新興教育技術(shù)在氣象人才培養(yǎng)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

秦育婧 盧楚翰

（南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210044）

0 引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，新技術(shù)的迅猛發(fā)展使社會(huì)生活發(fā)生了前所未有的改變，高等教育也在這場(chǎng)技術(shù)帶來的變革之列。當(dāng)前，信息化浪潮正席卷全球，人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)與教育逐漸融合，對(duì)教育的“革命性影響”正在日益凸顯[1]。

氣象人才培養(yǎng)是我國氣象事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。為了發(fā)展我國氣象事業(yè)，拓展氣象服務(wù)領(lǐng)域，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，更好地服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，就必須全面提高氣象隊(duì)伍的整體素質(zhì)，增強(qiáng)氣象隊(duì)伍的開拓創(chuàng)新能力[2]。高層次、復(fù)合型、創(chuàng)新應(yīng)用型氣象科技人才的培養(yǎng)是國家氣象事業(yè)發(fā)展的有力支撐[3]。目前國內(nèi)招收大氣科學(xué)類本科專業(yè)學(xué)生的院校有20所（不含港澳臺(tái)）。整體來說，由于開設(shè)氣象專業(yè)的高校少，分布不均（學(xué)校分布在12個(gè)省市，招生生源地分布不均），畢業(yè)生人數(shù)遠(yuǎn)不能滿足氣象部門和行業(yè)需求[4]。將新興教育技術(shù)充分應(yīng)用于氣象人才的培養(yǎng)中，是提高氣象人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要途徑。

隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷擴(kuò)展，學(xué)生對(duì)開放教育資源的需求不斷增加。這些變化的發(fā)生都會(huì)增加新興技術(shù)在教學(xué)方面的重要性，將新興技術(shù)應(yīng)用于氣象人才的培養(yǎng)中將是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。然而新興技術(shù)在氣象人才培養(yǎng)中的應(yīng)用的相關(guān)研究還比較缺乏。本文通過對(duì)2021年《地平線報(bào)告（教學(xué)版）》的分析，討論了新興技術(shù)在氣象人才培養(yǎng)中的應(yīng)用，思考新興教育技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)，以期助力高層次、復(fù)合型、創(chuàng)新應(yīng)用型氣象科技人才的培養(yǎng)。

1 影響高等教育教學(xué)發(fā)展的技術(shù)趨勢(shì)

在信息技術(shù)教育教學(xué)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)方面，美國新媒體聯(lián)盟（New Media Consortium，NMC）自2004年起，開始發(fā)布《地平線報(bào)告》，預(yù)測(cè)未來五年內(nèi)，可能會(huì)在教育領(lǐng)域?qū)虒W(xué)、學(xué)習(xí)產(chǎn)生重大影響的新興技術(shù)、關(guān)鍵趨勢(shì)和重要挑戰(zhàn)[5]。《地平線報(bào)告》影響了全球160個(gè)國家和地區(qū)，被翻譯成50種語言，成為教育信息化發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)[6]。

2021年《地平線報(bào)告（教學(xué)版）》概括了影響高等教育的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐。報(bào)告對(duì)第二部分的標(biāo)題進(jìn)行了調(diào)整，將原有標(biāo)題“新興技術(shù)和實(shí)踐”改為了“關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐”。表1是2020年與2021年《地平線報(bào)告》中提出的影響全球高等教育教學(xué)的技術(shù)與實(shí)踐的對(duì)比。可以看出，2021年報(bào)告提出的6項(xiàng)影響未來高等教育的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐，其中人工智能、開放教育資源、學(xué)習(xí)分析等3項(xiàng)在2020年報(bào)告中就已出現(xiàn)，說明這3項(xiàng)技術(shù)的重要性在延續(xù)。此外，新增了混合課程模式、優(yōu)質(zhì)在線學(xué)習(xí)和微型證書3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐，替代了原來的教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)工程和用戶體驗(yàn)的提升、下一代數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境及擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)?？梢?，調(diào)整之后的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐更加注重該項(xiàng)技術(shù)在高等教育中的關(guān)鍵性，并且顯示出了新冠肺炎流行對(duì)高等教育格局的改變。雖然這些轉(zhuǎn)變是否已經(jīng)生根發(fā)芽并將持續(xù)到未來還有待觀察，但新興技術(shù)在高等教育中的應(yīng)用已經(jīng)是不可逆轉(zhuǎn)的了。

