基于技術(shù)賦能學(xué)習(xí)的教育數(shù)字化新發(fā)展

李可

【摘 ?要】 在數(shù)字化時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)憑借其連通性、開(kāi)放性、泛在性、感知性和顛覆性的特點(diǎn)，對(duì)各行各業(yè)產(chǎn)生了影響，在教育領(lǐng)域則表現(xiàn)為技術(shù)賦能學(xué)習(xí)?；诖耍恼陆榻B了技術(shù)賦能學(xué)習(xí)的內(nèi)涵，分別闡述了互聯(lián)網(wǎng)的五類技術(shù)如何在教育領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)賦能。隨著數(shù)字教育時(shí)代的來(lái)臨，教育行業(yè)對(duì)教育有了新的認(rèn)識(shí)和理解，技術(shù)賦能學(xué)習(xí)也有了新的發(fā)展——技術(shù)智慧，即技術(shù)占有智慧、獲得智慧，其承擔(dān)了教育角色，創(chuàng)造了新發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 技術(shù)賦能;教育數(shù)字化;技術(shù)智慧

一、技術(shù)賦能學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

技術(shù)賦能學(xué)習(xí)的概念，首次在2010年美國(guó)聯(lián)邦教育部教育技術(shù)辦公室頒布的《國(guó)家教育技術(shù)規(guī)劃》中提出，其主題為“變革美國(guó)教育：以技術(shù)賦能學(xué)習(xí)”?！秶?guó)家教育技術(shù)規(guī)劃》提出了“技術(shù)賦能學(xué)習(xí)”模型，該模型突出了在以技術(shù)為支撐的時(shí)代，教育必須以學(xué)習(xí)者為中心，將學(xué)習(xí)者作為分析和設(shè)計(jì)整個(gè)學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的“邏輯起點(diǎn)”，技術(shù)應(yīng)成為學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，而非作為教育應(yīng)用中的孤立技能存在。而后，2016年的美國(guó)《國(guó)家教育技術(shù)規(guī)劃》進(jìn)一步指出，“技術(shù)是推動(dòng)學(xué)習(xí)變革的強(qiáng)大動(dòng)力，它能夠幫助重建和增強(qiáng)師生關(guān)系，重塑學(xué)習(xí)和協(xié)作方式，提供適應(yīng)性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以滿足學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求”。

宏觀上，技術(shù)賦能學(xué)習(xí)是指技術(shù)為人類學(xué)習(xí)賦予某種能力或能量，以更好地實(shí)現(xiàn)個(gè)體的學(xué)習(xí)目的;微觀上，技術(shù)賦能學(xué)習(xí)是指采用合適的技術(shù)支持學(xué)習(xí)者解決學(xué)習(xí)問(wèn)題的能力，其目的在于改善學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)績(jī)效。宏觀和微觀的技術(shù)賦能學(xué)習(xí)定義，都體現(xiàn)了建構(gòu)主義的思想，即以學(xué)生為中心，通過(guò)技術(shù)本身具有的能量影響學(xué)生的學(xué)習(xí)，實(shí)質(zhì)是教育領(lǐng)域應(yīng)用從“技術(shù)為導(dǎo)向”向“以學(xué)生為導(dǎo)向”進(jìn)行轉(zhuǎn)變，技術(shù)與學(xué)習(xí)共同構(gòu)成一個(gè)整體，促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展。

二、技術(shù)賦能學(xué)習(xí)的應(yīng)用

數(shù)字時(shí)代的主要技術(shù)，大致可分為五類：即物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)為主的三維計(jì)算技術(shù)以及人工智能技術(shù)。這五類技術(shù)在教育領(lǐng)域的賦能如下：

（一）物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了教育互連

物聯(lián)網(wǎng)是指借助各種信息傳感設(shè)備，如射頻技術(shù)、傳感器和全球定位系統(tǒng)，按照約定的協(xié)議實(shí)現(xiàn)任何物品與互聯(lián)網(wǎng)的連接，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物信息的實(shí)時(shí)交換與通信，進(jìn)而構(gòu)建人對(duì)物的識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控和管理的智慧化、泛在化網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)具有連通性、技術(shù)性、智能性和嵌入性四個(gè)特點(diǎn)。

