去年八月，當校園校長華萊士·羅（Wallace Loh）走進胡安·烏里亞格雷卡（Juan Uriagereka）的辦公室時，他直奔主題。“我們需要這個東西的課程——越快越好！”
馬里蘭大學帕克分校的教務副校長烏里亞格雷卡非常清楚他的老闆指的是什麼。幾個月來，世界各地的校園管理者一直在熱議大型開放式線上課程（MOOC）：一種基於網際網路的教學專案，旨在同時處理數千名學生，部分利用社交網站的策略。為了補充影片講座，大部分學習內容來自線上評論、問題和討論。參與者甚至會互相批改測驗。
MOOC在2011年夏天爆發進入學術界，當時加利福尼亞州斯坦福大學提供的一門免費人工智慧課程吸引了來自世界各地的16萬名學生——其中23,000人完成了課程。現在，位於加利福尼亞州山景城的Coursera——三家積極開發MOOC的研究人員主導的初創公司之一——邀請馬里蘭大學在其軟體平臺上提交最多五門課程進行播放。羅希望加入。“他非常明確，”烏里亞格雷卡說，“我們需要成為其中的一部分。”
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世界各地的主要大學都在進行類似的對話，數十所大學（上次統計為74所）紛紛註冊。科學、工程和技術課程一直處於這場運動的前沿，但管理、人文和藝術領域的課程也越來越受歡迎（參見“MOOCs rising”）。“在觀察高等教育的25年中，我從未見過任何事物發展如此之快，”斯坦福大學的社會學家，也是一個名為“教育的數字化未來”的持續校園範圍討論系列領導人之一的米切爾·史蒂文斯（Mitchell Stevens）說。
圖片來源：《自然》雜誌
這種激烈的變化部分歸因於MOOC恰好在合適的時機出現。實體校園不太可能跟上對高等教育的需求：根據一項被廣泛引用的計算，世界將不得不每週建造四個以上新的擁有30,000名學生的大學，以容納到2025年達到入學年齡的兒童（參見go.nature.com/mjuzhu），更不用說數百萬尋求進一步教育或職業培訓的成年人。學院和大學也面臨著巨大的財務壓力，尤其是在美國，那裡學費飛漲和不斷擴大的學生債務導致政界人士、家長和學生強烈要求瞭解他們的錢都花在了哪裡。
馬薩諸塞州劍橋市的哈佛大學研究教育技術的克里斯·德德（Chris Dede）說，當MOOC出現時，它們承諾透過大幅擴大現有校園的影響範圍，同時簡化教育工作者的工作量來解決這些問題——大學將它們視為下一個大事件。
斯坦福大學一個研究人們如何使用技術的中心負責人羅伊·皮亞（Roy Pea）說，有理由希望這是一個積極的進展。MOOC融合了數十年來關於學生如何最好地學習的研究，可以使教師從重複的入門講座的繁瑣工作中解脫出來。更重要的是，它們可以記錄線上學生的每一次滑鼠點選，這種能力有望透過生成可以改善未來教學的資料來改變教育研究。“我們可以對每一篇論文、每一次測驗進行微觀分析，甚至可以分析每個學生喜歡哪種媒體，”皮亞說。
MOOC公司仍然面臨著挑戰，例如處理低課程完成率並證明它們可以盈利。烏里亞格雷卡說，它們還需要在教職員工中做大量的說服工作。“有些人垂涎三尺，迫不及待地想參與其中，”他說，並指出他的大學有20名志願者參加了其首批5門MOOC。“另一些人說，‘等一下。我們如何保持質量？我們如何與學生聯絡？’”
大規模教學法
MOOC在很大程度上是斯坦福大學計算機科學系的一條走廊的產物，那裡安德魯·吳（Andrew Ng）、達芙妮·科勒（Daphne Koller）和塞巴斯蒂安·特倫（Sebastian Thrun）的辦公室僅相隔幾步之遙。但它們也是至少可以追溯到1990年代的研究成果，當時網際網路在全球範圍內的爆炸性增長激發了許多利用網際網路進行教育的努力。校園管理者傾向於將此類專案視為副業——當時高等教育的財政緊縮並沒有那麼嚴重——因此大多數實驗都是由忠實的個人、部門或研究中心進行的。但是，隨著寬頻、社交網路和智慧手機等技術的不斷進步，研究人員的興趣持續增長。
