文/ G. Alex Ambrose Kevin Abbott and Alison Lanski

美國諾特丹大學(xué)下一代數(shù)字教學(xué)環(huán)境的實(shí)踐與進(jìn)展

文/ G. Alex Ambrose Kevin Abbott and Alison Lanski

編者按

不妨設(shè)想這樣一個(gè)場景，面對超過兩千名學(xué)生，為同一門課程的組織115個(gè)小班，如何確保小班之間教學(xué)內(nèi)容和評價(jià)的一致性？如何找出那些在困境中掙扎的學(xué)生并提供幫助？下一代數(shù)字教學(xué)環(huán)境（Next Generationl Digital Learning Environment, NGDLE）正是為了解決這些問題而付諸實(shí)施的。本文對美國諾特丹大學(xué)（University of Notre Dame）開發(fā)的一個(gè)新的NGDLE進(jìn)行了概念研究，對其實(shí)施加以描述，同時(shí)還總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。諾特丹大學(xué)（University of Notre Dame）又譯為圣母大學(xué)，創(chuàng)建于1842年，位于美國印第安那州芝加哥遠(yuǎn)郊，是一所文理兼顧的著名私立大學(xué)。諾特丹大學(xué)作為美國人眼中公認(rèn)的世界頂尖名校，與麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、以及加州伯克利大學(xué)一道躋身常青藤聯(lián)盟新貴，在學(xué)術(shù)與知名度上挑戰(zhàn)以哈佛大學(xué)為首的老牌常青藤聯(lián)盟。

情境背景和課程模型

2015年春，諾特丹大學(xué)成立了一個(gè)校級委員會來設(shè)計(jì)全新的首年體驗(yàn)（First-Year Experience, FYE）課程，用來取代已有30年歷史的體育（PE）要求。原來的體育要求由兩門必修的體育課組成，其中包括若干主題，其目的是協(xié)助學(xué)生調(diào)整自身從而適應(yīng)大學(xué)生活。新的課程幾乎全部關(guān)注如何使學(xué)生適應(yīng)諾特丹大學(xué)的經(jīng)歷，包括在校的學(xué)術(shù)和精神生活、多元文化，以及用來養(yǎng)成健康生活方式和創(chuàng)造成功未來的各種工具。這個(gè)必修的FYE課程是一個(gè)全校性計(jì)劃，在全校范圍內(nèi)服務(wù)于學(xué)校教學(xué)和學(xué)生，他們的專業(yè)技能在此得到了統(tǒng)一整合。因此，這個(gè)FYE課程成為了開發(fā)數(shù)字教學(xué)環(huán)境的一個(gè)完美場景。其中，有一點(diǎn)從一開始就非常明確，即以學(xué)生為中心的教學(xué)方法、一致的課程編制和創(chuàng)新的技術(shù)運(yùn)用，都是對課程的成功實(shí)施至關(guān)重要。

這個(gè)課程在每個(gè)學(xué)期有一個(gè)學(xué)分，每周有一次50分鐘的課程。該課程被分為一百多個(gè)小班和對應(yīng)的授課教師，因此需要一個(gè)共同的課程方案（課程材料、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)的評分題目），來確保信息的一致性以及學(xué)生努力和授課教師給分的同等性。在以討論為主的課堂教學(xué)之前，學(xué)生要進(jìn)行預(yù)習(xí)，完成指定的閱讀，觀看指定的視頻，或者根據(jù)指定的提示撰寫短篇的書面回復(fù)。課程大作業(yè)的要求是與課程目標(biāo)相關(guān)的反思性和綜合性思維，要課程的電子檔案中完成，并共享給課程的授課教師和指導(dǎo)教師。