表1 2020、2021年《地平線報(bào)告》中影響全球高等教育教學(xué)的技術(shù)與實(shí)踐對(duì)比

圖1為2021年《地平線報(bào)告》中人工智能、開放教育資源、學(xué)習(xí)分析、混合課程模式、優(yōu)質(zhì)在線學(xué)習(xí)和微型證書6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐案例的占比。圖2給出了2021年《地平線報(bào)告》中6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐的評(píng)估結(jié)果。評(píng)估從后疫情時(shí)代的重要性、學(xué)習(xí)成果影響、風(fēng)險(xiǎn)、促進(jìn)公平與包容、師生接受度及成本開支6個(gè)方面進(jìn)行。

圖1 《地平線報(bào)告》中關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐案例占比

圖2 2021年《地平線報(bào)告》中6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐的評(píng)估

（1）人工智能。人工智能在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用已非常廣泛。人工智能技術(shù)的第一個(gè)關(guān)鍵作用是幫助師生應(yīng)對(duì)在教學(xué)與學(xué)習(xí)過程中遇到的各種挑戰(zhàn)，助力學(xué)習(xí)者取得成功，典型案例是各種機(jī)器人項(xiàng)目和基于人工智能的學(xué)習(xí)分析工具等應(yīng)用。第二個(gè)關(guān)鍵作用是促進(jìn)課程和相關(guān)研究項(xiàng)目的重構(gòu)，以更好地服務(wù)“人工智能一代”[7]。此外，人工智能所需投入的資本是所有6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐中最多的，但目前該技術(shù)的師生接受度最低、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高。

（2）學(xué)習(xí)分析。通過分析學(xué)習(xí)相關(guān)的數(shù)據(jù)，高等教育相關(guān)機(jī)構(gòu)能夠不斷完善教育決策，為學(xué)習(xí)者提供最佳服務(wù)。該技術(shù)需要特別注意的是，學(xué)習(xí)分析所產(chǎn)生的道德倫理問題，諸如數(shù)據(jù)透明度、數(shù)據(jù)所有權(quán)和控制權(quán)、數(shù)據(jù)可訪問性、機(jī)構(gòu)責(zé)任和行動(dòng)義務(wù)、數(shù)據(jù)授權(quán)許可、學(xué)生參與和責(zé)任等[8]。

（3）開放教育資源。受到“新冠疫情”的影響，開放教育資源的重要性日益凸顯。開放教育資源能夠促進(jìn)教育公平，保持教學(xué)內(nèi)容的時(shí)效性，節(jié)約成本，并賦能師生完善教學(xué)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在“新冠疫情”期間，教師尋找形式靈活的教材，一些學(xué)生也開始參與學(xué)習(xí)資源建設(shè)。在所有6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)踐中，對(duì)于后疫情時(shí)代助力靈活的教學(xué)模式而言，開放教育資源是最重要的[9]。

（4）混合課程模式。在今年呈現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐案例中，有近2/3的案例與混合課程模式相關(guān)?！靶鹿谝咔椤贝偈垢叩冉逃I(lǐng)域迅速出現(xiàn)了大量形式多樣的混合課程設(shè)計(jì)。師生對(duì)教室功能也產(chǎn)生了新的需求，希望教室能夠支持混合課程模式[9]。