吳在2007年開始參與其中，因為他想將斯坦福大學的優質教學帶給“永遠無法來斯坦福大學的人們”，他說。遵循開源軟體運動以及早期開源教育倡議所開闢的道路，他啟動了一個專案，線上釋出斯坦福大學最受歡迎的十門工程課程的免費講座影片和講義。他承認他的方法相當粗糙：只是錄製講座，將其釋出到網上，並希望一切順利。但是令他驚訝的是，陌生人開始走近他，說：“你是吳教授嗎？我一直在和你學習機器學習！”他開始意識到線上課程可以覆蓋多遠，並開始研究其系統的放大版本。“當一位教授可以教50,000人時，”他說，“它改變了教育的經濟模式。”
與他談論這項工作的許多人之一是科勒，她在2009年開始開發自己的線上教育系統。吳向外看，而科勒想向內看並改革斯坦福大學的校園教學。她特別想推廣“翻轉”，這是一種十年前的創新，學生在家聽講座，並在課堂上與老師一起做“作業”，專注於最困難的方面或討論一個概念的更廣泛的含義。這使得教師可以專注於他們最喜歡的教學部分——與學生互動——並使他們擺脫了他們經常不喜歡的重複講課。
科勒還想融入許多研究的見解，這些研究表明被動地聽講座是一種糟糕的學習方式（F. I. M. Craik 和 R. S. Lockhart J. Verb. Learn. Verb. Behav. 11, 671–684; 1972）。遵循過去十年中其他線上開發人員首創的方法，科勒將每個影片分解為8-10分鐘的片段，片段之間有暫停，學生必須在其中回答問題或解決問題。這樣做的目的是讓他們思考他們所學到的東西；研究表明，他們參與越深入，他們的記憶力就越好。
最後，為了鼓勵學生之間更多的互動，科勒從Facebook等社交網站中汲取靈感，併為她的系統提供了一個線上討論論壇。正如吳所解釋的那樣，其想法是擴充套件面對面學習小組中發生的事情：“學生們和他們最好的朋友坐在一起，他們一起解決問題，他們批評彼此的解決方案——大量的教學研究表明，這些更具互動性的學生參與模式可以帶來更好的學生學習。”
科勒和吳最終意識到，透過彙集他們的努力，他們可以實現他們的兩個目標——外展和校園改革。在2010年末，他們開始開發一個軟體平臺，該平臺將支援討論論壇、影片流和線上課程的所有其他基本服務，以便教師只需提供內容。但是，事實證明，使社會互動大規模發揮作用本身就是一個研究專案，吳說。例如，標準的線上討論論壇是將社群聚集在一起的好方法——對於大約100個使用者。“有100,000個使用者時，情況會變得更加複雜，”他說。數百名學生最終可能會問相同的問題。因此，開發人員實施了一種即時搜尋演算法，該演算法會在學生完成鍵入之前顯示相關問題和潛在答案。吳和科勒還讓學生對專案進行投票，就像在連結共享網站Reddit上一樣，這樣最有見地的問題就會升到頂部，而不是迷失在閒聊中。
這兩位研究人員甚至設定了該系統，以便學生可以互相批改論文問題的作業，而計算機尚無法處理這些問題。科勒說，這種系統不僅對於擴大學習規模至關重要，而且事實證明也是一種寶貴的學習體驗。實驗表明，如果明確說明評分標準，則學生給出的分數與老師給出的分數高度相關（R. Robinson Am. Biol. Teach.63, 474–480; 2001）。
到2011年初，吳和科勒計劃在校園內演示該平臺，其他教職員工也開始關注。其中包括特倫，一位機器人研究人員，他在斯坦福大學和山景城的谷歌之間分配時間，他在那裡從事無人駕駛汽車的開發工作。
特倫的想法是規模化，使用他自己基於吳和科勒的部分想法的平臺。他說，他計劃在秋季講授一門人工智慧課程，並與谷歌的研究主管彼得·諾維格（Peter Norvig）一起，“我認為將其線上化是一種社會責任，因此我們可以覆蓋比我們在斯坦福大學的200名學生更多的人”。但是，即使他也沒有想到它會變得如此之大。這門課程在一次公開發布，即在人工智慧郵件列表中釋出之後，就有來自195個國家的16萬人註冊。“這讓每個人都感到震驚，”他說。
