范莉鈞+付紅霞+張渝江

● 加速基礎(chǔ)教育采用技術(shù)的關(guān)鍵趨勢

1.長期趨勢

未來五年乃至更長時(shí)間，推動基礎(chǔ)教育采用技術(shù)的關(guān)鍵要素。

（1）推進(jìn)創(chuàng)新文化

目前，學(xué)校已經(jīng)被視為推動創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的場所。這一趨勢的焦點(diǎn)已經(jīng)從理解培養(yǎng)創(chuàng)新思想的價(jià)值轉(zhuǎn)變?yōu)閷ふ曳椒ㄒ员銖?fù)制到不同的、獨(dú)特的學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)中去。過去一年的研究讓我們能更好地了解學(xué)校是如何培育不同類型文化來促進(jìn)改革的。其中推進(jìn)這一改革進(jìn)程的關(guān)鍵點(diǎn)是要求基礎(chǔ)教育改變其現(xiàn)狀，接受把失敗作為學(xué)習(xí)過程中的重要組成部分。而將創(chuàng)業(yè)精神融入基礎(chǔ)教育的行動也進(jìn)一步承認(rèn)，每一個(gè)偉大的想法都有開始的地方，學(xué)生和教育工作者們都可以配備需要的工具來激發(fā)真正的進(jìn)步。為了跟上改革的步伐，學(xué)校必須嚴(yán)格評估課程，并改革評估方法來消除阻礙新思想發(fā)展的障礙。

（2）深度學(xué)習(xí)策略

在基礎(chǔ)教育中，越來越多的人重視深度學(xué)習(xí)策略，威廉和弗洛拉·休利特基金會（William and Flora Hewlett Foundation）把它定義為在學(xué)生掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容的同時(shí)，培養(yǎng)其批判性思維、解決問題的能力以及協(xié)作學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)的能力。為了保持學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生們需要了解現(xiàn)實(shí)世界，以及新的知識和技能帶給他們的影響。教學(xué)法將從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動學(xué)習(xí)，允許學(xué)生從新資訊中拓展思路，并學(xué)會怎樣管控他們建立的主題活動。具體方法包括基于問題的學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、挑戰(zhàn)式學(xué)習(xí)以及探究性學(xué)習(xí)等，這些方法都在鼓勵學(xué)生創(chuàng)造性地解決問題和主動實(shí)施解決方案。

2.中期趨勢

在未來三到五年內(nèi)，推動基礎(chǔ)教育采用技術(shù)的關(guān)鍵要素。

（1）對量化學(xué)習(xí)的日趨關(guān)注

人們越來越多地對量化學(xué)習(xí)這種新的評價(jià)方式感興趣。這種方式需要教育工作者使用多種方法和工具來對學(xué)生在學(xué)業(yè)準(zhǔn)備、學(xué)習(xí)過程、技能獲取以及其他教育需求階段，進(jìn)行評估、量化和記錄。由于社會和經(jīng)濟(jì)因素重新定義了當(dāng)今職業(yè)所需人才的能力，學(xué)校必須重新思考如何去界定、測量和證明學(xué)生掌握的學(xué)科知識和軟技能（如創(chuàng)造力和協(xié)作能力）。數(shù)據(jù)挖掘軟件逐步融入到在線教育、移動學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)中，形成了新的學(xué)習(xí)環(huán)境。這類環(huán)境利用數(shù)據(jù)分析和可視化軟件能多維度、便利地描繪學(xué)習(xí)的相關(guān)數(shù)據(jù)。在線上和混合課程中，數(shù)據(jù)可以展示出學(xué)生的行為是如何促進(jìn)他們的進(jìn)步以及影響學(xué)習(xí)效果的。

（2）重構(gòu)學(xué)習(xí)空間

傳統(tǒng)教育依賴于以教師為中心的教學(xué)方式，講座是知識傳遞的主要來源。如今，人們正在擁抱以學(xué)生為中心的教學(xué)，這讓學(xué)習(xí)者能更好地為未來職場做準(zhǔn)備。同時(shí)，教室設(shè)計(jì)的新方法正在支持這種轉(zhuǎn)變。此外，在建筑和空間規(guī)劃方面的創(chuàng)新思維正在影響新學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)，進(jìn)而有可能對課堂實(shí)踐和學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生重大影響。