（5）微型證書。微型證書首次作為關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐出現(xiàn)在報(bào)告中。紐約州立大學(xué)（SUNY）將微型證書定義為：能夠驗(yàn)證、核實(shí)并證明相關(guān)人士已習(xí)得特定技能和/或能力的學(xué)習(xí)項(xiàng)目[10]?；旌险n程模式可能是微型證書不斷發(fā)展的重要因素，微型證書能夠創(chuàng)造個(gè)性化的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，為職業(yè)發(fā)展特別是在職人員的職業(yè)發(fā)展創(chuàng)造無限可能。

（6）優(yōu)質(zhì)在線學(xué)習(xí)。受到“新冠疫情”的影響，許多教育機(jī)構(gòu)被迫采取在線教學(xué)模式和方法，并在緊急情況下將大量線下課程轉(zhuǎn)型成數(shù)字化課程形式。但為應(yīng)對(duì)緊急狀態(tài)而設(shè)計(jì)的在線課程，可能難以保障教學(xué)質(zhì)量，因此，高等教育機(jī)構(gòu)加強(qiáng)了對(duì)課程數(shù)字轉(zhuǎn)型過程中教學(xué)質(zhì)量問題的研究[11]。

綜上所述，混合課程模式、優(yōu)質(zhì)在線課程和開放教育資源幾項(xiàng)技術(shù)是后疫情時(shí)代最重要的關(guān)鍵技術(shù)。并且從學(xué)習(xí)成果影響、促進(jìn)公平與包容及師生接受度三方面來說，這幾項(xiàng)技術(shù)評(píng)分也是最高的?？梢哉J(rèn)為，疫情的發(fā)生加快了高等教育進(jìn)入混合或在線模式的腳步，新興技術(shù)在高等教育中扮演越來越重要的角色。值得注意的是，雖然目前調(diào)查顯示人工智能技術(shù)成本和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高，師生接受度最低，但它在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用已非常廣泛，并且它在促進(jìn)課程和相關(guān)研究項(xiàng)目的重構(gòu)中有重要作用，將影響未來高等教育的可持續(xù)發(fā)展。所以人工智能技術(shù)的發(fā)展仍然是不可忽視的。

2 我國氣象人才培養(yǎng)中新興教育技術(shù)的現(xiàn)狀

魏雪峰等[1]的研究表明，我國高等教育的新技術(shù)應(yīng)用與上述分析既有吻合之處亦有諸多不同。我國高等教育的新技術(shù)應(yīng)用有兩個(gè)重要的趨勢(shì)：一是，開放教育資源快速增加；二是更多地應(yīng)用混合式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)?；旌鲜綄W(xué)習(xí)就是要把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，既要發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性[12]。

得益于新興技術(shù)的應(yīng)用，部分氣象類課程已經(jīng)采用線上線下混合的教學(xué)方式，從“教師教”向“學(xué)生學(xué)”轉(zhuǎn)變。同時(shí)，這些教學(xué)資源也有利于教師互助交流，提升教師教學(xué)水平。在應(yīng)對(duì)疫情的線上教學(xué)中，新興教育技術(shù)也發(fā)揮了重大作用。參考2021年《地平線報(bào)告》，對(duì)多所高校40余名教師進(jìn)行了調(diào)研。圖3給出了我國氣象人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)?？梢钥闯?，目前氣象人才培養(yǎng)中應(yīng)用最多的技術(shù)是開放教育資源，其次是混合課程模式和優(yōu)質(zhì)在線學(xué)習(xí)。最可能在未來五年得到大發(fā)展的新興技術(shù)也是開放教育資源，其次是優(yōu)質(zhì)在線學(xué)習(xí)及人工智能。值得注意的是，在應(yīng)用現(xiàn)狀中人工智能與學(xué)習(xí)分析技術(shù)的使用比例較低，但在未來五年的預(yù)期發(fā)展中比例大幅增加，這也說明了未來新技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)。

圖3 我國氣象人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)