作為回應，吳使用他們的平臺公開了科勒的機器學習課程，而系主任詹妮弗·威德姆（Jennifer Widom）也公開了一門資料庫課程。每個課程都吸引了大約60,000名學生。有了這些數字，風險投資迅速跟進。
特倫在2012年1月宣佈了他的公司Udacity。他認為，大多數教授都不知道如何利用線上媒體，因此他和他的同事選擇在內部開發他們的課程，並與教育專家合作，以儘可能提高教學效果。
吳和科勒在2012年4月宣佈了Coursera，並採取了相反的策略。他們與知名大學合作——首先是斯坦福大學和其他三所大學——並讓他們提供內容，而Coursera提供託管和軟體平臺。
麻省理工學院計算機科學和人工智慧實驗室的前負責人阿南特·阿加瓦爾（Anant Agarwal）十年來一直在嘗試線上學習，開發了一個名為 WebSim 的電路模擬軟體包，試圖為線上學生提供有效的動手實驗室體驗替代方案。2011 年 12 月，受斯坦福大學相關進展的啟發，他推出了 MITx：一家獨立的非營利公司，將在開源的基礎上提供麻省理工學院的大規模線上課程。2012 年 5 月，哈佛大學加入後，該公司更名為 edX。
與此同時，自 2008 年出現以來一直在教育界悄然流傳的術語 MOOCs（大型開放式網路課程）開始流行起來。媒體報道鋪天蓋地，公司負責人很快就在熱門的科技、娛樂和設計 (TED) 會議以及瑞士達沃斯舉行的世界經濟論壇年會上發表演講。正如科勒在一次採訪中所說的那樣：“我簡直不敢相信我的生活！”
學習曲線
MOOC 公司可以列舉出許多成功案例。例如，2012 年春季完成阿加瓦爾電路 MOOC 課程的 7,200 名學生中，包括一位 81 歲的老人、一位帶著兩個孩子的單身母親，以及一位來自蒙古的 15 歲神童，他在期末考試中得了滿分。Udacity 最受歡迎的“計算機科學導論”MOOC 課程已招收了超過 27 萬名學生。
但 MOOC 也遇到了一些初期問題。“很多人在開始線上課程時都不知道自己會面臨什麼，”計算機科學家兼斯坦福大學首任線上學習副教務長約翰·米切爾（John Mitchell）說。“即使將一節課重組為簡短的、自成一體的片段，也需要大量的思考。”想出好的、引人入勝的問題，以便讓學生在片段之間保持參與，也是如此。然後是追求高質量的製作，他說。“製作一小時高質量的影片需要很多小時。”
更令人擔憂的是 MOOC 的完成率很低，很少超過 15%。德德說，自從 19 世紀出現第一批函授課程以來，完成率一直是一個問題。他說，只有一小部分學生有自我學習的動力和毅力，而且大多數人需要幫助：“來自同學的社交支援，幫助他們繼續前進，以及來自教授和同學的智力支援，幫助他們理解教材”。德德說，目前，MOOC 公司的點對點溝通工具在提供這種幫助方面做得遠遠不夠。“他們只是希望人們能夠自下而上地弄清楚如何互相支援，”他說。
這些公司承認完成率是一個令人擔憂的問題，並且他們的平臺仍在不斷改進。“我的目標不是達到世界上 1% 的自我激勵的人，”特倫說，“而是達到其他 99% 的人。”例如，這些公司已經在開發增強的社交工具，如即時影片和文字聊天。
對於大衛·克拉考爾（David Krakauer）這樣的觀察家來說，情況就應該如此。“有兩種方法可以創造新事物，”威斯康星大學麥迪遜分校探索研究所所長、生物學家克拉考爾說。“你可以設計出紙上完美的東西，然後再嘗試構建它。或者，你可以從一個很糟糕的系統開始，透過實驗和反饋構建一個更好的系統。這是矽谷的風格，但也是科學的方式。”
矽谷風格
矽谷的理念滲透到了三大 MOOC 公司。例如，他們都信奉開源理念。“對內容收費將是一場悲劇，”吳恩達說。但他們也看到了使用谷歌和許多其他科技公司所遵循的“免費增值”模式賺錢的許多機會：免費提供基本產品以吸引使用者，然後對高階附加功能收費。
吳恩達說，一個明顯的附加功能可能是認證。“你將獲得一份證書，證明你以 10 至 30 美元的小額費用參加了該課程”——當註冊人數達到六位數時，這可能是一筆可觀的收入來源。未來，這些公司還可能收取費用提供完整的大學學分；他們已經在與認證機構合作安排此事。
