2016年地平線報告解讀

林一凡

《地平線報告》（Horizon Report），一份每年由美國新媒體聯盟（New Media Consortium，探索和開發在學習、研究和創造性探究方面的新興技術）發布的報告又來了。它致力于分析1～5年內技術可能給高等教育帶來的改變。2016年的報告中，依然有些熟悉的詞，比如自帶設備學習、創客空間，也多了新成員，比如虛擬現實和增強現實和機器人。

短期（1年或更短）自帶設備和自適應學習

一部手機，現可成為打開物理大門的鑰匙。

北加利福尼亞州立大學開發了一款叫做“我的科技（MyTech）”的手機應用，安卓蘋果皆可用，其作用是在掌間探索物理世界。這款應用將手機內置的傳感器們利用起來，翻轉、下墜、碰撞……手機無論處于何種狀態，應用都能呈現出其運動曲線，計算出它X軸和Y軸方向上的運動速度……應用能更直觀地感受日常生活中各種物理學意義上的“力”，把玩手機變得學術范。

這就是自帶設備學習的典型例子。電子產品不再被看作分散學生注意力的洪水猛獸，相反，讓學生帶著筆記本、平板電腦、智能手機或其他電子設備來學校，已是新教學潮流。2015年的一項研究表明，至少42%的美國高校已啟動了自帶設備戰略。現在該考慮的，已不是在課堂上能不能用電子設備，而是怎么用。

還有一款教學神器。

面對整班學生，老師往往沒辦法讓每個人都步調一致地跟上教學進度。怎么辦？考試是獲得教學反饋的唯一辦法。考試之前呢？大概就盡人事聽天命吧。

哈佛大學的兩位教授決定改變老師的抓瞎狀態，開發出基于云端的課堂實時反饋系統——學習催化器（Learning Catalytics）。老師使用這套系統，能實時了解學生對知識點的掌握情況。講完一個知識點，能通過系統發布任務，全班學生統一回答……每個學生答題耗時、正確率，老師都心中有數，也能針對性地答疑解惑。這就是學習分析和自適應學習趨勢的一個表現。在2015年的報告中，自適應學習被列入長期趨勢，而今年，它和學習分析一道，成為短期可見的未來。

學習分析，是對學習者的學習過程追蹤分析，根據學生通過互聯網學習留下的數據，了解他們的學習動態，評估影響學習效果的因素，并盡早鎖定徘徊在掛科邊緣的學生，密切關注，及時幫助。自適應學習，則是將學習分析這套方法和軟件或網絡平臺結合，根據學生的不同需求調整，預測某個時間點學生需要的課程內容和課程資源。

中期（2～3年）虛擬現實和創客空間

“這是主動脈瓣，現在我明白了！”戴上微軟的全息眼鏡，醫學生不必對尸體動刀子，也能近距離觀察器官。這是美國西儲大學醫學院和微軟合作的項目。西儲大學醫學院教授感嘆，第一次試用全息眼鏡時他就意識到，世界要變了——延續100多年的醫學生培養方法，因虛擬現實，正悄然發生變化。

增強現實和虛擬現實，正是當下被熱炒的兩個概念。它們含義不同，但緊密相關。增強現實，是將虛擬物和現實世界結合，而虛擬現實，則是為使用者再造出一個世界。兩種技術，都能為高等教育帶來新視角，讓學生從全新的視角去理解之前接觸的世界。

研究發現，將增強現實元素用于英語學習，能讓非英語母語的學生獲得更好的學習效果。斯坦福大學和麻省理工學院搭建虛擬學習環境，讓分布各地的學生擁有“在校”體驗，促進學生團隊討論與協作。

在阿比林基督教大學，職業治療專業的研究生們獲得了一種獨特的動手體驗——用3D打印制作義肢。傳統假肢的售價至少十萬美元，3D打印版本的假肢，成本可低至15美元。當然，制作假肢并不容易，學生們通常得花上一周半時間打磨假肢原型。因為親自動手，他們更明白其中的艱難，也更愿意花時間研究。學生們動手制作假肢，這得益于大學內的“創客實驗室”，或創客空間。2015年，創客空間在《地平線報告》中贏得首秀。今年，它再度出現，依然被列進中期趨勢。