圖1 終端用戶視角的NGDLE

盡管有85%的教師使用某種教學(xué)管理系統(tǒng)（Learning Management System, LMS），但Blackboard公司近期的一份報(bào)告顯示，在927所北美高校中的7萬門課程中，LMS使用的53%是附加型的（重內(nèi)容、少互動），24%是補(bǔ)充型的（以內(nèi)容、公告、成績單形式的單向溝通），11%符合社交型的特征，10%是評價(jià)型的（大量使用評價(jià)），2%是全面型的（平衡的使用上述功能）。FYE課程需要創(chuàng)新，要超越在課程層面上對LMS的應(yīng)用，而創(chuàng)造出一個(gè)更全面的、面向全年級學(xué)生的下一代數(shù)字教學(xué)環(huán)境（Next Generationl Digital Learning Environment, NGDLE），來充分支持這個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)其教學(xué)和學(xué)生成就目標(biāo)。因此，NGDLE的核心設(shè)計(jì)目標(biāo)是：構(gòu)建一個(gè)通用平臺，能夠利用現(xiàn)有的系統(tǒng)和工具及現(xiàn)成可用的內(nèi)容，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)課程的傳授，并實(shí)現(xiàn)所有課程小班之間的同等性；采集、存儲和分析生成的所有學(xué)生數(shù)據(jù)，從而支持教學(xué)評價(jià)、項(xiàng)目的持續(xù)改進(jìn)，以及相關(guān)研究；為管理者、指導(dǎo)教師、授課教師和學(xué)生生成報(bào)告和可行動的分析結(jié)果。

實(shí)踐中的NGDLE維度

EDUCUASE《下一代數(shù)字教學(xué)環(huán)境：研究報(bào)告》中提出的NGDLE五個(gè)特征維度是新FYE課程數(shù)字架構(gòu)中遵循的指導(dǎo)框架，用以彌補(bǔ)當(dāng)前的教學(xué)管理工具和數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境之間的缺口。首先，我們聚焦于實(shí)現(xiàn)“可操作性和集成”、“分析、咨詢和教學(xué)評價(jià)”維度，適當(dāng)注意“個(gè)性化”維度并計(jì)劃在未來幾年中實(shí)現(xiàn)其他維度來建成NGDLE。

維度1：可操作性和集成

報(bào)告結(jié)論中以“NGDLE即樂高套裝”為比喻。我們選擇構(gòu)建一個(gè)基于開源軟件的FYE課程解決方案，以Sakai作為主集成中心和連接多種工具（“樂高積木”）的平臺，而不是付費(fèi)購買廠商的個(gè)性化定制方案。

表1 連接工具的初始集成

圖2 NGDLE數(shù)據(jù)源和原始輸出

這些工具之間并不直接相連,其連接方式從非?；A(chǔ)的網(wǎng)頁框架（iFrame）嵌入和超鏈接，發(fā)展到更加高級的由廠商提供的應(yīng)用編程接口（API）、教學(xué)工具互操作協(xié)議（Learning Tools Interoperability，LTI），以及體驗(yàn)API（Experience API，xAPI）連接。圖1總結(jié)了FYE課程中使用的工具和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通用途徑。

表1列出了為建立FYE課程的整個(gè)教學(xué)生態(tài)而采用的系統(tǒng)互聯(lián)工具和初始集成的方式。

下去一副辦事的樣子，進(jìn)出一副忙碌的樣子，歸途一副疲憊的樣子，辦公一副投入的樣子，學(xué)習(xí)一副認(rèn)真的樣子，開會一副嚴(yán)肅的樣子，講話一副激動的樣子，外表一副樸素的樣子，對上一副忠誠的樣子，對下一副關(guān)懷的樣子，總結(jié)一副圓滿的樣子，檢討一副無辜的樣子！

維度2：個(gè)性化

盡管課程內(nèi)容和評分題目是標(biāo)準(zhǔn)化的，但NGDLE也可以將學(xué)生個(gè)性化的某些組件編排進(jìn)去（維度2）。課程材料在每個(gè)學(xué)期的第一周就提供給學(xué)生，而課程作業(yè)在截止日期前的若干周就開放提交，允許學(xué)生的學(xué)習(xí)按各自節(jié)奏進(jìn)行。許多學(xué)生利用對課程電子檔案的所有權(quán)更新了視覺設(shè)計(jì)，其中一些人還添加了額外的定制內(nèi)容。

