教育裝備發(fā)展的趨勢

施建國 程莉莉

摘? 要 隨著人類社會進入智能化時代，“互聯(lián)網(wǎng)+”和人工智能正深刻改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活。教育裝備作為教育的重要組成部分，面臨巨大的機遇與挑戰(zhàn)?；诩夹g賦能教育教學創(chuàng)新的視角，闡述教育裝備將呈現(xiàn)的十大發(fā)展趨勢，以期為教育裝備建設和研究提供參考和借鑒。

關鍵詞 教育裝備;信息技術;深度學習;勞動教育;智能校園

中圖分類號：G48? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）11-0003-03

0? 引言

隨著人類社會加速從工業(yè)社會向智能時代邁進，“互聯(lián)網(wǎng)+”和人工智能正逐漸成為世界各國發(fā)展戰(zhàn)略的重心，推動生產(chǎn)生活方式發(fā)生深刻變革。作為人才培養(yǎng)的活動，教育也由此面臨社會發(fā)展和技術進步的雙重呼喚。從技術賦能教育教學創(chuàng)新的視角分析，教育裝備將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢。

1? 教育裝備發(fā)展的趨勢

1.1? 支撐課程實施，提高認知和動手能力的裝備

在新一輪課程改革中，課程多樣化、綜合化、生活化成為主要特征，啟發(fā)式、建構式學習被大力倡導，學生動手實踐和創(chuàng)新能力被高度關注。圍繞提升學生認知水平和動手能力，教育裝備面臨三個方面的創(chuàng)新。

一是信息技術融入實驗教學。傳統(tǒng)儀器設備與信息技術的融合成為教育裝備創(chuàng)新的重要方向。傳感器能夠將力、溫度、光、聲、化學等非電學量按照一定的規(guī)律轉換成電壓和電流等物理量，將許多“不可見”變成“可見”，從根本上改變了認知方式，提高了認知水平。

二是人工智能等新技術在教育領域的應用。圖像識別、語音識別、機器翻譯、人機交互等人工智能技術在教育教學領域的應用，讓教師從繁重的作業(yè)批改中解放出來，讓學生的學習、學業(yè)測評、個性化學習和教學反饋等更加智能化。

三是圍繞音體美的裝備創(chuàng)新。音樂是一種表現(xiàn)藝術，學生通過對音樂的學習，能夠充分展示自我。作為視覺藝術的美術則離不開具體的、可視的形象。在傳統(tǒng)的教學過程中，學生幾乎沒有自主學習的機會，容易存在膽怯心理，信息技術為學生提供了更為廣闊的表演和創(chuàng)造空間。

1.2? 支撐教學變革，提高課堂教學效率的裝備

教育部提出“課堂革命”號召，要求從以教為中心轉向以學為中心，創(chuàng)新教與學的方式，促進學生高級思維發(fā)展。圍繞課堂教學變革，教育裝備創(chuàng)新主要體現(xiàn)在四個方面。

一是智能教室的構建。智能教室包含新一代多媒體投影系統(tǒng)和基礎錄播系統(tǒng)。班級多媒體應該具有舒適的大屏投影、健康的視覺環(huán)境、簡單易用的操作方式、連接互聯(lián)網(wǎng)絡、完美的外觀造型等特點。課堂中的錄播系統(tǒng)應該具備自動記錄課堂教學過程、支持在線教研活動、實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡課堂、記錄微格教學過程的功能，同時要有適合普及的價格定位。

二是未來課堂的色彩設計和空間布置要能夠營造浸潤式學習的氛圍，具備良好的學習帶入性，總體上應呈現(xiàn)出情境化、跨學科、研究性教與學、社會資源整合等特點。

三是課堂裝備體現(xiàn)多樣性的組合，為教師和學生創(chuàng)設舒適、實用的教學活動空間，教室內(nèi)的溫度、自然采光和空氣質(zhì)量等都能滿足促進學生身心健康的需求。

四是移動終端設備的常態(tài)化應用，為課堂教學組織方式的轉變、師生互動和及時反饋的增強、學生認知水平的提升創(chuàng)設條件，為教師精準把握學情、實施因材施教提供技術支撐。

1.3? 支撐個性學習，促進潛能發(fā)展的裝備

教育現(xiàn)代化進程中，育人的思路在不斷變革：從工具主義目標轉變?yōu)橐匀藶楸?從升學教育、應試教育轉變?yōu)榕囵B(yǎng)合格公民、全球公民，實行生活教育;從學科中心、知識本位轉變?yōu)槟芰Ρ疚?從教什么、如何教轉變?yōu)閷W會學習、學會生存。順應教育變革的需要，教育裝備將面臨三個維度的創(chuàng)新。