3D打印、機器人、3D建模……已走下神壇，成為學生們日常能接觸把玩的學習工具。如何重新定義課堂和實驗室，如何賦予它們新的用途？創客空間回答了這一問題。它不僅提供工具，也提供動手體驗，讓學生低成本實現奇思妙想。創客空間背后的推動力量，來源于創客運動——藝術家、工程師、技術愛好者……分享技術，交流思想，懷揣熱情動手制作產品。創客空間通常得配備點高科技產品，3D打印機、樹莓派卡片式電腦（Raspberry Pi）、開源電子原型平臺（Arduino）、神奇電路板（Makey Makey，能讓任何物體變成一個計算機輸入設備），當然也要有點實操工具，激光切割機和縫紉機……

長期（4～5年）——情感計算和機器人

慕課（MOOC）雖好，可全靠學生自制力苦撐。

匹茲堡大學的研究者開發了軟件“專心學習者（Attentive Learner）”，專為用手機自學的同學準備。它將手機的后置攝像頭變成感應器。觀看教學影片時，學生將手指放在攝像頭上，手指離開，影片暫停；手指滑動，影片快進或后退。當然，這不算什么，關鍵在于它能通過輕輕覆在鏡頭上的指尖，監測心率、判斷注意力。當沒發現注意力，系統就會發出警報。課后，它還能推送練習題，專撿走神時的知識點。

對老師來說，它同樣起到指導作用。它可繪制學生觀看教學影片時的注意力曲線圖，并對應相關教學內容，這就像電視臺的收視率走勢圖，教師一看就明白，哪部分內容學生覺得無趣，從而調整教學方式和節奏。

“專心學習者”牽涉的技術，就包括“情感計算”（Affective Computing）。情感計算，要賦予計算機類似人類的觀察、理解和生成各種情感特征的能力，最終像人類那樣自然、親切和生動地交互。它能讀取人類的情緒，分析需求……不過，情感計算目前還有點“黑科技”。要知道，前段時間名聲大噪的阿爾法圍棋（Alpha Go）也達不到這個層次。不過有調查報告表明，情感計算在未來5年內將贏得大發展，畢竟蘋果、英特爾和微軟這樣的巨頭們都在該領域埋頭苦干。

創新概念的搖籃，往往都在高校。情感計算，就由麻省理工媒體實驗室率先提出。它的情感計算小組，正費盡心思地教計算機識別人類的面部表情。劍橋大學計算機實驗室的科學家們則在研發一種機器，它能捕捉人類面部的細微表情，并推測其精神狀態，目前的測試表明，機器的判斷與人的一樣準確。

站在墨西哥國立自治大學的醫學生面前的，是表現出不同疾病癥狀的病人。但是，它們不是真人，而是有著機械器官、模擬呼吸系統和人造血液的機器人。

從工廠機器人，采礦機器人，交通機器人到軍事機器人……臟活累活危險活，機器人兄弟正幫人類分擔。與機器人一起生活，已成越來越清晰可見的未來。而且，機器人一直都在進化：剛開始，它可能只是生產線上的機械臂，現在它越來越聰明，能做家庭清潔，能陪孩子玩耍，能寫詩作曲，能上大馬路載人。它的“大腦”也愈加發達，利用深度學習和大數據，機器人可不斷學習新技能。若干年后，再有一次人機大戰，人工智能將附身正兒八經的機器人，自己落子，和人類正面博弈。

在高校進行的機器人研究，已影響到基礎教育。賓夕法尼亞州立大學的學生和教職員工就為費城的中學數學和科學老師設計相關課程模型，這一計劃得到美國科學基金會的支持，為了培養STEM教育新一代領導者。

責任編輯：尹穎堯