維度3：分析、咨詢和教學(xué)評價(jià)

我們對NGDLE進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，以允許多來源的數(shù)據(jù)之間的內(nèi)部互聯(lián)，例如分?jǐn)?shù)、點(diǎn)擊數(shù)據(jù)、電子檔案中的作業(yè)文本等。圖2顯示了NGDLE的數(shù)據(jù)源提供的數(shù)據(jù)范圍。

整個(gè)課程采用了一致的課程編制和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以手工導(dǎo)出、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和自動化方法等方式實(shí)現(xiàn)了將數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集入教學(xué)數(shù)據(jù)倉庫。分析工作使用Microsoft Excel、Tableau和R語言手工進(jìn)行，過去幾年中我們也使用Kibana逐步開發(fā)出了一些有限自動化的報(bào)表。對指導(dǎo)教師和授課教師都有用的報(bào)表是整個(gè)課程的分?jǐn)?shù)分布表，授課教師們可以以此為參考標(biāo)準(zhǔn)來衡量他們自己的評分，指導(dǎo)教師可以了解指導(dǎo)對象所得到分?jǐn)?shù)的背景。分?jǐn)?shù)分布表同樣讓管理者意識到學(xué)生在哪些方面上還需要幫助才能達(dá)到掌握知識的要求。

圖3 NGDLE和數(shù)據(jù)流概要

產(chǎn)生的影響

由于我們保留了LMS作為集成中心，連接了學(xué)生信息系統(tǒng)并集成了所有其他的工具，它就成了采集大量教學(xué)數(shù)據(jù)的理想渠道。圖3展示了NGDLE如何匯集起來構(gòu)建起數(shù)據(jù)流，形成了豐富和多樣的數(shù)據(jù)生態(tài)和脈動，并因此而實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)數(shù)據(jù)的可視化。

我們的核心設(shè)計(jì)目標(biāo)是建成一個(gè)通用平臺，在其中采集所有生成的學(xué)生數(shù)據(jù)，并通過回顧性分析和實(shí)時(shí)的行動建議，為相關(guān)者及時(shí)提供數(shù)據(jù)分析和報(bào)表。我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)和超越了這一目標(biāo)。

過去兩年中，NGDLE采集了12萬學(xué)生作業(yè)和分?jǐn)?shù)，460萬點(diǎn)擊追蹤，以及3000萬通過文本挖掘得到的詞匯。為FYE教師、咨詢?nèi)藛T和管理層形成了大量的報(bào)告，包括資源（文章和視頻）的可視化、點(diǎn)擊追蹤和熱力圖、作業(yè)的分?jǐn)?shù)分布表、詞匯頻率樹狀圖以及電子檔案的詞匯云等。同時(shí)，我們也在期中為指導(dǎo)教師形成了識別風(fēng)險(xiǎn)學(xué)生的列表，包含有學(xué)生風(fēng)險(xiǎn)原因的情境（例如課堂參與、作業(yè)提交等），使得指導(dǎo)教師和學(xué)生的面談能夠更有效、更專注。采集到的數(shù)據(jù)還可以為那些在運(yùn)用課程技術(shù)中存在困難的學(xué)生提供直接的拓展。

一是，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了對學(xué)生的“把脈”。提供給授課教師、指導(dǎo)教師和管理層的快速數(shù)據(jù)分析和報(bào)表使得在學(xué)期中進(jìn)行即時(shí)的教學(xué)和課程更新成為可能。

二是，以學(xué)生為中心的設(shè)計(jì)方案的成功為學(xué)校教師們提供了一個(gè)廣泛的模式，體現(xiàn)出將LMS作為NGDLE的集成中心的思想是如何有利于學(xué)生和教學(xué)的。

三是，讓有意義和可行動的教學(xué)分析得到充分展示，在校園中激發(fā)在其他課程和情境中加以應(yīng)用的討論。

描述性的報(bào)告指出，選擇使用授課教師和指導(dǎo)教師共享的單一電子檔案，能夠?qū)崿F(xiàn)雙方與學(xué)生之間更加深入的聯(lián)系。