一是應用信息技術裝備建立起學習者與社會的廣泛聯(lián)系，匯聚優(yōu)質(zhì)教育資源，供師生按需選擇使用。

二是應用技術裝備保障學生的選擇權，全面推進選課走班的個性化教學方式，服務學校的教學組織和管理形態(tài)的根本變革。

三是應用技術裝備支撐學有所長和學有興趣的學生開展研究性和探究性學習，促進潛能發(fā)展。例如，上海市市西中學為滿足學生個性化發(fā)展需求，裝備互聯(lián)網(wǎng)實驗室和人工智能實驗室等，且根據(jù)學生需求變化與技術創(chuàng)新兩個維度不斷地更新實驗室的名稱和內(nèi)容。

1.4? 支撐深度學習，基于問題探究的裝備

新時代的教育改革要基于對具身認知、建構主義等認知和學習理論的深刻理解，引導學生開展基于興趣導向的學習、基于現(xiàn)象的學習、基于個性特長的學習和基于問題探究的學習，在實踐中應用知識，從而更好地認識世界，更好地適應未來社會。新一代信息技術裝備可以精準獲取感知數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析為學生開辟新的認知新維度;同時可以縮小宏觀、放大微觀，實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實，改變認知方式，讓學習者通過分層認知實現(xiàn)深度學習，形成有序組織的知識獲得，并隨時通過知識遷移解決新的問題。例如，法拉第電磁感應定律是比較抽象的概念，采用傳統(tǒng)的教學方法，學生很難掌握;通過應用電磁傳感器獲取數(shù)據(jù)、改變認知方式，學生就能比較容易地突破這一難點問題。

1.5? 支撐創(chuàng)客學習，實現(xiàn)知識創(chuàng)新的裝備

創(chuàng)客教育與STEAM教育具有一定的共性，都是讓學生面對真實情境中的問題，通過科學探究、工程設計、數(shù)學方法和技術制作的有機統(tǒng)一，讓學生用積極主動的行為來感受知識的發(fā)生過程，從而增強對知識的理解。同時，通過跨學科對話、互動與融合，使不同學科的知識由分散、封閉、單一走向融合、開放、多元，改變單純的以學科邏輯組織課堂教學的做法，強調(diào)學習者基于現(xiàn)象、基于經(jīng)驗和生活打破學科界限，以真實問題為核心進行課程重構，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。圍繞創(chuàng)客教育和STEAM教育，教育裝備創(chuàng)新主要體現(xiàn)在創(chuàng)意編程、創(chuàng)意電路、創(chuàng)意模型（3D打?。?、人工智能（開源硬件）這四個方面。這類教育裝備的構建要定位成活動型、生成型，突出真實問題的解決和問題設計的開放性，遵循學生的認知規(guī)律、學習特點，使學生在實踐中學習和在活動中學習。

1.6? 支撐專業(yè)發(fā)展，賦能教師成長的裝備

信息技術應用能力是新時代高素質(zhì)教師的核心素養(yǎng)。新時代技術裝備賦能教師專業(yè)成長具有豐富的內(nèi)容，突出表現(xiàn)為：

一是應用信息技術裝備構建網(wǎng)絡研修共同體，通過網(wǎng)絡空間獲取優(yōu)質(zhì)教育資源，傳播教學經(jīng)驗，從個體優(yōu)秀走向群體智慧;

二是應用錄播教室，積累教學資源，進行自診式的教學反思和開展網(wǎng)絡教研活動;

三是應用信息技術參與建設“三個課堂”（專遞課堂、名師課堂、名校課堂），促進優(yōu)質(zhì)教育資源廣泛傳播，推動教育均衡;

四是組織設計與應用學科教室、實驗室建設，創(chuàng)新教學活動空間;

五是基于技術開展教學設計，自制教具，實現(xiàn)技術與教育教學的深度融合。

1.7? 支撐勞動教育，服務勞動綜合育人的裝備

勞動教育給教育裝備提出一個全新的課題，將成為教育裝備的新增長點。教育裝備支撐勞動教育可以從三個方面發(fā)揮作用。

一是圍繞思想認識、情感態(tài)度、能力習慣三個方面構建勞動教育情境，通過教育讓學生感悟勞動不分貴賤，培養(yǎng)勤儉、奮斗、創(chuàng)新、奉獻的勞動精神。

二是為勞動教育課程提升與實施提供合適的勞動教育載體和工具裝備。

三是應用技術裝備開展勞動教育評價，把學生勞動素養(yǎng)作為衡量學生全面發(fā)展的基本內(nèi)容，讓學校與教育管理部門將評價結果在評優(yōu)、升學、就業(yè)中應用。