依據(jù)其特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用，主要表現(xiàn)為三個(gè)方面：

1. 物聯(lián)網(wǎng)支持教育管理

物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⑿@的各個(gè)物理對(duì)象進(jìn)行互通互聯(lián)，通過(guò)全面感知校園環(huán)境收集數(shù)據(jù)信息，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并分析原因，實(shí)時(shí)對(duì)物體進(jìn)行控制，并反饋相關(guān)信息，使校園環(huán)境可視化，促進(jìn)校園管理的科學(xué)化、人性化和智能化，為學(xué)生提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)環(huán)境。例如校園一卡通系統(tǒng)將學(xué)籍信息、交通出行系統(tǒng)、生活消費(fèi)系統(tǒng)和圖書(shū)借閱系統(tǒng)聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)了一卡多用，既方便了師生使用，又便于管理員處理系統(tǒng)信息。

2. 物聯(lián)網(wǎng)提升了教育質(zhì)量

一方面，物聯(lián)網(wǎng)可以將書(shū)本上的知識(shí)與實(shí)際相聯(lián)系，便于學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)，提高了學(xué)習(xí)效率。例如無(wú)錫市南豐小學(xué)開(kāi)展的鴿蛋孵化實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生掌握了生物進(jìn)化知識(shí)。該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將鴿蛋孵化的保溫箱與網(wǎng)絡(luò)連通在一起，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以監(jiān)控鴿蛋孵化的全過(guò)程，并對(duì)溫控設(shè)備和攝像設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，隨時(shí)修正孵化環(huán)境，記錄實(shí)時(shí)的影像資料;另一方面，物聯(lián)網(wǎng)可以幫助教師實(shí)現(xiàn)課堂測(cè)評(píng)，便于教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)漏缺，及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性的輔導(dǎo)，改進(jìn)教學(xué)策略。例如無(wú)線交互終端可以構(gòu)建課堂交互系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

3. 物聯(lián)網(wǎng)延展了學(xué)習(xí)寬度

物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)資源的共享，使信息互通、系統(tǒng)共連，學(xué)生可以隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)。例如物聯(lián)圖書(shū)館服務(wù)將圖書(shū)信息進(jìn)行互聯(lián)，讀者可以方便地獲取圖書(shū)信息、定位圖書(shū)，實(shí)現(xiàn)跨校借閱圖書(shū)、知識(shí)庫(kù)共享，擴(kuò)大了知識(shí)的傳輸面。

（二）云計(jì)算技術(shù)提供了教育云服務(wù)

云計(jì)算最早是由美國(guó)的Ramnath Chellappa教授提出的，而后隨著該技術(shù)的發(fā)展，各類專家提出了云計(jì)算的相關(guān)定義?，F(xiàn)階段，學(xué)界普遍認(rèn)同智慧詞典中給出的定義：“云計(jì)算是一種超大規(guī)模、虛擬化、易擴(kuò)展、按需提供、低成本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)交付和使用模式”。

云計(jì)算技術(shù)在教育領(lǐng)域提供教育云服務(wù)，主要表現(xiàn)為數(shù)字資源的存儲(chǔ)、共享和平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。云服務(wù)提供海量的教學(xué)資源與平臺(tái)，一方面可以滿足“教”與“學(xué)”的需求，便于師生實(shí)現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)等，提高了教育質(zhì)量;另一方面由于云服務(wù)強(qiáng)大的計(jì)算能力和巨大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，平臺(tái)和資源的開(kāi)發(fā)可以同時(shí)在云端進(jìn)行，大幅節(jié)約了時(shí)間成本，便于維護(hù)，減少了教育成本。