其他可能性包括從課程中的指導服務、職業諮詢中獲利，以及向大學收取許可費。例如，2012 年 10 月，edX 將阿加瓦爾設計的電路理論 MOOC 授權給了加利福尼亞州的聖何塞州立大學，該大學將其用作翻轉課堂體驗的線上組成部分。阿加瓦爾說，作為許可費的回報，“教授可以在校園裡開設課程，隨意調整課程，獲取學生的成績和線上活動，以及教師想要看到的所有分析資料”。他補充說，在這個特殊的實驗中，聖何塞課程通常的 40% 的失敗率降至 9%。
分析是矽谷風格的另一個例子，它可能讓 MOOC 公司在教育領域像谷歌或亞馬遜等網際網路巨頭在營銷領域所做的那樣。科勒說，在 Coursera 的案例中，該平臺會監控學生的每一次滑鼠點選——“測驗提交、論壇帖子、學生何時何地暫停講座影片、倒退或以 1.5 倍速播放”。
科勒說，該公司不斷地將這些資料用作反饋，既可以改進平臺的使用者介面，又可以改進課程內容。例如，如果 90% 的學生開始在某次講座的複習練習中絆倒，那麼也許是時候修改該講座了。
“但我們所做的一切都只是冰山一角，”科勒說。當單個學生的資料乘以每門課程的數萬或數十萬學生時，它們會達到足夠大的規模，從而開闢一個全新的學習資訊學領域——皮亞稱之為“用於教育的大資料科學”。
史蒂文斯說，學習資訊學可以為學院和大學提供前所未有的反饋水平：“我們很少、不一致或很好地衡量高等教育中的學習情況——一直如此。”學者們不斷研究與大學入學和成功相關的因素，如種族、父母收入和學校成績。他們還研究了畢業後發生的事情：大學平均而言，在一生中賦予更高的收入和其他好處。
“我們不知道大學是如何創造這種神奇效果的，”史蒂文斯說。“我們當然不知道數字化中介的大學體驗在多大程度上會產生與四年住宿體驗相同的回報。”然而，現在，他和他的同事們可以開始看到教育科學在與資料分析融合後的樣子。例如，研究人員不再檢視關於學生平均水平的彙總資料，而是最終可以（在適當的許可權和隱私保護下）跟蹤單個學生在整個大學生涯中的情況，精確衡量特定經歷和互動如何影響他們的學習。“這令人興奮，”他說，“這是一個巨大的知識前沿。”
高等教育將如何響應新技術還有待觀察。德德說，也許不會有太大變化。是的，主要大學會將其課程擴充套件到自己的校園之外；MOOC 已經向他們展示了，他們可以以相對較小的努力和潛在的巨大利潤做到這一點。但是，MOOC 創始人的另一個目標——徹底改革校園教學——是一個更艱鉅的命題。
“大學認為自己從事的是大學業務，而不是學習業務，”德德解釋道。也就是說，他們大多將現有的結構和實踐視為既定，並將 MOOC 和其他線上技術視為一種更便宜地做事的方式。但他表示，個人計算等早期創新的經驗表明，這種方法的侷限性：只有當大學徹底重塑這些結構和實踐，以充分利用這項技術時，學習的生產力和效率才能真正提高。
沒有人確切知道這種重組最終會走向何方。例如，講座變得罕見？大量學生完全線上獲得學位？但史蒂文斯說，這場革命已經開始。像斯坦福大學這樣的主要大學正在發揮主導作用，“試圖將數字學習整合並嵌入到整個大學的結構中”——並試圖在新技術掌握他們之前掌握新技術。
幾乎所有參與這場變革的人都同意一件事。學院和大學會發生變化——也許是戲劇性的變化——但它們不會消失。“沒有人說所有的教育都必須線上進行，”特倫說。“有時，教室更好。”德德說，特別是在科學等集體事業中，“教育不僅僅是知識”。“它還包括領導力和協作等能力，以及堅韌不拔等特質”，所有這些最好透過面對面學習。
一個不言而喻的諷刺意味貫穿於幾乎每一次關於 MOOC 的討論：由於翻轉等創新，線上技術對教育最深刻的影響可能是使人際互動比以往任何時候都更加重要。正如克拉考爾所說，“非常清楚的是，非常大的演講廳可以被完全取代：在家裡用 iPad 螢幕喝著茶觀看，沒有任何附加價值。但對話也是無可替代的。”