學習工程師的使命

張渝江

2014年12月初，臺灣大學的PaGamO項目打敗了來自43個國家，包括哈佛大學等427所大學或團隊的作品，拿到了全世界首次創辦也是最大的教學創新大獎。PaGamO是一款在線學習游戲，誕生于2013年。這一年慕課和翻轉課堂早已席卷全球教育界。臺灣大學電機系教授葉丙成在探索實踐慕課和翻轉課堂的過程中，形成了自己新的教學理念;然后帶領一群大三、大四的學生開發出了PaGamO用于自己開設的“機率課”的教學。接下來，學習這門課程的學生們在PaGamO游戲里通過解題“占領地盤”，簡直玩“瘋”了。目前這門教學和在線互動游戲結合的“機率課”已經入駐國際頂尖慕課平臺Coursera，全球已有近2.4萬名學生選了該課。

葉丙成教授和PaGamO的成功，給研究者們帶來了新的職業思考——學習工程和學習工程師將成為技術變革教育的新生力量。

● 學習工程和學習工程師

今天的教育技術讓我們對學校的未來產生了豐富的想象和巨大的憧憬。從翻轉課堂到混合學習，從教育大數據到個性化學習，一些教育者認為采用技術能“改造”或“修復”學校;然而把平板電腦和在線學習軟件等放到教室中，魔法卻不一定發生。因為學校是一個極其復雜的體系，難以撼動。換句話說，新技術和新工具能幫助我們，讓我們有機會做得更好，但是如何讓這一切變成現實呢？2014年，美國教育政策研究所主任Frederick M. Hess在其新書“Breakthrough Leadership in the Digital Age”（數字時代的突破性領導力）中提出了，教育工作者應該向“學習工程師”轉變，整合學習科學和技術以解決教育問題，促進學校的變革。

學習工程的概念最早由卡內基梅隆大學教務長Mark Kamlet博士提出。當前對“學習工程”的定義是：開發、評估和改進教學過程、方法和教育技術，以形成可預測、可循環發展和提升的學習環境，即利用學習科學和技術支持來解決教學難題，給積極的學習和有效的教學創造條件。而學習工程師則要求具有深厚的學習科學和技術背景，以系統性的思維和全局的視野來完成學習工程的實施，而非教師那樣單純地進行教學設計。這正是學習工程師和教師的最大區別，就像建筑工程師有別于建筑工人，軟件工程師之于程序員。如此，當我們在爭論教育有諸多癥結而似乎無處可去時，學習工程師總可以帶來新鮮可行的方法解決這些頑固的問題。

● 像工程師那樣思考

工程師是世界上最有創意和最有效的問題解決者，這是因為他們能把豐富的想象力和對這個世界如何運作的認識結合起來思考。工程師在任何領域的運作都是通過識別問題，依據相關科學來設計精明的解決方案，并讓這些解決方案切實可行。

個性化學習是最好的學習方式之一，但是在現有學校圍墻里面，沒有校長和教師能夠實現。如果換成工程師來解決這一棘手的問題又如何呢？

馬科斯·萬提拉（Max Ventilla）是谷歌公司前執行總監，一位數字技術工程師。他認為，目前公立和私立院校盡管收費不一，但在教育水平和學生的學習效果方面，各有不盡如人意的地方。“如果時間旅行者從20世紀90年代初回來，會發現學校和以前沒什么兩樣。問題是，孩子和世界都已經變化了。”他說。

在對成功的早期教育學校進行了廣泛的研究后，馬科斯·萬提拉發現，這些學校都是奉行以兒童為中心的教育理念，并提供個別化教育，學生按照自己的步調和方法進行學習，培養自己的各種能力。于是他成立了一個教育機構——Altschool，通過技術平臺和微型學校，為每位學生都提供小而精的，最重要的、“最適合”的學習內容，以期實現個性化的教育。

他創辦的第一所學校在舊金山，招收幼兒園和小學一年級學生，目前有20名學生，3名教師，同時還雇傭了一群前谷歌工程師對學校進行整體設計。

Altschool學校的一個鮮明特點是沒有“年級水平”的劃分。學生僅是按年齡分成兩個主要的學習小組。在一些群體學習項目中，一個教師負責8個孩子。學校建筑則是一個很大的房間，被劃分為學習和玩耍區域。

教師會每周為每位學生創建高度個性化的課程學習計劃單。它是一組學生在當周要完成的10個左右的目標和項目。每位學生有一部iPad mini，通過iPad上的項目管理軟件Trello，學生可以訪問自己獨特的學習計劃單。

Altschool學校的另一個特點是通過視頻打破傳統教育。教室配備有一定數量的攝像機，教師只需按一下按鈕就能記錄課堂的學習情況。教師和家長能夠真正看到學生突破性的時刻或崩潰的時刻，這能夠幫助他們的孩子學習得更好。“你可以看到哪些活動最適合特定的孩子，或者不適合”，馬科斯·萬提拉說。

AltSchool還包含一個“沒有圍墻的學校”的理念，經常組織學生進行實地考察旅行，這也是課程的一部分。同時學校通過外包的方式來開展體育活動，節約了修建體育場地和設施的成本。

