教育信息化1.0與2.0時(shí)代高等教育教學(xué)要素典型特征對(duì)比分析

岳麗娜 聶懷勇

(1華北理工大學(xué)，河北 唐山 063210；2華北理工大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院,河北 唐山 063210)

一、引言

21世紀(jì)，我國逐步加快教育信息化的發(fā)展步伐，陸續(xù)實(shí)施了中國網(wǎng)上教育平臺(tái)建設(shè)、數(shù)字校園建設(shè)、精品課程、慕課等教育資源開發(fā)等項(xiàng)目[1]。

近幾年，以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、智能終端、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等為代表的新興技術(shù)呈現(xiàn)爆炸式發(fā)展，并以前所未有的速度改變著高等教育信息化的發(fā)展進(jìn)程[2]。2018年4月，教育部出臺(tái)了《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，我國教育信息化建設(shè)進(jìn)入轉(zhuǎn)段升級(jí)的重要時(shí)期。當(dāng)前，教育信息化2.0的理念和新興技術(shù)正推動(dòng)著我國高等教育領(lǐng)域的全方面變革，觸發(fā)了我國高等教育教學(xué)要素特征的深層次變化，高校教師、高等院校以及教育行政管理部門都面臨著如何應(yīng)對(duì)教學(xué)要素特征的變化、如何在新的教學(xué)樣態(tài)中有效開展教學(xué)活動(dòng)的現(xiàn)實(shí)問題。厘清教育信息化2.0時(shí)代背景下高等教育教學(xué)要素的新特征將有利于幫助教師適應(yīng)教育信息化2.0時(shí)代的高等教育教學(xué)樣態(tài)，使其在新的教育教學(xué)環(huán)境下游刃有余地開展教育教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)，也有利于高等院校及高等教育行政管理部門有的放矢地制定相應(yīng)政策，進(jìn)而促進(jìn)高等教育現(xiàn)代化的發(fā)展。

因此，本文通過搜集、篩選教育信息化1.0、2.0、智慧教育、智能教育、大數(shù)據(jù)、人工智能等相關(guān)文獻(xiàn)資料，采用文獻(xiàn)分析法和對(duì)比分析法，對(duì)教育信息化1.0與教育信息化2.0時(shí)代背景下高等教育教學(xué)要素的特征進(jìn)行對(duì)比分析，旨在通過對(duì)比分析，幫助高校教師及高等教育領(lǐng)域從業(yè)人員了解教育信息化2.0時(shí)代高等教育教學(xué)要素的新樣態(tài)，有效開展高等教育工作。

二、教學(xué)要素構(gòu)成

教學(xué)要素是構(gòu)成教學(xué)活動(dòng)的基本要素，我國研究人員從不同的角度對(duì)教學(xué)要素的構(gòu)成進(jìn)行了大量研究，形成了“三要素說”“四要素說”“五要素說”“六要素說”“七要素說”“要素層次論”“教學(xué)結(jié)構(gòu)論”等觀點(diǎn)[3]。

本研究在分析梳理上述教學(xué)要素構(gòu)成理論的基礎(chǔ)上，主要以李如密等的多維要素分析方法為參考[4]，并結(jié)合有關(guān)教學(xué)要素對(duì)比分析的研究成果，對(duì)李如密等的多維要素分析方法中包含的要素進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，最終確定從人才培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)資源、教學(xué)工具、師生角色、教學(xué)模式、教學(xué)評(píng)價(jià)等維度對(duì)教育信息化1.0與2.0時(shí)代教學(xué)要素特征進(jìn)行對(duì)比分析。

三、教育信息化1.0與2.0時(shí)代高等教育教學(xué)要素典型特征對(duì)比分析

目前，研究人員普遍將我國教育信息化的發(fā)展歷程劃分為教育信息化1.0和教育信息化2.0兩個(gè)階段，20世紀(jì)末至2018年教育部頒布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》之前的教育信息化建設(shè)階段稱為1.0時(shí)代，《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》頒布后，我國教育信息化即進(jìn)行2.0時(shí)代。1.0時(shí)代教育信息化建設(shè)的重心在于硬件設(shè)施的均衡配置、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在教育教學(xué)及管理過程中的簡單融合與應(yīng)用[5]，2.0時(shí)代教育信息化的建設(shè)重心轉(zhuǎn)為人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合與創(chuàng)新發(fā)展。

(一)人才培養(yǎng)目標(biāo)

人才培養(yǎng)目標(biāo)具有較強(qiáng)的時(shí)代性，高等教育作為人才培養(yǎng)的重要階段，其人才培養(yǎng)目標(biāo)與時(shí)代發(fā)展和社會(huì)的需求緊密接軌。在教育信息化1.0時(shí)代，高等教育注重學(xué)生專業(yè)知識(shí)、技能的學(xué)習(xí)和掌握，并逐步重視對(duì)學(xué)生信息素養(yǎng)及信息技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