跨學(xué)期分享學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和案例（通過NGDLE而實(shí)現(xiàn)），對后來學(xué)生產(chǎn)出高水平成果是有貢獻(xiàn)的。

大學(xué)能夠采用一種基于證據(jù)的流程對學(xué)生在課程中學(xué)到的和產(chǎn)出的成果進(jìn)行鑒定，這將改變單純關(guān)注分?jǐn)?shù)的相關(guān)討論，并且促使對學(xué)生教學(xué)體驗(yàn)的更豐富的理解。

未來計(jì)劃及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

我們對新興的NGDLE計(jì)劃采取的下個(gè)步驟是——尋求提升現(xiàn)有維度，并分出力量來實(shí)現(xiàn)新的維度。

實(shí)施新的教學(xué)工具互操作協(xié)議（LTI）將優(yōu)化學(xué)生和教師的在線體驗(yàn)。（維度1：互操作和集成）

分析方面的改進(jìn)將允許在學(xué)期中更早分享結(jié)果，最終目標(biāo)是通過一個(gè)面向?qū)W生、教師和管理層的儀表盤提供實(shí)時(shí)更新。（維度3：分析、咨詢和教學(xué)評價(jià)、維度2：個(gè)性化）

正在研討通過電子檔案作業(yè)或在線討論實(shí)現(xiàn)社交性學(xué)習(xí)，作為課程的演進(jìn)方向。（維度4：合作）

嵌入字幕來理想地更新課程材料中使用的視頻。（維度5：無障礙使用和統(tǒng)一設(shè)計(jì)）

強(qiáng)化文本挖掘程序（維度3：分析、咨詢和教學(xué)評價(jià)）將允許基于課程目標(biāo)深入評價(jià)學(xué)生進(jìn)展，并預(yù)計(jì)會影響到課程變革和數(shù)字生態(tài)的升級。（維度1：互操作性和集成）

全新的FYE課程要授予超過校園中任何單一單位更多的學(xué)分?jǐn)?shù)（4000+學(xué)分），在這個(gè)課程中尋求建立NGDLE是一個(gè)完美的大規(guī)模應(yīng)用機(jī)會，來聯(lián)合三個(gè)單位（教學(xué)中心、教學(xué)技術(shù)組、Sakai項(xiàng)目組）中的數(shù)十人，在幾個(gè)月之內(nèi)投入數(shù)千小時(shí)來設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)施和評估構(gòu)成環(huán)境的五個(gè)維度。

我們使用了NGDLE范式來對課程層面的教學(xué)管理系統(tǒng)加以重新認(rèn)識，將其認(rèn)為是平臺級別的集成教學(xué)生態(tài)。通過“樂高”式的實(shí)現(xiàn)途徑，可以啟用一組應(yīng)用，改變將LMS作為單向交流的、輔助管理的應(yīng)用的方式，轉(zhuǎn)而成為一個(gè)更全面的、重評價(jià)的平臺。此外，使用了開源的LMS，有學(xué)校自己的支持人員，因此可以快速、經(jīng)濟(jì)、安全的開始進(jìn)行大規(guī)模的創(chuàng)新，而不需要高額的廠商費(fèi)用或者是漫長的開發(fā)時(shí)間。

最后，這些維度是向著NGDLE目標(biāo)演進(jìn)途中不斷前行的路標(biāo)，這讓我們意識到，整個(gè)NGDLE未必要全面地使用xAPI或LTI來進(jìn)行集成（鏈接/嵌入可以作為起點(diǎn)），并且數(shù)據(jù)的提取和分析也未必要是實(shí)時(shí)、全自動可視化的（手工導(dǎo)出和報(bào)表也是可行的）。最重要的是，我們擁有了一個(gè)架構(gòu)靈活的測試版，能夠針對高等教育中不斷變革的需求進(jìn)行不斷修改完善。

（責(zé)編：楊潔）

（本文譯自EDUCUASE；翻譯：陳強(qiáng) 清華大學(xué)信息化工作辦公室）