圖4為我國氣象人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐評(píng)估。可以看出，后疫情時(shí)代最重要的關(guān)鍵技術(shù)是開放教育資源混合課程模式、優(yōu)質(zhì)在線課程和混合課程模式。從學(xué)習(xí)成果影響、促進(jìn)公平與包容及師生接受度三方面來說，這幾項(xiàng)技術(shù)評(píng)分也是最高的。這與《地平線報(bào)告》中的前幾項(xiàng)是一致的，只是排序略有不同。這說明我國氣象人才培養(yǎng)使用的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐在后疫情時(shí)代與全球高等教育體現(xiàn)出了一致性。投資成本與風(fēng)險(xiǎn)最高的仍然是人工智能。

圖4 我國氣象人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐評(píng)估

與《地平線報(bào)告》結(jié)果有所不同的是，師生接受度最低的是微型證書而不是人工智能。這可能與對(duì)微型證書的理解有關(guān)。目前國內(nèi)微型證書確實(shí)還未開始廣泛應(yīng)用，但微型證書首次作為關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐出現(xiàn)在《地平線報(bào)告》中，表明它在全球的高等教育中已經(jīng)有了一定的接受度。因此，微型證書在人才培養(yǎng)中的應(yīng)用趨勢(shì)也是值得關(guān)注的。

從以上分析可以看出，目前我國的氣象人才培養(yǎng)中關(guān)鍵技術(shù)的使用與全球高等教育的情況基本一致?？梢哉J(rèn)為，疫情的發(fā)生加快了高等教育進(jìn)入混合或在線模式的腳步，新興技術(shù)在高等教育中扮演越來越重要的角色。將新興技術(shù)應(yīng)用于氣象人才的培養(yǎng)中將是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。從評(píng)分來看，《地平線報(bào)告》中各項(xiàng)技術(shù)的評(píng)分比較平均，而我國氣象人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐評(píng)估中，各項(xiàng)技術(shù)的評(píng)分則體現(xiàn)出較大的差異。特別是微型證書這項(xiàng)實(shí)踐，在各項(xiàng)評(píng)分中均較低。而在《地平線報(bào)告》中，微型證書在后疫情時(shí)代的重要性、師生接受度中評(píng)分都居于第三位。這一差異性存在的原因及未來的趨勢(shì)是值得討論的。

3 我國氣象人才培養(yǎng)中新興教育技術(shù)趨勢(shì)的思考

通過與2021年《地平線報(bào)告》中的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐對(duì)比，我國的氣象人才培養(yǎng)中關(guān)鍵技術(shù)的使用既有與全球高等教育一致的情況，也呈現(xiàn)出自己獨(dú)特的一面。目前社會(huì)生活的方方面面都受到了全球疫情的影響，由此讓我們看到教育生態(tài)系統(tǒng)的生長(zhǎng)點(diǎn)和韌性，也看到了教育生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和痛點(diǎn)[9]。這期間新興技術(shù)的應(yīng)用呈現(xiàn)出了不可逆轉(zhuǎn)性和不可替代性。正因如此，我們需要思考新興教育技術(shù)在氣象人才培養(yǎng)中的應(yīng)用策略，助力高層次、復(fù)合型、創(chuàng)新應(yīng)用型氣象科技人才的培養(yǎng)。

3.1 加快構(gòu)建高質(zhì)量的教學(xué)資源及教學(xué)環(huán)境

從疫情走向后疫情時(shí)代，新興技術(shù)在教學(xué)方面的重要性大大增加。不管是目前已經(jīng)在教學(xué)中應(yīng)用較多的開放教育資源、混合課程模式、優(yōu)質(zhì)在線學(xué)習(xí)等技術(shù)，還是未來可能極大發(fā)展的人工智能、學(xué)習(xí)分析等技術(shù)，都要借助智能技術(shù)手段，如為教學(xué)活動(dòng)提供技術(shù)工具，將基于技術(shù)工具的場(chǎng)景融入常態(tài)化教學(xué)環(huán)境。同時(shí)師生對(duì)教室功能也產(chǎn)生了新的需求，希望能多建設(shè)支持新興技術(shù)應(yīng)用的智慧教室。此外，優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源也是人才培養(yǎng)的根本保證。與傳統(tǒng)教學(xué)資源不同的是，在新興技術(shù)的參與下，優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源還包括優(yōu)質(zhì)的在線課程及精品課程。目前氣象類的在線開放課程還偏少，需要加快建設(shè)，為氣象人才的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 優(yōu)化教學(xué)組織模式