進(jìn)入信息化2.0時(shí)代，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)迅速滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，社會(huì)環(huán)境正朝著更加智能化的信息生態(tài)環(huán)境發(fā)展，社會(huì)化分工不斷深化。與此同時(shí)，我國正積極推進(jìn)和實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略，在建設(shè)創(chuàng)新型國家的進(jìn)程中，創(chuàng)新型人才是最寶貴的資源。因此，信息化2.0時(shí)代，培養(yǎng)適應(yīng)智能化信息生態(tài)環(huán)境、具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的智慧型人才成為高等教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

(二)教學(xué)環(huán)境

教學(xué)環(huán)境是教學(xué)活動(dòng)發(fā)生的載體與支撐，作為1.0時(shí)代，計(jì)算機(jī)、投影儀、電子白板、功放、音箱等設(shè)備進(jìn)入以黑板、粉筆為代表的傳統(tǒng)教室，多媒體教室成為開展教學(xué)活動(dòng)的主要場所，多媒體教室的出現(xiàn)使得教室的功能得以拓展，知識(shí)傳播的速度有了較大的提高，視頻、音頻、動(dòng)畫等知識(shí)呈現(xiàn)方式得到普遍應(yīng)用，此外，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)陸續(xù)出現(xiàn)，使得教學(xué)活動(dòng)的開展突破了的時(shí)間和地點(diǎn)限制。

表1 教育信息化1.0與2.0環(huán)境下高等教育教學(xué)要素典型特征對(duì)比分析表

教育信息化2.0時(shí)代，大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、情境感知等技術(shù)為教學(xué)環(huán)境的再次創(chuàng)新提供了有利的技術(shù)支撐，教學(xué)環(huán)境呈現(xiàn)出全新的形態(tài)，主要表現(xiàn)在：第一，教學(xué)環(huán)境更加開放，教學(xué)空間更大程度的拓展，以教室為中心的教學(xué)空間格局逐漸消解，教學(xué)環(huán)境成為虛實(shí)交融的復(fù)合教學(xué)空間，既包括超越時(shí)空限制的虛擬教學(xué)空間，也包括真實(shí)的實(shí)體教學(xué)空間，虛實(shí)教學(xué)空間有機(jī)無縫銜接，共同構(gòu)成虛實(shí)交融的教學(xué)環(huán)境；第二，教學(xué)環(huán)境更加智能，在物理教學(xué)空間的設(shè)計(jì)上，空間的溫度、濕度、亮度可以根據(jù)師生的身體、心理需求進(jìn)行個(gè)性化定制[6]；虛實(shí)教學(xué)環(huán)境將越來越多地采用人臉識(shí)別、情感計(jì)算、多模態(tài)融合、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，識(shí)別師生特征和規(guī)律，并對(duì)師生行為進(jìn)行預(yù)測(cè)和干預(yù)，支持精準(zhǔn)教學(xué)由低階向高階推進(jìn)[7]。第三，教師與人工智能教師協(xié)同共存，人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步將使人工智能教師出現(xiàn)在教學(xué)活動(dòng)中，教師不再是課堂的唯一主講人，人工智能教師將協(xié)助教師進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，它能夠模擬人類教師實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的個(gè)性化、智能化教學(xué)。

(三)教學(xué)資源

教學(xué)資源是指能夠支持教學(xué)活動(dòng)的物化、顯性的承載教學(xué)信息的教學(xué)素材，如教材、試題、圖片等。教育信息化1.0時(shí)代，數(shù)字化教學(xué)資源逐步替代書、本、試卷、掛圖等紙質(zhì)教學(xué)資源，成為教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)用的主流資源，動(dòng)畫、視頻、音頻、電子書、試題庫以及精品課程、精品開放課程、金課等數(shù)字化教學(xué)資源的數(shù)量繁多。

進(jìn)入教育信息化2.0時(shí)代，人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)在教育教學(xué)中不斷應(yīng)用催生出形態(tài)多樣的智慧型教學(xué)資源。智慧型教育資源更具個(gè)性化、精準(zhǔn)性、情景化等特征，如基于VR/AR的圖書以生動(dòng)、多維的立體形式展示知識(shí)內(nèi)容，為學(xué)生帶來身臨其境的浸入式課程學(xué)習(xí)體驗(yàn)[8]。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步及其在教育教學(xué)中融合程度的加大，具有富媒體性、強(qiáng)交互性，突出個(gè)性化、靈活自適應(yīng)性的智能教學(xué)資源將逐步成為主流。

