未來教室 未來教師 未來教育信息技術與教育的融合變革

楊宗凱

1 ICT與教育創新

信息通信技術(Information Communication Technology，簡稱ICT)，是信息技術與通信技術相融合而形成的一個新的概念和新的技術領域。

1.1 挑戰與機遇

在教育與技術之間，我們更加關注技術，但是技術遠遠領先于教育，關鍵是教育跟不上技術的發展。21世紀的教育發展面臨空前的挑戰也面臨前所未有的機遇，特別是國際化、信息化、知識經濟、可持續發展等因素給高等教育帶來巨大挑戰。就國際化來說，2013年，我國出國讀大學的學生簽證數量已超過40萬，向50萬逼近，相比法國，其簽證數在2013年增加了40%，從3萬人增加到5萬人。由此我們可以看到，我國高等教育正面臨著巨大的挑戰。

我們再談談信息化的挑戰。信息技術的發展對教育具有革命性的影響，特別是國際化和信息化發生在同一時間段，它們相互作用，相互影響，人類創造知識的節奏和速度越來越快，使得我們進入了知識經濟時代。圖1來源于西門子咨詢機構，從中我們看到，知識經濟時代知識呈現爆炸增長態勢(圖1中直線所示)，但是我們在正規教育中掌握的知識如圖1底部曲線所示，造成我們所學的知識遠遠不能滿足社會需要。在學校學習到的專業知識，很可能在兩三年內就被淘汰了。同時，可持續發展已進入創新經濟階段，終身學習的時代已經來臨，我們一生都處于正式與非正式學習環境中，而且即使在正規教育中，非正規學習也起到關鍵作用。在國際交流中我們了解到，美國一些大學的學生的非正規學習已經達到70%，正規學習僅占大學教育的30%。稿件來源：根據楊宗凱校長在第五屆“全國數字校園建設與創新發展高峰論壇”上的報告整理，有刪節。

隨著第三次工業革命的到來，我們進入了一個全新的時代。2014年5月2日，我校周洪宇教授在《中國教育報》上發表了題為“撲面而來的第三次教育革命”的文章，他認為人類的教育分為三次變革：第一次是農業社會的變革，脫離了原始的個別教育進入個性化的農耕教育，即私塾教育。第二次是工業革命，這一時期包括兩次革命，一次是蒸汽機革命，一次是電氣化革命，人類社會開始進入規模式發展和標準化、流程化的制造過程，此時，教育也開始規模化和流程化。因為都是按照工業化流程進行的標準化教育，因此，培養的學生呈現出同質化特征，這種教育方式與當時的時代特征是吻合的。進入第三次工業革命之后，社會進入了個性化生產、制造的時代，需要更多的創新型人才和個性化教育。個性化教育是一個輪回，是一個大規模的個性化教育。所以說，教育分為三次變革。但是，我們目前的教育處于時空錯位狀態，教育體系還處在工業化時代。規模化、批量化、標準化教育已經與我們的時代脫節，學校培養出來的學生就不是社會所需要的。另一方面，社會需要的人才學校卻供給不了，這就造成了就業壓力。第三次工業革命需要什么樣的人才呢？我認為是適應第三次工業革命需要的高端創新型人才和高素質技能型人才。我們的教育體系和制度、教育方法、教育理念要適應這一變化，要實施個性化、定制化、差異化教學和分散合作的學習模式。此時，知識只是人才的一個方面，它只在指尖上，更重要的是人的素質和能力，應該通過知識這個載體培養4C的能力，它包括合作(Cooperation)、交流(Communication)、批判性的思維(Critical thinking ability)、創新(Creative ability)。我們是培養未來教師的學校，在教學遠遠落后于技術的形勢下，怎樣培養未來教師，成就未來教育？這既是我們的困惑，也是難得的機遇，高等教育面臨著創新，教育信息化成為了研究熱點。自2009年至今，有十余篇基于教育的ICT文章發表在Science雜志上，從中我們可以看到教育的創新時代已經來臨(見表1)。這是千年等一回的時代。