目前，很多地區(qū)都利用了云計(jì)算技術(shù)提供教育云服務(wù)，例如佛山市教育局通過(guò)微軟教育云應(yīng)用為學(xué)生提供郵箱服務(wù)、Office Web Apps、網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)、即時(shí)通信，并能實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)、多操作系統(tǒng)、多瀏覽器和多設(shè)備的無(wú)縫使用，有效地促進(jìn)了教育的信息化發(fā)展。

（三）大數(shù)據(jù)技術(shù)推動(dòng)了精準(zhǔn)教育

大數(shù)據(jù)源于2004年谷歌公司提出的Map Reduce模型，是指難以用“常規(guī)的軟件工具在容許的時(shí)間內(nèi)對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，以及海量數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、管理、分析、挖掘與運(yùn)用的全新技術(shù)體系”。大數(shù)據(jù)具有4V特性，即數(shù)據(jù)體量大（Volume）、類型多（Variety）、速度快（Velocity）和價(jià)值密度低（Value）。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育領(lǐng)域主要表現(xiàn)為學(xué)習(xí)分析技術(shù)和教育數(shù)據(jù)挖掘兩個(gè)方面。學(xué)習(xí)分析技術(shù)是指對(duì)教育大數(shù)據(jù)進(jìn)行建模、處理和分析，從而為學(xué)習(xí)提供支持，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的相關(guān)問(wèn)題以及預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)的發(fā)展趨勢(shì)，從而增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)學(xué)習(xí);教育數(shù)據(jù)挖掘是指運(yùn)用相關(guān)技術(shù)和方法，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理，探究數(shù)據(jù)隱含的價(jià)值，從而為教育提供支持，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)。前者強(qiáng)調(diào)的是分析數(shù)據(jù)，后者則側(cè)重挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值，其典型應(yīng)用如Masteryconnect，它從教師的日常工作出發(fā)，提供了數(shù)據(jù)的采集、分析、呈現(xiàn)，以及基于數(shù)據(jù)的協(xié)作支持，教師可以在其支持下采集各種教學(xué)數(shù)據(jù)，包括課堂觀察數(shù)據(jù)和在線測(cè)試數(shù)據(jù)等，在采集數(shù)據(jù)后，Masteryconnect能夠進(jìn)行自動(dòng)化分析和可視化呈現(xiàn)，方便教師及時(shí)地發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問(wèn)題，并采取應(yīng)對(duì)措施。

（四）虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)為主的三維計(jì)算技術(shù)創(chuàng)建了虛擬教育場(chǎng)景

三維計(jì)算技術(shù)是指一種可以讓學(xué)習(xí)者大腦產(chǎn)生“幻覺(jué)”的技術(shù)，主要包括虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，其通過(guò)生成具有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多重感官刺激、可進(jìn)行交互的逼真場(chǎng)景，讓用戶身臨其境。三維計(jì)算技術(shù)具有沉浸性、想象性、交互性和泛在性等特點(diǎn)。

