基于技術成熟度曲線的教育信息化發展熱點分析*

胡衛星 徐 多 趙苗苗

（渤海大學 教育學院，遼寧錦州 121013）

教育信息化是指在教育領域全面深入地運用現代信息技術來促進教育改革與發展的過程[1]。隨著《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》的實施，國家更加重視將各種新興技術融入到實際的教育教學過程當中[2]。然而技術的迅猛發展，使得教育實踐者們在選擇和利用技術時出現盲目追求和泛濫使用的狀況，導致技術偏離教育、技術主導教育和技術與教育不協調等現象出現。因此，如何正確地選擇技術并將其有效地融入到教育教學當中，儼然成為制約當前教育信息化發展的關鍵問題之一[3]。技術成熟度曲線是全球知名的 IT研究與顧問咨詢機構——Gartner公司用來對眾多技術行業發展周期進行預測和判斷的重要參照工具，它描述了一項技術從誕生到成熟的過程[4]。技術成熟度曲線能在一定程度上幫助教育工作者理解和把握技術發展與應用的趨勢，從而更好地搭建教育與技術之間和諧有效的關系，使教育領域的信息化發展得更有效、更完善。

一 對技術成熟度曲線的解讀

Gartner公司于1995年首次提出“技術成熟度曲線”概念，其發布的“2017年新興科技技術成熟度曲線”整體上描述了2017年各新興技術成熟發展的軌跡，如圖1所示[5]。該曲線的縱軸為對這些技術發展的公眾期望值[6]；橫軸為時間，即技術從產生到成熟所要經歷的五個發展時期[7]：①技術萌芽期——技術處于研發初級階段，并未形成成熟的產品和實踐模式；人們對技術的基本概念和內容限于簡單了解，產生了一定的興趣并加以關注。②期望膨脹期，也稱炒作高峰期——公眾對技術的期望值達到頂峰，一些不成熟的產品被推出來并加以應用，人們蜂擁而上紛紛討論和采用這些技術，容易陷入盲目的技術投資陷阱中。③泡沫破裂低谷期——公眾對技術的期望值顯著下降，技術的實際應用效果與過度預期的偏差使技術研發受挫，有些技術從一開始就被人們迅速拋棄，部分技術被保留下來獲得更成熟的研究。④穩步爬升恢復期——被保留下來的技術通過不斷的試驗和研究逐步成熟，較為成功的產品得以推出，最佳技術產品應用也開始涌現。⑤生產成熟期——技術產品成熟且開始被廣泛生產和應用，新技術產品產生的利益和潛力得到市場認可，逐步成為市場的主流產品，開始出現技術產品之間的價格競爭。

與此同時，任何一種技術從誕生到成熟，在這個完整周期內需要避免四個“陷阱”[8]：①過早接受。技術因被媒體過度報道而處于期望膨脹期，但從實際應用來看并不成熟，此時不要過早盲目地接受并采用該項技術。②過早放棄。當技術并沒有達到預期期望導致很多負面評價接踵而來、處于泡沫破裂低谷期時，不應過早否定和放棄該項技術，而應該觀察該項技術正處于曲線的哪個位置，據此科學理性地做出正確選擇。③過晚接受。技術作為生產力的重要手段創造著不菲價值，這成為了各商家相互競爭的主要因素，若對新技術接受過晚，就會在競爭中處于非常不利的地位。④過晚放棄。技術更新換代的速度顯著加快，這就需要人們在大部分技術的應用上提前為新替代技術的出現和普及做好準備。