表1

1.2 ICT進展與教育創新

任何一門技術都有其發展成熟的規律，一般包括發現期、熱點期、降溫期以及成熟期四個時期。當前，物聯網和大數據方興未艾，尚未到達發展頂峰，而云技術已經向成熟期發展。新的技術還在不斷涌現。教育與技術的結合滯后于技術的發展。

1.2.1 地平線報告

《新媒體聯盟地平線報告》是從事ICT技術教育的人必看的報告，它是幾百個研究機構通過網上工作的方式發布對教育產生影響的關鍵技術，包括短期、中期、長期影響。從2013版可以看出，MOOC、平板電腦是近期主要影響因素，3D打印是未來4～5年可能對教育產生重大影響的技術。

1.2.2 云計算

以云計算為例，它是一種服務模式，現在已經進入成熟期。在2011年，云計算還處在起步階段時，我們已將其寫入《教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)》，到今天，它已成為教育信息化領域革命性的平臺。這個平臺使信息化成本大大降低，使信息化應用門檻大大降低，使信息化的建設成本大大降低。教育云是無基礎設施的信息化，而且使用門檻越來越低。關鍵是如何從教育云轉換到云教育，教育云是建設問題，云教育是教育創新和變革問題，這是我們應該關注的。

1.2.3 大數據

大數據(big data)是指無法在可容忍的時間內用傳統IT技術和軟硬件工具對其進行感知、獲取、管理、處理和服務的數據集合。大數據一般具有4V特性：規模性(Volume)、多樣性(Variety)、高速性(Velocity)、真實性(Veracity)。大數據是未來教育發展的基礎，其發展接近熱點階段，離成熟期還有一段時間。大數據時代的到來將使我們的教育和研究方法產生革命性變化。智慧教育建設中將普遍采用信息數據采集與分析系統，并逐漸與管理信息系統和公共服務平臺對接。大數據與學習行為分析結合，將會更多地引入教育的過程評價中。

1.2.4 物聯網

物聯網與智慧教育。大數據要從大量的傳感器中獲得。在美國的教育研究中，他們在教室里鋪設大量光纖傳感，記錄師生行為。所以，我們說未來的教室會越來越智慧。

1.2.5 移動互聯與泛在學習

目前，很多高校實現了無線網絡全覆蓋，建構了無處不在的學習環境。

1.2.6 3D打印與實踐創新

3D打印在美國的基礎教育和高等教育已經開始應用。例如：在羅徹斯特理工學院，教師講授橋梁結構受力時，讓學生在課程中設計橋梁，并計算橋梁的受力情況。學生通過3D打印機按比例打印設計的橋梁，并對橋梁的結構進行試驗和測試(如圖2所示)。通過這樣的實踐過程，學生的動手能力、設計能力和思維能力獲得全面發展與提升。

1.3 國內與國外現狀

現今，教育信息化成為世界各國關注的焦點，作為國家規劃，政府部門紛紛出臺了ICT規劃：美國NETP2010教育技術計劃、加拿大的eduSpecs計劃、歐盟的數字化學習計劃、日本的2010教育信息化指南、韓國的2011智能教育推進戰略。我國政府在2012年發布了《教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)》。美國在NETP2010中指出，“教育系統必須進行由技術支持的重大結構性變革，而不是進化式的修修補補”，這些變革包括學習方式變革、評估方式變革、教學方式變革、基礎設施升級、教育體系重構。信息化教育理論與技術研究是美國教育信息化建設的重點內容：在NSF所資助的12個研究分支的1 962個研究計劃中，學習技術相關研究計劃高達72個，約占總數的3.7%。在日本教育信息化發展戰略中，從2001年IT戰略部署E-Japan戰略中超高速網絡設施建設，到2003年野村研究所U-Japan戰略中無所不在的網絡環境建設，再到2009年IT戰略總署I-Japan戰略中信息技術支持學科教學和遠程教育，制定了一系列規劃。