基于三維計(jì)算技術(shù)的特性，其在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，主要表現(xiàn)為知識(shí)教育、技能訓(xùn)練及學(xué)習(xí)活動(dòng)效能支持三個(gè)方面。首先是知識(shí)教育方面，三維計(jì)算技術(shù)將書(shū)本知識(shí)通過(guò)虛擬場(chǎng)景展示出來(lái)，加深了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，促進(jìn)了學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的理解，從而快速、高效地掌握了知識(shí)點(diǎn)。例如國(guó)外學(xué)者Cai、Chiang等利用AR和Kinect設(shè)備，制作了體感教學(xué)軟件，將磁場(chǎng)進(jìn)行了可視化，并可以由學(xué)習(xí)者通過(guò)手勢(shì)與磁場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的自然交互，幫助學(xué)生掌握了初中物理“磁場(chǎng)與磁感線”的知識(shí)內(nèi)容;其次是技能訓(xùn)練方面，三維計(jì)算技術(shù)通過(guò)虛擬空間打造了訓(xùn)練基地，人與場(chǎng)景進(jìn)行了交互，人們可以進(jìn)行模擬訓(xùn)練，從而增強(qiáng)了相關(guān)技能。例如佛羅里達(dá)大學(xué)的喬浩川（Joon Hao Chuah）等研究者開(kāi)發(fā)了用于訓(xùn)練臨床溝通能力的MR系統(tǒng)，使學(xué)習(xí)者可以在MR環(huán)境中與虛擬兒童病患進(jìn)行模擬對(duì)話，用以檢查兒童的發(fā)育狀態(tài)，訓(xùn)練醫(yī)學(xué)生的臨床技能;最后是學(xué)習(xí)活動(dòng)效能的支持。三維計(jì)算技術(shù)的泛在性特點(diǎn)，讓學(xué)習(xí)變得更靈活，它能夠構(gòu)建學(xué)習(xí)社區(qū)，方便學(xué)習(xí)者的交流，促進(jìn)了學(xué)習(xí)活動(dòng)的展開(kāi)。例如英國(guó)埃塞克斯大學(xué)的卡拉漢（Victor Callaghan）等研究者力圖創(chuàng)建一個(gè)“MR在線學(xué)習(xí)環(huán)境”，該系統(tǒng)將參加在線課程的師生生成虛擬對(duì)象，并集成在同一個(gè)MR空間中，學(xué)習(xí)者借助MR眼鏡、高清顯示器和空間音頻，能夠看到其他的虛擬對(duì)象，并進(jìn)行交流，從而實(shí)現(xiàn)了不同空間師生、生生的實(shí)時(shí)互動(dòng)。

總之，三維計(jì)算技術(shù)通過(guò)創(chuàng)建虛擬教育場(chǎng)景，為學(xué)習(xí)提供了支持，促進(jìn)了學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的理解、技能的訓(xùn)練，以及學(xué)習(xí)活動(dòng)的展開(kāi)。

（五）人工智能技術(shù)推動(dòng)智能教育

“人工智能”一詞起源于1956年的美國(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院會(huì)議，是指通過(guò)程序使計(jì)算機(jī)進(jìn)行思維推理，使其具備一定的環(huán)境適應(yīng)、自動(dòng)學(xué)習(xí)和自動(dòng)決策等類似于人類大腦的高級(jí)智能。

人工智能主要包括三個(gè)發(fā)展階段，即計(jì)算智能、感知智能和認(rèn)知智能，其在教育領(lǐng)域方面的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在支持學(xué)習(xí)和促進(jìn)教育管理兩個(gè)方面，推動(dòng)了智能教育的發(fā)展。在學(xué)習(xí)方面，人工智能的支持主要有智能導(dǎo)師系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)評(píng)系統(tǒng)、教育游戲和教育機(jī)器人等應(yīng)用形態(tài)，教師可以通過(guò)人工智能技術(shù)了解學(xué)生的特性，改變教學(xué)策略，激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，從而為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了支持，并有助于學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)。例如日本東京理科大學(xué)的“Saya教師”項(xiàng)目，這是一個(gè)教學(xué)輔助機(jī)器人，能夠幫助教師解決重復(fù)性工作的問(wèn)題，以便教師能夠?qū)⒏嗟木τ糜趧?chuàng)新學(xué)習(xí)方面。在管理方面，人工智能主要包括智能管理系統(tǒng)、教育數(shù)據(jù)的挖掘、智能化分析與數(shù)據(jù)可視化等。學(xué)校通過(guò)人工智能技術(shù)分析大量的數(shù)據(jù)，能夠獲取有用的信息，有助于制訂出高效、科學(xué)和可行的教育計(jì)劃，為教育決策提供了支持，能夠?qū)嵭杏行У慕逃芾?。例如阿?lián)酋教育部推出了先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，為教育管理提供了支持。

三、技術(shù)賦能學(xué)習(xí)的未來(lái)趨勢(shì)

