國際視角下的下一代數字教學環境構建

文/Marieke de Wit Francesc Santanach and Jeffrey Merriman

國際視角下的下一代數字教學環境構建

文/Marieke de Wit Francesc Santanach and Jeffrey Merriman

當EDUCAUSE《下一代數字教學環境》（Next Generation Digital Learning Environments，NGDLE）報告發布時，其他國家同樣也在研究這個主題。荷蘭在全國范圍內組織了這項工作，為所有的高等院校選取一個通用方法構建數字教學環境，以支持靈活和個性化的學習。在西班牙，加泰羅尼亞開放大學（Universitat Oberta de Catalunya，UOC）選擇與麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology ，MIT）合作，根據NGDLE原則為新的虛擬校園開發具體架構。這些方法盡管各不相同，但都擁有一個共同的目標，那就是正確地為NGDLE的實現創造條件。

SURF：國家層面上對院校的支持

2006年，荷蘭進行的一項調查顯示，超過75%的高等院校正在建設數字教學環境（Digital Learning Environment，DLE）。這不僅是因為院校發覺要更多地管控師生所用的工具和應用，還因為大多數的院校與Blackboard公司的授權協議到期了，需要進行新的招標。數字教學環境開發如圖1所示。

圖1 數字教學環境開發

通過采用可改變和可擴展的組件組成數字教學環境的思想得到了許多院校的認可。他們對這一概念在某些情境下進行了實驗。然而，當需要替換教學管理系統（Learning Management System，LMS）時，絕大多數的院校仍然選擇了一體化的系統，因為他們還沒有確定好對模塊化教學環境的需求。此外，實施模塊化的數字教學環境還存在著技術和組織方面的問題。

SURF是荷蘭教育和科研IT部門的合作組織，其使命就是通過信息通信技術（Information and Communication Technology,ICT）的創新來提升其IT部門的工作質量。數字教學環境是SURF正在應對的主題之一，其主要目標就是使院校具備構建數字教學環境的能力，以支持靈活和個性化的學習。SURF和院校一起尋求對普遍性問題的解決方法，這樣就可以讓相關的院校專家都參與工作，不然院校就只能自己來干。在荷蘭，主要的普遍性問題有以下幾個方面：

數字教學環境是否能支持院校的教育愿景？院校的教育愿景在多大程度上影響或決定數字教學環境的選擇？通過討論和圓桌會議的形式，高等院校的代表們就這一主題出版了荷蘭教育科研網SURFnet期刊的專刊，如果院校對于數字教學環境對教育愿景的支持存在疑問時可以參考。該專刊根據當前的教學趨勢提出了數字教學環境所隱含的全局條件要求。

其中，一個有趣的組織悖論暴露出來：從教育愿景向教學模型和授課方式的轉化經常是在大學或學院中的多個層次上進行的，如院系、專業、項目、課程等。但是，關于數字教學環境的責任和決定經常是在學校層次上的，這個層次上不可能滿足所有的、各種各樣對于數字教學環境的愿望和需求。盡管如此，數字教學環境也還得盡可能多地支持不同的教學和學習過程。因此，學校層次的選擇必須讓個體項目層次有充分的靈活性，同時還要讓院校有充分的控制力。

一個重要的教學趨勢是：院校規定學習的產出，而不是預定的課程。學習產出是指學生所知道的、所理解的，以及在學習過程結束后對所能做到事情的描述。

數字教學環境必須對教師和學生都提供有效支持，讓學生可以負責自己的學習過程。為了實現這一點，數字教學環境必須要為院校的教學活動與相關任務及期限提供一個清晰且透明的展示。這就要有更多的變化來適應各種不同的學習途徑和學習方式，而且更進一步通過（同伴）反饋等方式深入洞察個體和全體學生的學習過程。最后，還可以實現與他人的合作，無論合作是發生在院校邊界之內還是邊界之外。

圖2 堡壘和開放城市的比喻

院校如何管理其應用布局？如何為可靠性、安全性以及用戶的選擇自由提供支持？荷蘭的高等院校用堡壘和開放城市模型作為比喻（如圖2所示），用來確定哪些工具在學校層次管理，哪些分散管理，還有哪些不需要管理。

許多荷蘭院校在自身組織中使用這個模型。該模型多次出現在數字教學環境的報告展示和愿景陳述中，為這個議題的討論提供了一個便捷的方法，而且有助于確定各個組件在數字教學環境架構中位置。院校經常傾向于將所有東西都放在堡壘中，但這并不總是最佳選擇。借助這個比喻可以做出更加平衡的選擇，而且這個比喻也為院校從事數字教學環境相關工作的人們提供了一個共同語言。