3.短期趨勢

在未來一到兩年內(nèi)，推動基礎(chǔ)教育采用技術(shù)的關(guān)鍵要素。

（1）編程素養(yǎng)

編程是指計(jì)算機(jī)能理解的一組規(guī)則，可以采用多種語言的形式，如HTML語言、JavaScript語言和PHP語言。許多教育工作者認(rèn)為，編程是一種激發(fā)計(jì)算思維的方式，這項(xiàng)技能需要將計(jì)算機(jī)科學(xué)知識與創(chuàng)造力、問題解決能力深度結(jié)合起來。知名編程教學(xué)網(wǎng)站Code.org最近預(yù)測，到2020年，美國將有140萬個(gè)計(jì)算機(jī)工作崗位，而只有40萬計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來填補(bǔ)這一職位。為了更好地讓學(xué)生從較小的年紀(jì)開始學(xué)習(xí)，越來越多的學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和專家正將編程嵌入到基礎(chǔ)教育課程中來。世界各地的學(xué)校正在開設(shè)編程課，如讓學(xué)生共同設(shè)計(jì)網(wǎng)站，開發(fā)教育游戲和APP，并通過建模和設(shè)計(jì)新產(chǎn)品來設(shè)計(jì)應(yīng)對挑戰(zhàn)的方案。

（2）增強(qiáng)STEAM學(xué)習(xí)

近年來，人們越來越重視加強(qiáng)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）課程的學(xué)習(xí)，因?yàn)檫@些學(xué)科被廣泛視為促進(jìn)創(chuàng)新和促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)增長的動力。一些教育領(lǐng)導(dǎo)者認(rèn)為，作為機(jī)構(gòu)聚焦STEM學(xué)習(xí)的一種回應(yīng)，有必要建立一個(gè)更加均衡的課程，如將藝術(shù)、設(shè)計(jì)和人文學(xué)科等整合到科學(xué)領(lǐng)域。這一概念促進(jìn)了STEAM教育的產(chǎn)生，在這里，A代表“藝術(shù)+”。STEAM教育將這一定義擴(kuò)展為一種基本理念，即所有學(xué)科都能且應(yīng)該緊密地揉和在一起，以給學(xué)生提供一個(gè)如何把廣泛的知識和技能在現(xiàn)實(shí)生活中相互聯(lián)系的大圖景。換句話說，技術(shù)的使用不僅是與推進(jìn)科學(xué)和工程技術(shù)的進(jìn)步有關(guān)。

● 阻礙基礎(chǔ)教育采用技術(shù)的重要挑戰(zhàn)

1.可解決的挑戰(zhàn)

（1）實(shí)景學(xué)習(xí)體驗(yàn)

目前，帶著學(xué)生接觸現(xiàn)實(shí)問題和工作場景的實(shí)景學(xué)習(xí)體驗(yàn)在學(xué)校還沒有普及。實(shí)景學(xué)習(xí)被看作一些重要教學(xué)策略的支撐，它有著巨大的潛能讓學(xué)習(xí)者沉浸在獲得終身學(xué)習(xí)技能的環(huán)境中學(xué)習(xí)。實(shí)景學(xué)習(xí)體驗(yàn)的方法包括職業(yè)培訓(xùn)、學(xué)徒制和某些科學(xué)調(diào)查。實(shí)景學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)以元認(rèn)知反映和自我意識作為基礎(chǔ)的重要性。因而，越來越多的學(xué)校通過與更多的社區(qū)建立關(guān)系，與當(dāng)?shù)亟M織積極合作，讓學(xué)習(xí)者可以體驗(yàn)到學(xué)校之外的未來生活和工作情境，并以此種方式來縮小學(xué)科知識與具體應(yīng)用之間的差距。

（2）提高數(shù)字素養(yǎng)