我們可以看到國際教育發展趨勢的幾個特征：

(1)更加開放的辦學模式。從網絡教育到視頻公開課，到網絡資源聯盟，再到MOOC，其發展速度很快。它不再局限于繼續教育，而是滲透到正規教育中。①美國鳳凰城大學1976年成立于菲尼克斯市，目前有200多個校園與學習中心，分布在美國28個州、波多黎各和加拿大。②英國開放大學在1969年批準成立，已培養超過160萬名學生。③韓國開放大學成立于1972年，學生173 758名，教職工4 780名，開設課程451門。

(2)更加智能的環境。斯坦福大學、耶魯大學的教室已進入云時代；皇家墨爾本大學新建的教室是以“學”為中心，而不是以“教”為中心，它促進了教育方式、方法、模式的創新，構建的環境要支持個性化人才培養，而不僅是傳授知識(如圖3所示)。

圖3

(3)更新的理論—以學生為中心而不是以教師為中心的連通主義理念，學生不僅跟教師學，而是跟所有可獲得的資源進行學習。其特征是：①廣泛連通。未來的教師與學生、校內外資源都廣泛連通，可隨時提供服務。②協作參與。教師不再是知識的簡單傳授者，而是學習的協作者、參與者。③自我提升。教師可依托個性化學習網絡實現能力提升，更好地為學生服務。

(4)更先進的教學方法——斯坦福式參與性學習。斯坦福大學醫學院的SICKO是一個基于網絡的模擬游戲，在游戲中，學生同時照顧三個虛擬病人，而且必須在手術室做出關鍵的決定。游戲為學生創造了接近真實生活的學習場景。

(5)更智能的評價—哈佛大學學習分析系統。非正規學習占有比重越來越大，每個學生的課表都不同，教師如何分析學生學習績效，所以，智能的評價體系會大量引進。Learning Catalytics是由兩位哈佛教授和一位博士后在2011年開發的一種基于云技術的學習分析評估系統，現正逐步推廣至美國的課堂教學之中，俄亥俄州立大學、康奈爾大學等都已經開始推廣使用。MOOC三大平臺之一的Coursera也推出了云評測。

(6)更扁平化的管理。個性化人才培養需要學校建立扁平化的組織結構，壓縮管理層級，擴大管理的幅度，改變職能導向下層次過多、效率較低的弊端。扁平化管理中學科交叉交融，越來越明顯。這才叫“化”，化就是重組，這是化的本質。

(7)更新的機制。密歇根大學將網絡中心交給谷歌建設。大學網絡中心和信息中心建設外包、托管、買服務將成為一種趨勢，因為硬件的建設和維護不是大學的專長，大學網絡中心和信息中心更多的是提供服務，如資源服務、云端服務、課程設計服務。提升服務就需要更新機制。

(8)更信息化的科研支持。加州大學北嶺分校的研究人員認為，科學科目的學習可以采用以學習者為中心的技術支持下的協作學習，于是創立了基于云計算的“計算機支持協作科學”(CSCS)計劃，持續幫助洛杉磯地區學校教師利用云計算工具，讓學生參與到真實的研究中。他們80%以上的實驗是在網上進行的，大型儀器的共享也是在網上進行的。80%以上的實驗在完成后，只有20%的時間在真實設備上實驗。

(9)更加注重教師發展。未來教師不僅僅是傳道、授業、解惑，他們更是學習活動的組織者、資源的開發者，還是終身學習者。如何培養新一代教師，大學教師如何進行職業再發展，是所有高校都要思考的問題。密歇根大學成立了教師發展中心，注重學習與教學的研究。