如何確保不同應用之間的互操作性？EDUCAUSE的報告指出，有一系列的計劃正在塑造著NGDLE的愿景，而且要實現愿景還有很多必要的工作。在荷蘭，我們根據NGDLE的特性開發了一個通用架構。這個架構模型中的內容和功能來源于多個組件，而且有互操作性標準讓分離的系統可以一同工作。這種“組件”為教育任務的有效執行提供職能（functionality），此處的職能指的是全部可能應用（例如功能）組成的整體。下一代數字教學環境要由哪些組件構成？要實現數字教學環境的個性化和靈活性還需要做什么？進行集成還需要什么？

來自十所不同院校的架構師們一起研究了每個組件的情況：哪些數據需要和哪些其他的組件交換；應當使用的標準；這些在組件之間交換的數據是流入的還是流出的；這個研究形成了可以院校在數字教學環境的設計中使用的一個功能模型。

這個功能模型（如圖3所示）確定了數字教學環境中最重要的五項標準:IMS LTI（教學工具可操作性和集成）、IMS LIS（個性化教學信息服務）、XAPI（分析）、SAML/VOOT（合作）和OOAPI（可達性和通用設計）。

院校如何確保這些服務是符合相關標準的？在數字教學環境的實現中，供應商扮演著不可或缺的角色。在當前，幾乎沒有廠商完全支持模塊互操作。廠商的確提供了（部分）產品包，但是經常不能和其他系統互操作。只有廠商采納互操作的途徑，我們才能實現模塊化數字教學環境的目標。這需要服務提供商進行改變，需要他們按照相關的標準開放服務，并且提供與之前不同的授權模式。

SURFnet向廠商提出了挑戰，促使他們向院校展示其產品在模塊化數字教學環境方面的貢獻。SURFnet開發了一個模擬演示環境，廠商可以在其中展示他們的服務兼容相關標準的程度。國家層面的這項工作是對供應商和院校雙方的支持。廠商只要進行一次對接就可以向全荷蘭院校進行展示；院校可以利用集成在模擬演示環境中的所有知識。

在學校層面上院校如何根據教育方法和教學模型運用正確的工具和設計用戶界面呢？下面將要描述的就是麻省理工學院（MIT）和加泰羅尼亞開放大學（UOC）所合作的企業級架構，使這一問題得以解決。

UOC/MIT：為高等教育中的教學技術提供支持

加泰羅尼亞開放大學（UOC）和麻省理工學院（MIT），總部分別位于西班牙巴塞羅那和美國馬薩諸塞州的劍橋市，彼此之間有一段國際合作的歷史。

圖3 數字教學環境的功能模型

加泰羅尼亞開放大學是加泰羅尼亞高等教育系統中第一個遠程教育大學，并從1995年起作為完全在線的大學，采用基于個性化的教育模型和電子教學（E-learning）為學生提供持續支持。加泰羅尼亞開放大學有大約54000名學生，6438個虛擬教室，2988名課程講師，366名教職人員和研究人員。

麻省理工學院數字教學辦公室（Office of Digital Learning，ODL）的戰略教育項目（Strategic Education Initiatives，SEI）小組負責支持麻省理工學院與其他大學、基金會、信托機構、非政府組織和國家政府在數字教學的實驗和實施方面的合作關系。一些SEI項目擴展到不同的國家和上百所學校，協助著麻省理工學院和全世界的實踐者、研究者和學習者促進數字教學領域的進步。

加泰羅尼亞開放大學和麻省理工學院自2006年以來就（通過SEI/ODL）在教學技術項目上開展合作。

現代教學技術必須能實現任何地點和任何時間進行學生的學習和教師的講授，而不必考慮他們的物理位置。例如，如今在某所醫院中的住院醫師學生可以與不同國家和不同地點的教授進行在線交流，而不只是在某個大學附屬醫院中的面對面交流。有了這些技術，我們就可以使教育過程出現在最需要的時間和地點，包括工作場所在內——醫院、實驗室、工廠、農場，以及其他地方。

這種新的教育現實要求教育者和教學設計者們重新思考教育的一些基本方法。授課教師的角色也許要從教室教學轉移到輔導和指導上。學生也許將被要求扮演更加活躍的角色，向同學提問并請求授課教師的輔導。同時也要求能有一些更加有用的教學方法：在支持下一代的教育體驗的過程中，對基于能力的教學（competency-based education）、面向問題解決的方法（problem-solving approaches）和基于項目的學習（project-based learning）的接受程度都在不斷增加。促進創造、支持動態指導、鼓勵學生之間的討論和合作工作的工具和服務將變得越來越多樣化和可交互。在未來的幾年中，我們將見證新的教學方法和新的軟件服務在教育行業中的繁榮發展。

社會也正在變化。如今的從業者們都在分布式的、跨學科的和國際化的團隊中工作，而且工作場所數字化的進步已經改變了絕大多數的職業。每個領域中的創新都在持續，要求工作技能的終身更新。在線教育很有可能是同時提供數字化素養和終身學習的最佳環境。