技術(shù)使用的生產(chǎn)性和創(chuàng)新性是21世紀(jì)實(shí)踐的重要特征，這對在工作場所和其他領(lǐng)域取得成功是至關(guān)重要的。數(shù)字素養(yǎng)超越了學(xué)習(xí)者所獲得的孤立的技術(shù)技能，可使人產(chǎn)生對數(shù)字環(huán)境的更深理解，更能夠直觀地適應(yīng)新環(huán)境，并與他人協(xié)作創(chuàng)建內(nèi)容。因此，學(xué)校應(yīng)致力于發(fā)展學(xué)生的數(shù)字公民權(quán)，確保其能夠負(fù)起掌握和使用技術(shù)的責(zé)任，包括混合式、在線學(xué)習(xí)環(huán)境和其他場合中的在線交流的禮儀、數(shù)字權(quán)利和責(zé)任等。這類能力正在影響著課程設(shè)計(jì)、專業(yè)發(fā)展和面向?qū)W生的服務(wù)和資源。由于數(shù)字素養(yǎng)牽涉眾多因素，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)面臨的挑戰(zhàn)是獲得更多公共機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，并支持所有的利益相關(guān)者發(fā)展這些能力。

2.有難度的挑戰(zhàn)

（1）反思教師的角色

教師越來越多地被期望能熟練掌握多種基于技術(shù)的方法，并用其來傳遞內(nèi)容、支持學(xué)習(xí)者以及進(jìn)行評價(jià)。在有技術(shù)支持的課堂上，教師的主要責(zé)任從傳遞專業(yè)知識轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境，以幫助學(xué)生獲得創(chuàng)造性探究能力和數(shù)字素養(yǎng)。教育者現(xiàn)在扮演著指導(dǎo)者和教練的角色，為學(xué)生提供機(jī)會，引導(dǎo)他們自主規(guī)劃學(xué)習(xí)路徑，進(jìn)而將其培養(yǎng)成為有責(zé)任的全球化公民，并激勵他們樹立終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。這些不斷變化的期望正在改變著教師們參與專業(yè)發(fā)展的方式方法，如更多地利用社交媒體和校內(nèi)外的同行進(jìn)行互動合作，并使用在線工具進(jìn)行資源共享等。

（2）傳授復(fù)雜思維

對于學(xué)習(xí)者來說，他們能夠理解成長過程中的網(wǎng)絡(luò)化世界和利用復(fù)雜思維學(xué)習(xí)都很重要。復(fù)雜思維學(xué)習(xí)就是學(xué)會如何使用抽象法和分解法處理復(fù)雜任務(wù)，以及如何將啟發(fā)式推理運(yùn)用到復(fù)雜問題上。獨(dú)立掌握復(fù)雜思維方式往往難以在應(yīng)用中奏效，只有掌握了溝通技巧，復(fù)雜思維的應(yīng)用才有意義。事實(shí)上，高效率的領(lǐng)導(dǎo)者都是杰出的具有高水平社會智商的溝通者，他們有能力把不同的人連接起來，并利用技術(shù)進(jìn)行協(xié)作和采用數(shù)據(jù)來支持他們的想法。這些都需要宏觀的理解能力，以及相關(guān)的邏輯、數(shù)據(jù)和直覺意識。雖然復(fù)雜思維這一話題的某些方面，與設(shè)計(jì)思維類似或者完全相同。但本報(bào)告的目的是要把兩者作為不同的概念來處理?！皬?fù)雜思維”指的是理解事物復(fù)雜性的能力，這是一種利用系統(tǒng)化的工作思維來解決問題的能力，可以與“計(jì)算思維”互換概念。

3.嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)

（1）成就差距

成就差距指的是學(xué)生群體之間在學(xué)業(yè)表現(xiàn)上的差異，特指社會經(jīng)濟(jì)地位、種族、民族或性別所造成的各種差異性，而同行競爭壓力、學(xué)生比較、消極印象以及考試偏見等因素加劇了這一挑戰(zhàn)。學(xué)校使用多元化成功標(biāo)準(zhǔn)來定義學(xué)習(xí)期望，其中包括分?jǐn)?shù)、標(biāo)準(zhǔn)化考試成績和完成率等，這導(dǎo)致學(xué)生的表現(xiàn)在個(gè)人和團(tuán)體層面產(chǎn)生比較。適應(yīng)性學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)技術(shù)在識別表現(xiàn)較差的學(xué)生和學(xué)生群體時(shí)所發(fā)揮的作用越發(fā)重要。它能幫助教育者和領(lǐng)導(dǎo)者了解影響因素，進(jìn)而啟用和擴(kuò)展有針對性的干預(yù)方法和參與策略，以縮小成績差距。