2012年，新中國成立以來第一份教育信息化十年戰略規劃正式頒布。由此可以看出黨和國家對教育信息化的重視。對高等教育而言，教育信息化的重點是什么？就是培養創新型人才，提高教育培養質量。《教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)》對高等教育信息化提出了明確、具體的要求(如圖4所示)。高等教育從20世紀80年代的電化教育到90年代的多媒體教學到世紀之交的網絡教育，再到現在的開放大學和MOOC，可以看出，我國高教信息化是在逐步跟進。高等教育面臨千載難逢的機遇，我們要發出自己的聲音，而不是簡單的跟進。從教育信息化發展階段來看(如圖5所示)，我國目前處在應用融合階段前期，還沒有進入整合創新階段。西方發達國家開始進入融合創新階段。這是我們之間的差距。在應用整合階段是“新瓶裝舊酒”，用信息化新手段行灌輸式舊教育，結果性評價、標準化生產。美國在20世紀90年代末已做過這樣的實驗，證明這對教育沒有實質性的提升，只是花費了很多經費，而且增加了師生的負擔。我們要盡量縮短由應用整合到融合創新的時間，進入以學習者和學習為中心，而不是以教師和“教”為中心的教育階段。教師的能力要隨著信息化的進程不斷提升(如圖6所示)。

2 華中師大的探索與實踐

2.1 完成戰略部署

我校是教育部直屬的重點高水平、綜合性研究型全國重點大學，是“211工程”“985工程優勢學科創新平臺”。在教育信息化方面，建成了一系列依托基地。

(1)國家數字化學習工程技術研究中心依托單位(2009)：國內唯一的國家級教育信息化領域技術研究和工程開發基地；(2)教育部教育信息化戰略研究基地(華中)依托單位(2011)：國內唯一的部級教育信息化發展戰略規劃、政策分析和績效評估研究機構；(3)全國首批教育信息化試點高校(2012)：試點主題《高校教育信息化標準化建設與教育教學模式創新探索》；(4)教育部基礎教育“未來教室裝備”研究中心依托單位(2014)：教育部設立的首批教育裝備協同創新研究機構；(5)教育信息技術協同創新中心牽頭單位(2012)：與北京師范大學聯合成立的面向教育信息化領域的行業協同創新中心；(6)教育部教育技術學教學指導分委員會組長單位(2013)：影響教育技術學科發展方向的核心單位。

學校對此高度重視，新一屆校領導班子上任后，從戰略上提出“一體兩翼”建設高水平大學的建設思路。“一體”即大學的本體(大學的四大功能)，“兩翼”是國際化和信息化。我們要給學校的發展插上一雙翅膀，動力來自于“化”，“化”就是改革。學校確立了信息化工作目標，即以理念創新為先導，堅持育人為本，以優質教育資源和信息化學習環境建設為基礎，以學習方式和教育模式創新為核心，以體制機制改革為保障，著重推進信息技術與學校工作的全面深度融合創新，使我校教育信息化工作在全國高校處于領先地位，成為引領者。

在體制機制上進行改革和重組：(1)建立信息化辦公室：制定標準、明確規則；(2)建立數字教學資源中心：開發資源，創新應用；(3)建立質量評估中心：獨立評估，提供決策支持，對學習過程進行全程監測，為大數據分析做準備；(4)成立教師教學發展中心，使教師能力得到提升。

完成整體規劃和設計(如圖7所示)。

落實保障措施，包括：(1)制定信息化政策文件：《關于進一步加快推進信息化工作的意見》以及《華中師范大學教育信息化規劃(2011-2020)》等；(2)成立信息化領導小組用以設立信息化專項經費和成立信息化辦公室；(3)開展數字化校園建設，年投入3 000萬元。

明確發展思路：(1)從以基礎設施建設為主走向深度融合、廣泛應用為主；(2)從跟潮流，流行什么建設什么的方式，轉移到統籌規劃，整體建設的思路上來；(3)從信息分散、部門化建設轉移到數據整合、共享共建，形成一種“倒逼機制”，按業務按領域進行建設；(4)從業務導向轉移到服務導向，逐步從“一門式”服務向“一站式”服務發展。