1995年，能使用的數字教學環境的學校并不多，所以加泰羅尼亞開放大學自己開發了一個。如今，加泰羅尼亞開放大學的虛擬校園使用的是一個復雜的技術混合體，源于后來根據用戶需求、技術升級和教學方法改變而不斷進行的改寫。與之相并行的是，基于互聯網的教學技術行業在世界范圍內出現并發展至今。許多廠商從事這個行業并且生產出了可靠的教育應用和教學系統。

像許多其他的大學一樣，加泰羅尼亞開放大學致力于一個充滿生機的教育行業的形成。因此，加泰羅尼亞開放大學正處于從自建系統到第三方系統的轉變過程之中，并尋找著那些不僅是軟件和服務提供商同時也是教育合作者的廠商。

EDUCAUSE下一代數字教學環境報告為數字教學環境的演變提供了一個明確的愿景。因此，加泰羅尼亞開放大學和麻省理工學院共同提出了支持這一愿景的下一代企業架構的設想。

圖4描繪了這個教育生態系統中的組件，使用了三個主要元素之間的關系來表示：應用程序（右上）、教學服務（教育服務基礎設施EIS），以及一個新的概念——教學方法體驗（learning method experience，LMX）。

圖4 教育生態的模型

應用程序

Web、移動或任何形式的應用實現了最佳的教學資源的個性化提供。每個職業都需要多種多樣的應用，因此應用市場涵蓋了所有種類的數字應用程序，類似于普通的移動應用商店和應用市場。如同IMS LTI那樣的標準已經證實，事實上應用程序市場可以支撐教育的需求，而且也是可行的。正如前文所述，社會的快速變化同樣催生了教學選用應用的經常性更新以及教育的集成需求。

教學服務

教育服務基礎設施（Educational Infrastructure Services，EIS）是滿足教學應用需要的一整套服務，提供了支持全校教育和行政管理業務模型的基本功能元素。實施和鞏固更加具體的教育業務流程（如在線評價）將會造成變革后的服務從教學管理系統（LMS）中脫離并進入到企業架構之中。教育是一個復雜的領域，每一個部分的進步和精確化都要求專門的業務。下一代數字教學環境（NGDLE）將需要為這些從教學管理系統中分離出來的新服務的部署和持續提供支持，不僅在技術方面也在業務方面。在這一點上，加泰羅尼亞開放大學正在主持一個和18個歐洲合作伙伴共同開展的被稱為TeSLA的項目，聚焦于在評價過程中使用生物識別技術。這個項目將要求有新的廠商，特別是生物識別廠商，而且毫無疑問的將要通過新的服務合同集成到教育生態之中。與此同時，在過去17年間，麻省理工學院基于一個可擴展的服務定義（service definition）集合，形成了由不斷增加的教學相關服務組成的主體。圖5展示了麻省理工學院開發的不斷擴大的整套企業級教學服務（enterprise learning service）。

圖5 MIT開發的EIS套件

教學方法體驗（LMX）

教學方法體驗（learning method experience）指的是一個實體，如用戶界面或者其他的機制，用于提供一個特定的教育方法或教學模型所需的情境和完整用戶體驗。在當今的教學管理系統（LMS）概念中，教學方法體驗（LMX）應當是教學過程的一組視圖或者是訪問點（access point），諸如課程列表、提醒、日歷、新型的教學空間和更近的能力地圖（competency map）之類。教學方法體驗這一概念包括了教學人員根據他們的教育方法和教學模型設計出整體的用戶體驗所需的功能集合。與這一概念相一致，加泰羅尼亞開放大學對于新的數字教學環境的中心要求，就是要有設計和建立新的數字教學空間的能力，特別是為不同的項目建設不同教學方法體驗環境的能力。

結論

作為對新的教育和工作現實的回應，教學系統的自然演化意味著傳統的、一刀切的教學管理系統正在迅速地沒落下去。下一代的教學環境必須要滿足不斷演化的教學方法、新的終身學習的人口結構現實和持續不斷演化的軟硬件技術的需求。

從根本上，我們探討的是新的、開放定義的和不斷演化的模型，從而以程序可訪問的方式捕捉和共享真實的教育知識，激發新的教育業務和服務的出現。最終我們可以期待由豐富教育知識組成的不斷增長的網絡的形成，而且邁向全新類型的互聯網體驗和嵌入式技術，超越目前通過網頁瀏覽器（一項有著25年之久的技術）所能達到的最高水平。

為了跟隨和實現上述發展進步和獲取一個適用的數字教學環境的嘗試并不是獨一無二的。美國、荷蘭和西班牙都在進行相關的工作，推動數字教學環境提升到更高水平，而且這些項目已經聯合起來，使形成的知識和經驗能夠在更大范圍內共享。

（責編：楊潔）

（本文譯自EDUCUASE REVIEW；翻譯：陳強 清華大學信息化工作辦公室）