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷擴(kuò)展，學(xué)生對(duì)開放教育資源的需求不斷增加，傳統(tǒng)的教學(xué)方式向“以學(xué)為中心”的教學(xué)方式轉(zhuǎn)換。學(xué)習(xí)方式呈現(xiàn)多樣化，考核方式更加注重過程性評(píng)價(jià)、教師角色的轉(zhuǎn)換與重塑。新興技術(shù)的應(yīng)用不能唯技術(shù)論，而應(yīng)該是人與技術(shù)的融合。不能單純地強(qiáng)調(diào)技術(shù)的改進(jìn)，而是重視將技術(shù)融入學(xué)習(xí)者和教育者中并加以實(shí)踐和應(yīng)用。以學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)為中心，強(qiáng)化教學(xué)設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。教師從單純地承擔(dān)教育者的角色，向承擔(dān)設(shè)計(jì)者、引導(dǎo)者和實(shí)踐者的多重身份轉(zhuǎn)變。這對(duì)學(xué)校的管理、教師的專業(yè)發(fā)展以及學(xué)生的能力都提出了新的要求。在教學(xué)設(shè)計(jì)方面，以混合式的教學(xué)設(shè)計(jì)替代傳統(tǒng)單一的教學(xué)設(shè)計(jì)，通過教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)混合課堂轉(zhuǎn)型升級(jí)和教學(xué)方式創(chuàng)變。教師要運(yùn)用開放教育資源助力學(xué)生開展在線學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生隨時(shí)隨地獲取學(xué)習(xí)資源，促使學(xué)生能夠根據(jù)教師、同伴或技術(shù)平臺(tái)的評(píng)估反饋進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，全方位地提高參與度和投入度[13]。與此同時(shí)，高校也應(yīng)鼓勵(lì)信息化技術(shù)的使用，開展有效的教師培訓(xùn)，完善管理制度。

3.3 促進(jìn)跨學(xué)?？鐧C(jī)構(gòu)之間合作

新興教育技術(shù)的應(yīng)用有助于打破地域局限和跨界壁壘，促進(jìn)學(xué)校之間、局校之間的氣象人才培養(yǎng)的合作。推動(dòng)國內(nèi)高校引進(jìn)國外大學(xué)的優(yōu)秀教育資源，同時(shí)把中國高校的優(yōu)秀教育資源推向世界，積極搭建國際開放教育資源共享平臺(tái)，促進(jìn)國際合作交流。在跨學(xué)校跨機(jī)構(gòu)的合作中，微認(rèn)證以其“微型”特征，以能力導(dǎo)向、面向需求、滿足個(gè)性、快速靈活等優(yōu)勢(shì)區(qū)別于傳統(tǒng)高等教育資格認(rèn)證體系，是一個(gè)較好的實(shí)踐途徑。同時(shí)微認(rèn)證能夠?yàn)樵诼毴藛T的專業(yè)發(fā)展創(chuàng)造無限可能，能有效指導(dǎo)學(xué)生開展針對(duì)性的非正式學(xué)習(xí)，構(gòu)建靈活的終身學(xué)習(xí)成長(zhǎng)機(jī)制。微認(rèn)證能彌補(bǔ)傳統(tǒng)證書時(shí)間跨度大、可流動(dòng)性能差、無法精準(zhǔn)匹配等問題，并能有效彌合教育供給與市場(chǎng)需求之間的鴻溝，縮小社會(huì)需求和培養(yǎng)能力之間的差距[14]，對(duì)提升學(xué)生專業(yè)能力水平和豐富人才資格認(rèn)證體系具有重要價(jià)值。