1.8? 支撐智能校園，探索“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的裝備

智能校園是新時代學校發(fā)展的新形態(tài)。圍繞智能校園建設，教育裝備發(fā)展主要體現(xiàn)在五個方面。

一是基礎環(huán)境裝備，提供教育教學信息化的硬件物理條件，主要包含校園網(wǎng)絡環(huán)境、數(shù)字終端、班級多媒體、校園環(huán)境感知設備、網(wǎng)絡與數(shù)字中心等。

二是數(shù)字教學資源。技術裝備要能夠滿足區(qū)域和學校對上級優(yōu)質(zhì)資源引入、本地特色資源匯聚、第三方應用資源接入的需求，實現(xiàn)各級各類資源平臺的融通共享。同時，利用知識圖譜和用戶畫像，逐步構建資源審核與資源評價的科學流程和機制，初步實現(xiàn)“資源找人”。

三是關鍵應用。學校特色構建主要體現(xiàn)在學科教學的特色化，技術裝備應用于學科教學創(chuàng)新的實踐路徑將是應用技術改變認知方式、提高學生學習的內(nèi)生動力等。

四是師生信息素養(yǎng)。構建有效的信息技術裝備，支撐師生培育對信息技術的情感，學習掌握信息技術的基礎知識與基本技能，應用信息技術創(chuàng)新教育教學活動方式和遵守技術的倫理。

五是政策機制。廣義上講，政策與制度建設是智能校園建設的重要組成部分，優(yōu)良的裝備與恰當?shù)沫h(huán)境賦能教育教學創(chuàng)新需要評價導向與制度激勵。隨著技術的發(fā)展和應用實踐，智能校園裝備將重點圍繞“學校大腦（數(shù)據(jù)中心）+云+端+資源”的智能校園基本架構展開建設。

1.9? 支撐精準教學，基于數(shù)據(jù)驅動的裝備

智能時代，要求學校能夠實時、動態(tài)采集和挖掘學校管理、教師教學、學生學習、教育評價等全領域、全過程數(shù)據(jù)，并通過算法支撐和數(shù)據(jù)分析為師生精準畫像，感知學習和管理狀態(tài)，優(yōu)化教育教學和管理評價的路徑支持，實現(xiàn)資源的自動調(diào)配和精準供給。對此，技術裝備支撐教學創(chuàng)新的趨勢有以下體現(xiàn)。

一是以學科知識圖譜為基石，分解知識內(nèi)容，找到知識關系，為自適應學習找準路徑。

二是通過學習行為與學業(yè)水平測試，了解學習者的認知水平和知識掌握程度，同時通過與學習者有關的其他因素進行關聯(lián)性分析，找出影響學習效率的原因。

三是根據(jù)艾賓浩斯記憶和學習曲線模型等算法，通過數(shù)據(jù)分析，確定學生的學習內(nèi)容與方式，強化實現(xiàn)長期記憶，以提高學習者水平。

四是制定自適應學習策略。如通過分析，根據(jù)所羅門學習風格類型分類，確定基于認知能力和學習風格的學習策略設計。

1.10? 支撐治理創(chuàng)新，實現(xiàn)教育管理數(shù)字化轉型的裝備

教育管理的數(shù)字化轉型，就是聚焦利用多媒體和信息技術實現(xiàn)教育領域各類條塊管理的現(xiàn)代化，具體表現(xiàn)在政務管理和教學管理的數(shù)字化轉型。建設數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)可視化的教育裝備，主要包含構建教育用戶入口端，各類應用平臺、業(yè)務平臺和數(shù)據(jù)平臺，大數(shù)據(jù)倉與云計算等。教育業(yè)務的數(shù)字化轉型實質(zhì)就是通過教育業(yè)務信息化流程再造，實現(xiàn)“組織在線、業(yè)務在線、溝通在線、協(xié)同在線、服務在線”，讓數(shù)據(jù)多跑路，讓師生少跑路。例如，浙江大學構建了“三單一網(wǎng)一廳”的校務服務體系，厘清責任清單、審批清單、服務清單，通過“網(wǎng)上浙大”，創(chuàng)辦校園辦事大廳，讓職工、師生、學校和社會公眾輕松地辦理各種事務。

2? 結語

草木蔓發(fā)，春山可望。站在社會發(fā)展的新時點，教育裝備肩負新的時代使命，承載新的發(fā)展內(nèi)涵，呈現(xiàn)新的發(fā)展趨勢。教育裝備當以積極的姿態(tài)融入教育教學，成為教育變革的“先手棋”。