圖1 Gartner公司發布的2017年新興科技技術成熟度曲線

二 技術成熟度曲線與教育信息化

1 教育信息化進程中技術與教育的關系理解

如何處理好技術與教育之間的關系，始終是教育信息化發展過程中需解決的關鍵問題之一。對兩者關系的不同看法，不僅會對技術應用產生不同態度，而且會對教育產生不同影響——技術專家往往從技術本位出發，希望教師和教育遷就技術，要求教師改變原有的認知與行為模式，以適應技術的發展變化，否則就認為教師固執保守[9]；一線教師和教育管理者則從教育本位出發，希望技術服務于教育教學，要求技術專家降低技術壁壘，提高性價比，提供更完善的功能，不愿意讓教育圍著技術轉[10]——從歷史的角度來看，這兩種觀點都不夠全面。這是因為，教育信息化是技術與教育教學不斷融合發展的一個動態變化過程，它的發展史就是教育與技術不斷靠攏、互相影響的歷史[11]：一方面，教師和學生不斷學習和掌握新技術以提高教與學的效果；另一方面，技術也通過不斷人性化、智能化和廉價化來向公眾靠攏。一旦這兩方面的努力結合起來，就會激發出變革與發展的巨大能量，此時技術就會在教育教學領域迅速普及，并深刻影響教育教學的內容與形式[12]。人類知識積累到今天已經變得高度結構化和抽象化，因此專家型教師高水平、藝術化的講授和指導必不可少。然而，目前的技術還不足以支持開展遠距離的、高度互動的、既各自分離又具有現場感的講授式教學——只有當這樣的技術出現并發展成熟，教育與技術之間的新的平衡點和結合點才會出現，從而真正孕育并推動新教育革命的發生[13]。

2 技術成熟度曲線下的教育信息化發展歷程

從最初的教育“無技術”狀態，到后來的“技術工具論”，再到今天的“技術素養論”，技術已經不再是可有可無的工具，而已成為現代人類的基本生活和生存方式[14]。依據技術成熟度曲線的周期性，教育信息化的發展道路需經歷五個階段，如圖2所示[15]：①起步階段——這是教育信息化意識的引入、吸收、創新階段，即建立正確的思維方式和共同的技術理解，采用不同于以往的方式來思考和看待新技術，尤其是要理性看待新技術會產生哪些創造性顛覆、會帶來哪些具有競爭優勢的教育新應用。②快速發展階段——在促使師生角色轉變的基礎上，實現對技術的全方位使用，形成新型信息化領導者（包括教育信息化系統戰略師、教育信息化資源管理專家和教育信息化業務部門主管）。③應用探索階段——在技術去泡沫化發展的基礎上實現教育教學過程中的“人盡其用”，為此要審視現有教育教學的優勢、劣勢和潛在機會，識別新技術及其可能帶來的潛在威脅，促使技術與教育內部的人（如教師和管理者）之間進行互動，形成對技術的高水平接納。④穩定實踐階段——師生積極采用新型信息化教學方式開展各類教育活動，獲得更大的教學效果、社會聯系、技術產品和服務價值。⑤穩定發展階段——主要包括信息化的應用融合和信息化的自助創新發展兩個子階段，前者將信息化進程的關注焦點轉移到人、業務與技術事物三者的深度融合；后者則充分利用各種新興技術來進一步改變教育結構，使教育形式發生深刻變化，產生新的教育形式，進而促使人們學習、掌握更新的技術。

圖2 技術成熟度曲線下的教育信息化發展歷程

三 基于技術成熟度曲線的教育信息化短期發展熱點

依據近七年（2011～2017年）技術成熟度曲線報告，本研究檢索出具備短期（1～3年之內）發展前景的技術共26項，從中篩選出和教育相關的15項技術作為研究樣本。經由部分一線教師、技術專家和研究學者代表進行評測，得出教育信息化短期（1～3年之內）發展熱點。

1 云計算技術與教育云

云計算是通過將計算任務分散到大量分布式計算機構成的資源池，使用戶能夠按需訪問相應的計算機、存儲空間和系統應用，進而獲得各種服務的一種新型商業計算服務模式[16]。近七年技術成熟度曲線報告顯示，云計算已不再是“新興”技術，正日趨成熟且正成為“主流”技術。教育云是云計算技術向教育領域遷移的典型應用，正成為時下教育信息化工程發展的基礎技術架構[17]。教育云的構建，一方面使教育信息化的各種軟件、硬件、存儲等設備資源觸手可及，使得教育數據處理、存儲和傳輸的成本大大降低，增加了教育信息技術和各種教育資源的可獲取性；另一方面可有效構建起個性化學習環境，促進教師有效教學、學生學習支持、學生高級思維能力培養和學生群體智慧的發展。當前教育信息化的快速發展，迫切需要研究如何圍繞豐富的教育云服務，開展面向廣大一線師生的有效教學實踐。相對于技術工具的采用，能否真正降低教師的工作強度、提高教師的教學效果、促進學生的自我個性發展，才是開展一線教育技術應用時需要努力解決的關鍵點之一[18]。