（2）領(lǐng)導(dǎo)變化后的創(chuàng)新的維持

維持長期成功是開發(fā)新項(xiàng)目時(shí)需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)因素，尤其是資金和領(lǐng)導(dǎo)層等外部因素容易發(fā)生變化的情況下。然而，未雨綢繆并不總是能得到明確的實(shí)施，也不是目前學(xué)校的常態(tài)。為促使學(xué)生在學(xué)校的成功，所制定和實(shí)施的創(chuàng)新方法，需要來自領(lǐng)導(dǎo)及全體教職工的全身心投入。不幸的是，領(lǐng)導(dǎo)職位的空缺或過渡會導(dǎo)致項(xiàng)目延遲或阻礙項(xiàng)目的發(fā)展，從而不能有效地滿足學(xué)生的需要。人員調(diào)整后的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是，學(xué)區(qū)或?qū)W校在沒有舵手的情況下，也能提出有前途的方案，但各地區(qū)和學(xué)校必須要確定成功的戰(zhàn)略，以便在轉(zhuǎn)型的過程中能繼續(xù)推進(jìn)創(chuàng)新方法的實(shí)施。

● 基礎(chǔ)教育中教育技術(shù)的重大發(fā)展

1.近期采用的技術(shù)

采用的時(shí)間：1年或1年以內(nèi)。

（1）創(chuàng)客空間

21世紀(jì)的變化正在揭示：在一個(gè)快速發(fā)展的世界里，什么樣的技能具有真正的適用價(jià)值。如何更新或改造教室才能滿足未來的需要？這個(gè)問題的答案是通過創(chuàng)客空間，或者是提供工具和學(xué)習(xí)體驗(yàn)來幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)他們的想法。創(chuàng)客空間旨在吸引各個(gè)年齡段的學(xué)生，并基于開放的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行迭代和創(chuàng)造。在這種情況下，3D打印、機(jī)器人技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的3D建模等工具可以讓更多的學(xué)生接觸到最前沿技術(shù)。支持者們認(rèn)為教育創(chuàng)客空間最突出的優(yōu)點(diǎn)是通過動手設(shè)計(jì)、構(gòu)建和迭代提高學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造力和高階問題解決能力。

（2）機(jī)器人技術(shù)

機(jī)器人技術(shù)指的是機(jī)器人（是完成一系列任務(wù)的自動化的機(jī)器）的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。最初的機(jī)器人被安置到工廠的裝配線中，以實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率，如汽車的生產(chǎn)。如今，機(jī)器人進(jìn)入采礦、軍隊(duì)和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，通過完成對人類來說不安全或單調(diào)的任務(wù)，改善了行業(yè)的運(yùn)營。預(yù)計(jì)到2020年，全球機(jī)器人數(shù)量將翻一番，達(dá)到400萬，這一轉(zhuǎn)變預(yù)計(jì)將形成全球化的商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)模式。全球經(jīng)濟(jì)的增長越來越依賴機(jī)器人，尤其是在機(jī)器人更自動化、更安全、更廉價(jià)的情況下，工人們將受到怎樣的影響，這是一場激烈的爭論。現(xiàn)在，機(jī)器人項(xiàng)目關(guān)注的一項(xiàng)推廣工作是將機(jī)器人技術(shù)和編程整合為跨學(xué)科的STEM學(xué)習(xí)活動，進(jìn)而讓學(xué)生成為21世紀(jì)更好的問題者。

2.中期采用的技術(shù)

采用的時(shí)間：2到3年。

（1）分析技術(shù)