(四)教學(xué)工具

教學(xué)工具是指教師在教學(xué)過程中用于呈現(xiàn)、傳遞教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)效果的軟硬件工具。如傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下的黑板、粉筆、模型等。在教育信息化1.0時(shí)代，計(jì)算機(jī)、投影儀、電子白板、多媒體等設(shè)備成為教師在教學(xué)過程中呈現(xiàn)和傳遞教學(xué)內(nèi)容的主要硬件工具。軟件工具主要有離線或在線的教學(xué)軟件、教學(xué)平臺(tái)等。1.0時(shí)代的教學(xué)軟件和教學(xué)平臺(tái)通常具備課程PPT、講義、教學(xué)視頻、習(xí)題、答疑等功能模塊。學(xué)生對(duì)課程活動(dòng)的參與度、專注度，對(duì)課程內(nèi)容的理解度主要依靠教師在課堂中上觀察學(xué)生的反應(yīng)或檢查學(xué)生在教學(xué)平臺(tái)上對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的完成情況來判斷，并依據(jù)自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整教學(xué)活動(dòng)。

進(jìn)入教育信息化2.0時(shí)代，全息攝像機(jī)、眼動(dòng)儀等感知設(shè)備以及數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)分析等技術(shù)正逐漸深入地滲透到教學(xué)過程中。感知設(shè)備可采集學(xué)生的生物信息，如表情、動(dòng)作和聲音等，通過科學(xué)的分析技術(shù)來評(píng)估學(xué)生的參與度、注意力以及對(duì)知識(shí)的領(lǐng)悟度，并提出合理化建議和改進(jìn)措施，教師可依據(jù)分評(píng)估結(jié)果和建議，開展更加高效的教學(xué)活動(dòng)[5]。

與教學(xué)信息化1.0時(shí)代相比較，2.0時(shí)代的教學(xué)平臺(tái)更加智能，具備全面跟蹤學(xué)習(xí)行為、整理分析行為數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)發(fā)展，輔助教師監(jiān)控、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)進(jìn)度、制定個(gè)性化的學(xué)習(xí)方案、推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源等功能。

人工智能教師將成為教師的助教，幫助教師完成常見問題解答、作業(yè)批改等重復(fù)性任務(wù)，并通過對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程相關(guān)數(shù)據(jù)的收集和分析，幫助教師精準(zhǔn)了解每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的個(gè)性化管理、設(shè)計(jì)精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)方案與學(xué)習(xí)輔導(dǎo)。

(五)師生角色

教師和學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主要參與者，所謂師生角色即教師和學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)過程中充當(dāng)?shù)慕巧桶l(fā)揮的作用。隨著技術(shù)的進(jìn)步、人才培養(yǎng)目標(biāo)的轉(zhuǎn)變以及教學(xué)環(huán)境等的變化，師生角色也相應(yīng)發(fā)生著轉(zhuǎn)變。教育信息化1.0時(shí)代，計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)使得知識(shí)的傳播速度大大加快，學(xué)生獲取知識(shí)信息的渠道逐漸增多，教師不再是學(xué)生知識(shí)的唯一來源，師生角色由傳統(tǒng)教學(xué)中“以教師為主體，學(xué)生為客體”逐漸轉(zhuǎn)向“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”。教師不再是知識(shí)的權(quán)威者，而是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，學(xué)生也不再是知識(shí)的被動(dòng)接受者，而是學(xué)習(xí)活動(dòng)的積極參與者[9]。教育信息化2.0時(shí)代，師生角色在堅(jiān)持“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的基礎(chǔ)上不斷深化和豐富。教師知識(shí)講授者的角色更加弱化，角色種類更加多元化。教師角色從教學(xué)者、引導(dǎo)者豐富為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的服務(wù)者，師生之間、生生之間、人機(jī)之間互動(dòng)交流的組織者，沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)的創(chuàng)建者，學(xué)生高階思維能力、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的促進(jìn)者。學(xué)生在教與學(xué)過程中的主體地位更加突出，學(xué)生獲得教學(xué)服務(wù)、資源等更加凸顯個(gè)性化、精準(zhǔn)化。學(xué)生也將成為知識(shí)的悟?qū)W者、互動(dòng)交流的活躍者、技術(shù)的創(chuàng)新者。