2 智能技術與智慧教育空間

智能技術是模擬仿真、智能感知、智能交互等技術的統稱，這些技術的共同特點是讓用戶在創建虛擬和現實世界的聯系時獲得各方面的智力支持[19]。目前，智能技術儼然已成為技術成熟度曲線上所占比例相對較高的一個技術群，其在教育領域的應用正在不斷地普及，尤其是時下的智慧教室、智慧校園和智慧學習空間等，在很大程度上有賴于智能技術群的成熟發展。其中，虛擬仿真教學極有可能會成為下一個教育信息化發展熱點。在近七年技術成熟度曲線報告中，虛擬現實技術已經經歷了泡沫破裂谷底期，并逐漸走向穩步爬升恢復期。通過該技術建立的虛擬實驗室或仿真學習空間，能夠為學生提供逼真的學習環境，并使學生身臨其境地理解和掌握學習內容[20]。然而，隨著智能技術的突飛猛進，一些人卻產生了“智能技術將完全取代教師”的觀點。盡管智能技術的教學應用能有效拓展學習者的個性學習空間，可將課堂延伸至社區和生活之中，但是教師并不會“消失”，反而會成為這個“智慧教育空間”的重要管理者和信息把關人[21]。因此，教育工作者應重點關注如何將智能技術深度融入教育之中。

3 移動技術與移動學習

近七年技術成熟度曲線報告顯示，智能手機和平板計算機等移動終端技術的發展迅速，尤其是平板計算機技術不僅跨過了技術泡沫破裂低谷期，而且迅速地步入了技術穩步爬升恢復期。移動學習作為移動終端技術與教育教學活動相結合的產物，在最近幾年內成為了一種主流的數字化學習新方式。隨著技術的進一步完善，隨時隨地、任何時間、任何地點、任何內容的移動學習將會得到全面的普及和深入的發展。但同時也應看到，目前制約移動學習技術發展的主要因素是學習內容的研發，因此如何為學習者提供個性化、高質量的學習內容，已經成為整個移動教育的根基[22]。各種移動教育APP多而不精、廣而不全，是時下移動學習推行不利的關鍵因素之一。究其主要原因，在于技術與教學分離的產品研發模式存在缺陷，即開發APP的技術人員與實際教學實踐活動相脫節——這就一方面需要技術研發人員深入一線教學實踐之中，切實掌握并滿足教師與學生的知識體系需求；另一方面也需一線教師了解和掌握移動教育技術，進行相關教學資源的積累，學會用APP分享自己的教學經驗與成果。

4 3D打印技術、手勢控制技術與娛教活動

3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術[23]。近七年技術成熟度曲線報告顯示，從2013年開始，企業級3D打印已趨于成熟，而消費級3D打印技術在教育領域的應用也在逐步普及中。與此同時，基于手勢控制技術的各種軟硬件設備也正日趨完善，手勢控制將逐漸取代“鍵盤與鼠標”的控制文化，讓教師和學習者擺脫“線”制，以智能化的方式更加自然地進行人機交互，營造出一種新型的智能化學習環境——最終，學習者、手勢控制技術、數字化學習資源和智能教學環境將達到高度耦合的狀態[24]。受 3D打印技術和手勢控制技術發展的影響，娛教活動儼然已成為時下眾多學者大力推廣的新教育模式。借助技術的服務支持，根據不同年齡層次學生的學習心理，教育工作者可通過開展一系列娛樂化教學活動，讓學生學會主動參與學習、積極動手實踐、獨立解決問題。

四 基于技術成熟度曲線的教育信息化長期發展熱點

依據近七年技術成熟度曲線報告，本研究檢索出具備長期（4~7年之內）發展前景的技術共37項，從中篩選出和教育領域相關的25項技術作為研究樣本。經由部分一線教師、技術專家和研究學者代表進行評測，得出教育信息化長期（4~7年之內）發展熱點。