今天，幾乎所有通過互聯(lián)網(wǎng)或商品消費(fèi)服務(wù)進(jìn)行的交互，都被有針對性地追蹤、存儲和使用，從而導(dǎo)致了大數(shù)據(jù)概念的產(chǎn)生，大數(shù)據(jù)指的是用大量的數(shù)據(jù)反映大家行為以及各種人群的活動?，F(xiàn)在，數(shù)據(jù)科學(xué)家和數(shù)據(jù)收集平臺能夠組織計(jì)算PB和EB量級的數(shù)據(jù)，從而分析和識別那些可能沒有被發(fā)現(xiàn)的活動模式。如此龐大、多樣化的復(fù)雜性的數(shù)據(jù)集所呈現(xiàn)的信息對于某項(xiàng)活動能否取得成功是至關(guān)重要的。在教育方面，數(shù)據(jù)挖掘已經(jīng)開始針對性地用于處于危險(xiǎn)中的學(xué)生、個(gè)性化學(xué)習(xí)和靈活創(chuàng)建成功路徑等方面。如今，學(xué)校變得更加善于處理和解釋大數(shù)據(jù)，從而可以做出更明確地反映學(xué)習(xí)者真正需要的決策。然而，同時(shí)也需要更好的工具來發(fā)掘更深入收集和分析數(shù)據(jù)的潛力。對于教師和學(xué)生來說，理解如何使用新的數(shù)據(jù)工具和培養(yǎng)分析技能（包括數(shù)據(jù)素養(yǎng)、計(jì)算思維和編程）是至關(guān)重要的。

（2）虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)指的是在計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境中，模擬實(shí)際存在的人或物體并獲得身臨其境的感官體驗(yàn)。在基礎(chǔ)階段，此技術(shù)采用3D圖像的形式，讓用戶通過鼠標(biāo)和鍵盤進(jìn)行人機(jī)交互操作。如今，此應(yīng)用程序允許用戶通過手勢和觸覺設(shè)備更真實(shí)地“感知”顯示出來的物體，這些設(shè)備通過力的反饋提供觸覺信息。到目前為止，盡管虛擬現(xiàn)實(shí)對學(xué)習(xí)有很重要的影響，但它還主要被用于軍事訓(xùn)練。隨著硬件的加速、CAD軟件和3D顯示技能的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正變得越來越主流，尤其是在電子游戲領(lǐng)域。今天，頭戴式顯示器的使用，使玩家進(jìn)入更加逼真的游戲環(huán)境。相信，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一定能使學(xué)習(xí)中的仿真場景更為真實(shí)。

3.遠(yuǎn)期采用的技術(shù)

采用的時(shí)間：4到5年。

（1）人工智能

在人工智能領(lǐng)域，人們正在利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)造與人類功能更接近的智能機(jī)器。知識工程允許計(jì)算機(jī)模擬人類感知、學(xué)習(xí)和決策，這是基于對信息的類別、屬性和各種集合之間關(guān)系的訪問而獲得的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是人工智能研究的另一個(gè)重要領(lǐng)域，通過語音識別和自然語言處理，其被證明對建立更為自然的用戶界面極具價(jià)值，并使人類和機(jī)器的交互與人類彼此相互交流更加類似。通過設(shè)計(jì)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能模擬動物大腦的生物功能，以對特有的輸入進(jìn)行解釋和作出反應(yīng)，如語音和語調(diào)。隨著基礎(chǔ)技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能利用在線學(xué)習(xí)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)軟件以及仿真方式能夠更直觀地與學(xué)生互動，并具有更大的潛力。

（2）物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是由具有計(jì)算能力的物件組成，通過處理器或內(nèi)置傳感器，在網(wǎng)絡(luò)中傳遞信息。這些連接能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程管理、狀態(tài)監(jiān)控、跟蹤及報(bào)警。市級政府和學(xué)校正應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的功能，借力數(shù)據(jù)簡化流程，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將生成學(xué)生學(xué)習(xí)和活動的數(shù)據(jù)，為內(nèi)容傳遞的方向和學(xué)校的規(guī)劃提供信息。隨著越來越多的智能設(shè)備進(jìn)入校園，學(xué)校開始研究它們對學(xué)生隱私和安全的影響。物聯(lián)網(wǎng)不僅有潛力幫助學(xué)校降低成本，而且能夠更有效地利用學(xué)生們的數(shù)據(jù)為學(xué)生提供工具來創(chuàng)建新穎的解決方案，以應(yīng)對現(xiàn)實(shí)世界的問題。