從技術(shù)賦能的具體應(yīng)用中可以感知，技術(shù)賦予了教育能量。在學(xué)習(xí)上，技術(shù)賦予了學(xué)習(xí)新能量，使學(xué)習(xí)更加多元化、高效化，各種學(xué)習(xí)形態(tài)在技術(shù)的支撐下開(kāi)始迸發(fā)，為學(xué)生提供了個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑;在教學(xué)方面，技術(shù)賦予了教學(xué)新形態(tài)，以學(xué)定教，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)教學(xué);在管理方面，技術(shù)賦予了管理新發(fā)展，相關(guān)人員通過(guò)分析數(shù)據(jù)、互聯(lián)管理系統(tǒng)等創(chuàng)造了新環(huán)境，提供了更加科學(xué)、高效和人性化的管理方式。技術(shù)賦能學(xué)習(xí)，賦予了學(xué)習(xí)新能量、教學(xué)新形態(tài)、管理新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)從身作為工具支持學(xué)習(xí)到技術(shù)能量影響學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。

如今，技術(shù)也被賦予了一種全新的角色——教育者。教師不僅可以利用技術(shù)進(jìn)行教育，還可以創(chuàng)造出一個(gè)全新的教育者，一個(gè)具有思想、行動(dòng)力和主動(dòng)性的教育者，即進(jìn)入了技術(shù)賦能學(xué)習(xí)的新階段——技術(shù)智慧。技術(shù)智慧是技術(shù)賦能的進(jìn)一步發(fā)展，其本質(zhì)是技術(shù)占有智慧，并獲得智慧的過(guò)程。技術(shù)智慧強(qiáng)調(diào)兩個(gè)重點(diǎn)，一是技術(shù)的發(fā)展具有智慧，技術(shù)是由人創(chuàng)造的，但在某些程度上，技術(shù)“超越”了人的智慧。例如阿爾法狗對(duì)戰(zhàn)柯潔，柯潔戰(zhàn)敗，阿爾法狗機(jī)器強(qiáng)大、精準(zhǔn)的算法能力，是人類無(wú)法匹敵的，但技術(shù)的超越是無(wú)法決定社會(huì)的，這種技術(shù)的智慧在人的可控范圍之內(nèi);二是技術(shù)的智慧成為主體，在教育領(lǐng)域，技術(shù)可以充當(dāng)一個(gè)教育者的角色，學(xué)習(xí)者在技術(shù)的指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)，技術(shù)甚至可以支配教育。例如美國(guó)奇點(diǎn)大學(xué)校長(zhǎng)雷·庫(kù)茲韋爾提出，到2030年，納米機(jī)器人技術(shù)，能夠通過(guò)毛細(xì)血管以無(wú)害的方式進(jìn)入人的大腦，將人的大腦皮層與計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)而改變?nèi)祟惔竽X的運(yùn)算能力。奇點(diǎn)大學(xué)強(qiáng)調(diào)了科技的力量，指出這是一個(gè)指數(shù)型增長(zhǎng)的時(shí)代，技術(shù)的高速發(fā)展，導(dǎo)致新型組織的產(chǎn)生，變革行業(yè)的發(fā)展。奇點(diǎn)大學(xué)的這種理念從側(cè)面反映了技術(shù)智慧，技術(shù)通過(guò)其本身具有的智慧創(chuàng)造了新發(fā)展。

在未來(lái)，學(xué)習(xí)可能存在這樣一種形態(tài)，學(xué)生在日常使用技術(shù)的過(guò)程中，通過(guò)感知技術(shù)的智慧發(fā)現(xiàn)知識(shí)漏洞，產(chǎn)生問(wèn)題，從而主動(dòng)地補(bǔ)充知識(shí)，尋求解決方案?？偠灾?，技術(shù)賦能發(fā)展是技術(shù)智慧，技術(shù)智慧變革了教育，技術(shù)不僅促進(jìn)了教育的發(fā)展，還可以承擔(dān)教育的角色，引發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、創(chuàng)造性發(fā)展。

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