最近，AltSchool獲得了3300萬美元的融資。顯然這家工程師創辦的教育機構正朝著成功的方向邁進。這樣的個案并非特例，早前薩爾曼·可汗和他創辦的可汗學院就著實讓教育行業專家汗顏不已。現在，已經有越來越多的技術人才投身教育，他們應對教育挑戰的方法值得原有教育從業者借鑒。在缺乏工程師的教育領域，要實現教育變革的愿景，當前學校面臨的挑戰之一就是讓教育工作者像工程師那樣思考并解決課堂上遇到各種問題，這才是需要倡導的。

● 學習工程師的工作

教育工作者向學習工程師轉變并非革命性的變化，只不過是更強調使用學習科學和技術來解決現實的挑戰。良好的學習設計不只是涉及學習是如何發生的基本原理，還要把這些基本原理應用到具體的學習場景中。

對此，匹茲堡學習科學中心的執行官Ken Koedinger以科學家和工程師之間的區別打了一個比方，“讓我們用物理學和機械工程作為類比。 物理學研究的是基本原理，而工程師們則是采用這些原理來解決實際工作中復雜的問題。”同樣，我們可以把醫生看作是生物科學的工程師。生物學家們探索細胞是如何工作、器官功能、分子相互作用和缺陷等;但是醫生則應用這些知識來解決每個病人的健康問題。

這種理解同樣適用于學習科學和學習工程。學習科學闡明了學習是怎樣發生和進行的。但是卻沒有透露怎樣組織教師和學生在教學中如何做到這一切。因此，如其他行業一樣，我們需要學習工程師，把學習科學的原理應用到具體的教學實踐中，解決教室中遇到的各種問題。例如，掌握學習法以及個別化教育在30年前就被提出來了，然而直到林地公園高中和可汗學院的翻轉課堂創新才讓這些教育基本原理在教室中得到了真正的應用和實施。

實際上，學習工程就是精通技術的教育專家們每天要做的事情。他們向學生了解需要解決什么問題，然后轉身研究確定解決方案，并設計出更聰明、更好的方式來促進更棒的教育和學習。事實上，學校、教室或者說學習環境中所有的一切都可以用工程師的方法來解決。例如，在學習工程師的解決方案中會涉及：教室燈光和墻面顏色的選擇對學生心理的影響，桌椅等家具對教學流程的靈活適應而不至于在流轉過程中耽誤時間，數字技術和工具的選用更有利于個性化學習的開展，等等。因此，學習工程師不但熟悉學習科學，而且擅用技術工具;能根據具體情況，把教室空間、課桌、電子白板、電腦和網絡等融合成一個具體的解決方案，以適應不斷變化的學習需求。

● 成功的學習工程師

2002年，Rick Ogston在亞利桑那州創辦了Carpe Diem特許學校。初期，這所學校與傳統的學校雷同。不過在2005～2006年，學校面臨困境期間，Ogston探索出了一種混合學習模式──結合電腦輔助教學和重新設計的教室，這所面臨關閉的特許學校重新煥發生機。

圍繞著幫助學生學得更好的理念，Carpe Diem中學的混合學習模式進行了一場顛覆式的創新。首先是其激進的教室設計。學校的主要空間是一個裝配有二百多臺電腦的大型學習中心，這是學生自主進行在線學習的場所。而旁邊的較小的房間則作為教師與學生面對面互動交流的地點。其次是獨特的教育生態。學校重新定位了教師、學生、家長以及管理者的角色。例如，學校有200多名學生，但僅有5名專業學科教師和4名助教;其中每名專業教師分別負責所有學生的某一門學科教學，而不分年級。助教則是在學習中心負責監控學生、簡單答疑。

自從實施混合學習后，Carpe Diem中學在各種測試中，學生成績名列前茅，連續幾年獲得全美或州教育評價的殊榮。

其實，學校創辦者和新混合學習模型的開發者Rick Ogston之前并非職業教育工作者。他曾在海軍陸戰隊服役，后來干過經商、家庭治療師以及教會牧師。不過在他進入教育體系時，獲得了教育碩士學位。或許Ogston兼收并蓄的背景有助于他對技術和學校設計有不一樣的思考。

“我想為孩子們提供更多個性化的教學……在這個時代，要達到這一目的的最好方法是利用技術。除非你能找到一個更好的辦法。”Ogston說。在他看來，技術不是秘密武器，而僅是一種工具。這樣的工具任何教育工作者都可以找到并加以利用。關鍵是如何建立新型的學習關系和學習文化，再設計與之配套的學校環境。雖然是同樣的技術，但卻產生出不一樣的效果。

Carpe Diem中學的混合學習被譽為美國新學校模型典范。Carpe Diem中學的成功就是學習工程師的成功。無獨有偶，洛杉磯市特南鮑姆高中（Tennenbaum）的校長Michelle Tubbs，一位擁有教育技術博士學位且有豐富經驗的教師，用她的學習工程師思維，創建了BLAST混合學習模型，也引起了廣泛的關注。類似的故事正在發生，學習工程師們正在點燃學校變革的星星之火。