——一直如此。”学者们不断研究与大学入学和成功相关的因素，如种族、父母收入和学校成绩。他们还研究了毕业后发生的事情：大学平均而言，在一生中赋予更高的收入和其他好处。
“我们不知道大学是如何创造这种神奇效果的，”史蒂文斯说。“我们当然不知道数字化中介的大学体验在多大程度上会产生与四年住宿体验相同的回报。”然而，现在，他和他的同事们可以开始看到教育科学在与数据分析融合后的样子。例如，研究人员不再查看关于学生平均水平的汇总数据，而是最终可以（在适当的权限和隐私保护下）跟踪单个学生在整个大学生涯中的情况，精确衡量特定经历和互动如何影响他们的学习。“这令人兴奋，”他说，“这是一个巨大的知识前沿。”
高等教育将如何响应新技术还有待观察。德德说，也许不会有太大变化。是的，主要大学会将其课程扩展到自己的校园之外；MOOC 已经向他们展示了，他们可以以相对较小的努力和潜在的巨大利润做到这一点。但是，MOOC 创始人的另一个目标——彻底改革校园教学——是一个更艰巨的命题。
“大学认为自己从事的是大学业务，而不是学习业务，”德德解释道。也就是说，他们大多将现有的结构和实践视为既定，并将 MOOC 和其他在线技术视为一种更便宜地做事的方式。但他表示，个人计算等早期创新的经验表明，这种方法的局限性：只有当大学彻底重塑这些结构和实践，以充分利用这项技术时，学习的生产力和效率才能真正提高。
没有人确切知道这种重组最终会走向何方。例如，讲座变得罕见？大量学生完全在线获得学位？但史蒂文斯说，这场革命已经开始。像斯坦福大学这样的主要大学正在发挥主导作用，“试图将数字学习整合并嵌入到整个大学的结构中”——并试图在新技术掌握他们之前掌握新技术。
几乎所有参与这场变革的人都同意一件事。学院和大学会发生变化——也许是戏剧性的变化——但它们不会消失。“没有人说所有的教育都必须在线进行，”特伦说。“有时，教室更好。”德德说，特别是在科学等集体事业中，“教育不仅仅是知识”。“它还包括领导力和协作等能力，以及坚韧不拔等特质”，所有这些最好通过面对面学习。
一个不言而喻的讽刺意味贯穿于几乎每一次关于 MOOC 的讨论：由于翻转等创新，在线技术对教育最深刻的影响可能是使人际互动比以往任何时候都更加重要。正如克拉考尔所说，“非常清楚的是，非常大的演讲厅可以被完全取代：在家里用 iPad 屏幕喝着茶观看，没有任何附加价值。但对话也是无可替代的。”