圖8 本科人才培養方案

對人才培養方案進行大規模調整，出臺2013版培養方案(如圖8所示)。將傳統的170學分壓縮到110學分，將學習時間還給學生，大量采用混合式教學。從以“教”為中心轉到以“學”為中心，大量采用小班、討論、以問題為導向的學習。其成本很高，但學校堅定不移地向這個方向走。

2.2 創新教學環境，打造未來教室

在即將建立的南湖新校區，將建一座90 000平方米的全數字化教學大樓。以學習者為中心對未來教室進行設計，部分教室布局圖如圖9所示。通過這樣的設計，要實現物理空間、資源空間、社交空間三個空間的結合。學校還對既有教室進行改造，所有教室已完成網絡多媒體化改造，并建成云端一體化電子雙板課堂42間，教學技能體驗式學習活動課室22間，數字化研習室26間，未來課室2間。學習環境不僅僅是三個空間的結合，更重要的是后臺搭建，我校建成了Hstar云平臺，它是一個互動式參與平臺。我們開展云端教學服務，形成學科教學云端資源庫。學校的網絡中心和電教中心的重要工作是提供云端服務，成為資源的設計者和開發者，因此我們著手合并網絡中心與資源中心。

圖9 教室布局

2.3 促進方法轉變

實現四個轉變：(1)理念轉變—以教為主向教學相長轉變；(2)思路—以專業為主向專業教育與通識教育并重轉變；(3)方法—以課堂教學為主向課內外教學結合、線上線下結合轉變；(4)評價—以結果評價為主向結果評價與過程評價相結合轉變。

2.4 實現模式創新

我們是教師教育，因此更要重視教育創新實踐，我們建立了教師教育創新平臺，將職前、職后打通(如圖10所示)。職前，學習知識；職后，教師素養、職業技術的培訓。

圖10

我們與北京師范大學等教育部直屬的6所師范大學及一些教育部直屬機構合作構成了國內唯一的教師教育網絡聯盟。它承擔三大任務：職前免費師范生培養，教育碩士進修，職后的在職培訓。其上線時間為2012年9月，三大任務共享課程資源共175門次，學生注冊人數超過一萬名。

學校與北京師范大學、臺灣師范大學聯合建設教師教育MOOC平臺，開展教育MOOC課程建設和數字教師培養。

2.5 不斷提升管理水平

在信息化管理方面，我們建設了數字化校園。

2.6 教師職業發展：培養未來教師

未來教師培養包括兩個層面：一是高校教師，二是基礎教育教師。如何在數字化環境下育人變成一個重要的問題。數字化環境是無聲的世界，要以“潤物細無聲”的方式將知識、技能與素質裝進學生頭腦中。2013年，我校實現本科新生報到網絡化，包括選定宿舍、選購生活必需品、繳費、特殊申請和注冊等，讓學生還沒進校就感受到學校數字化的環境與理念，了解學校情況，并參加了第一次考試。我們還建立了教師云端一體化研修平臺、教師教學空間、教師教育網絡學習社區等，開展教育方法創新培訓。通過幾年的時間，我們要打造一個網上3S空間：自主管理、自主學習、自主服務。

3 結束語

大學最重要的使命是引領教育的發展，在教育信息化環境下開展教育的創新和改革。未來教室是階梯式演進的環境創新過程；未來教師要不斷提升，不斷發展能力；未來教育是開放的教育生態系統(如圖11～圖13所示)。

圖11 未來教室：階梯式演進的環境創新過程

圖12 未來教師

圖13 未來教育

〔楊宗凱：教授、博士生導師，國務院政府特殊津貼專家，首批“新世紀千百萬人才工程”國家級人選，國家督學。長期從事數字化學習技術、計算機網絡通信、現代服務業關鍵技術等方面的研究和開發。作為編制專家組組長主持制定《教育信息化十年發展規劃(2011-2020年)》。現任華中師范大學校長，兼任國家數字化學習工程技術研究中心主任，教育部教育信息技術工程研究中心主任，國家教育數字媒體與可視化知識服務學科創新引智(111)基地負責人。〕