(六)教學(xué)模式

教學(xué)模式可以理解為較為穩(wěn)定的教學(xué)活動(dòng)范式。信息技術(shù)融入教育教學(xué)活動(dòng)以前，教師在課堂教學(xué)中主要采用“傳遞—接受式”(即“講授式”)教學(xué)模式，同時(shí)以“自學(xué)—指導(dǎo)式”“討論式”等教學(xué)模式為輔，學(xué)生學(xué)習(xí)與接受知識(shí)是被動(dòng)機(jī)械的。教育信息化1.0時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)、多媒體技術(shù)逐步融入教學(xué)活動(dòng)中，信息化教學(xué)模式不斷出現(xiàn)，如“WebQuest(網(wǎng)絡(luò)探究學(xué)習(xí))”“情境—探究式”、“基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作學(xué)習(xí)”等教學(xué)模式。隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步以及移動(dòng)終端設(shè)備(如智能手機(jī))的普遍應(yīng)用，“移動(dòng)學(xué)習(xí)”“翻轉(zhuǎn)課堂”等教學(xué)模式逐漸被應(yīng)于教學(xué)活動(dòng)中，教學(xué)模式逐步朝著主動(dòng)式、互動(dòng)式、啟發(fā)式、開放型的方向發(fā)展。教育信息化2.0時(shí)代，教學(xué)環(huán)境、教學(xué)工具、教學(xué)資源等要素被人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)賦予了新的能力，促進(jìn)了信息化教學(xué)模式的進(jìn)一步創(chuàng)新，教學(xué)模式更加多元、靈活。如：個(gè)性化精準(zhǔn)教學(xué)模式、機(jī)器人教師與教師協(xié)同作用的“雙師型”教學(xué)模式、基于虛擬實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)探究教學(xué)模式、整合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的自然交互游戲式教學(xué)以及線下線上虛實(shí)融合的教學(xué)模式等。教育信息化2.0時(shí)代的教學(xué)模式具有個(gè)性化、精準(zhǔn)化、協(xié)同化、智慧化等特點(diǎn)，教學(xué)活動(dòng)由線下課堂逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上與線下、虛擬與現(xiàn)實(shí)自由切換的跨界教學(xué)活動(dòng)。

(七)教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)具有診斷、激勵(lì)和調(diào)節(jié)的重要作用。傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)主要依賴教師對(duì)教學(xué)過程中學(xué)生的表情、反饋以及試卷測(cè)試的結(jié)果來判斷學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，并根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)調(diào)整教學(xué)活動(dòng)，俗稱“經(jīng)驗(yàn)型”評(píng)價(jià)。教育信息化1.0時(shí)代，具備學(xué)習(xí)行為記錄功能的教學(xué)軟件、教學(xué)平臺(tái)逐漸應(yīng)用于教學(xué)活動(dòng)中，教師可以依據(jù)教學(xué)軟件和平臺(tái)上記錄的學(xué)生學(xué)習(xí)行為較為客觀地分析、評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，但由于技術(shù)水平的限制，數(shù)據(jù)規(guī)模較小、對(duì)數(shù)據(jù)分析的智能性不足，仍以教師“經(jīng)驗(yàn)型”為評(píng)價(jià)主，因此，教育信息化1.0時(shí)代的教學(xué)評(píng)價(jià)以教師“經(jīng)驗(yàn)型”評(píng)價(jià)為主，以小規(guī)模數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)為輔。

進(jìn)入教育信息化2.0時(shí)代，大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)在教育中的應(yīng)用使得教學(xué)評(píng)價(jià)手段從依靠教師經(jīng)驗(yàn)判斷和小規(guī)模數(shù)據(jù)分析向以教育大數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行挖掘、分析的智慧性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變。教師及學(xué)生在線上或線下、虛擬或現(xiàn)實(shí)空間中的教學(xué)活動(dòng)均可以被記錄，通過數(shù)據(jù)挖掘和分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)更客觀地教學(xué)評(píng)價(jià)，并智慧化的提供建議，教師可以依據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果和建議改進(jìn)教學(xué)決策、優(yōu)化教學(xué)過程，學(xué)生則可通過數(shù)據(jù)分析的結(jié)果更直觀地了解自己的學(xué)習(xí)情況，并依據(jù)建議調(diào)整自己的學(xué)習(xí)策略[10]。對(duì)教學(xué)過程的數(shù)據(jù)化處理大大地拓展了教師對(duì)教學(xué)過程觀察的廣度和精準(zhǔn)度，教師能夠更精準(zhǔn)的掌握每一個(gè)學(xué)生的認(rèn)知特征和學(xué)習(xí)請(qǐng)況，有針對(duì)性的推薦學(xué)習(xí)內(nèi)容、提供教學(xué)服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)真正的因材施教。

隨著教育理念的發(fā)展以及新興技術(shù)在高等教育中融合應(yīng)用程度進(jìn)一步加大，高等教育教學(xué)要素的特征將不斷發(fā)生變化，關(guān)注教學(xué)要素的變化，與時(shí)俱進(jìn)地提升信息化教學(xué)能力，為未來教育做好充分的準(zhǔn)備，是每一個(gè)教育者應(yīng)當(dāng)具備的正確姿態(tài)。