1 物聯網技術與個性化智能教育

在近七年技術成熟度曲線報告中，物聯網技術一直都處于高期望值階段。2013年，物聯網技術被預計超過十年才能達到穩定發展狀態；但到2014年，該技術就被預測5~10年即可達到穩定狀態，由此充分顯示出物聯網技術發展的迅速程度。物聯網技術是在互聯網的基礎上發展起來的，它強調人—物之間、物—物之間的信息交流與控制。在教育中應用物聯網技術，不僅能夠對大量實時教學信息進行即時分析，而且更為重要的是能構建出面向學習者個性需求滿足的智能教育環境，推動個性化智能教育的順利實現。物聯網技術支持下的課堂學習能夠建立起有效的個性化教學信息反饋系統——學生通過佩戴相應的傳感器等設備，可實時反饋自己的聽課情況；教師則通過各種可視化數據分析結果，可即時調整教學活動。在物聯網技術的支持下，教育中一直被視為難題的教育管理也會得到改善。而在儀器設備管理方面，物聯網技術不僅能夠有效地防止設備的丟失，還可對故障設備及時進行預警和反饋[25]。此外，通過佩戴相應的傳感器設備，學生的行蹤和健康等個性化數據會實時發送給家長和學校，可為學生的人身安全等提供有效保障。

2 領悟人技術、腦機接口技術與腦控高級教育

相較于智能顧問、虛擬助手等大眾所熟知的智能技術而言，領悟人技術是在2015年技術成熟度曲線報告中被提出的一種新興技術，蘋果公司開發的 Siri便是其典型代表之一。領悟人技術初步實現了識別人類簡單語言的功能，但離完全理解真人的表達意思還有很大的距離。所謂領悟人技術是在人與機器之間進行“對話”（語音或文字等）時，機器能夠利用上下文信息來理解人的意思并執行相應任務[26]。隨著領悟人技術的成熟和發展，尤其是結合時下穩定發展的移動學習，可提升學生的邏輯思維和溝通表達能力。領悟人技術的發展旨在構建虛擬伙伴，需要人來表達自己；而腦機接口技術更進一步，是人利用想法來控制機器并與之交流[27]。目前，腦機接口技術尚處于初期探索階段，還沒有可投入實際商業應用的相關設備。而基于腦機接口技術的腦控高級教育的出現，將會極大地改變人們現有的生活、學習和工作方式。

3 可穿戴技術、增強現實技術與體驗式教育

隨著智能眼鏡、智能手表、智能手環等設備的成功應用，可穿戴技術開始越來越多地進入普通大眾的視野當中。從2013年的自帶設備到2014年的可穿戴用戶界面技術再到2015年的可穿戴技術，人們越來越注重設備的便捷化和輕巧化。可穿戴技術的便捷性、交互性和集成性，決定了該技術將成為未來教育信息化和數字化學習的主流方式[28]。目前，一些高等院校已開始進行可穿戴技術的應用實踐，通過佩戴一些結合傳感器的手表和眼鏡，來實時檢測并采集學生的多重數據（如生理指標、運動狀態、認知負荷等），由此迅速得出學生的實時學習狀態（如緊張程度、注意力狀況、動腦情況等），便于教師根據這些反饋信息靈活調整教學，從而實現有效和有趣的深度教學。增強現實技術經過近七年的發展，已經開始步入成熟期。不同于用合成環境代替真實世界的虛擬現實技術，增強現實技術注重通過強化使用者的感官來對現實世界進行認知[29]；而在構建真實情境方面，增強現實技術具有獨特的實用性和交互性。因此，基于增強現實技術的一系列教學游戲現已被廣泛應用于一線教學實踐，國內的一些研究人員也開始關注這項技術與體驗式教育之間的聯系。增強現實技術支持下的體驗式教育，可實現真人與虛擬場景的同步互動變化，營造并模擬出課程任務驅動式教學情景，使教師和學生通過角色扮演在體驗過程中完成相應的教育活動[30]。

五 小結

當前，我國已經通過了教育信息化發展的系列政策，也十分重視技術發展在教育領域產生的影響，但離理想的教育變革仍有差距。技術成熟度曲線能很好地幫助人們理性看清時下各種新興技術的發展趨勢，既可以避免過分的夸大和極端炒作，又可以擺脫技術何時采納的困擾[31]。在當前的教育技術領域，眾多專家學者將新媒體聯盟每年發表的地平線報告作為研究重點，而對技術成熟度曲線的教育應用關注較少。實際上，地平線報告側重于年度技術教育應用的前瞻性預測，技術成熟度曲線報告則注重年度技術的市場化應用分析，兩者都是通過往年的分析對比得出某項技術的發展趨勢[32]。因此，在分析、預測教育領域的技術創新發展時，可以將兩者結合起來，以更加科學、準確地把握技術介入信息化教育教學活動的最佳時機和有效方式。

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