黄荣怀：数字技术赋能当前教育变革的内在逻辑——从环境、资源到数字教学法
发布时间：2024-01-31 11:15作者：admin来源：北师大智慧学习研究院点击量：
2023年5月29日，习近平总书记在第二十届中共中央政治局第五次集体学习时指出：“教育数字化是我国开辟教育发展新赛道和塑造教育发展新优势的重要突破口。”数字技术是提高教育质量的阶梯，然而，现实中存在数字技术高投入低回报、数字形式主义增加教师负担、教育效益不佳等现象。如何充分利用数字技术赋能教育教学改革，是政策制定者、教育实践者、教育研究者等相关主体普遍关注的议题。
回顾技术赋能教育的发展历程，我们可以清晰地看到三个阶段的进阶演进。
第一阶段，学习环境的建设与升级。近20年来，我国不断推动信息化基础设施建设与升级，核心是设施建设与装备部署，包括网络覆盖、多媒体教学设备普及等多个方面。
第二阶段，优质数字资源的开发与应用。2010年以来，我国着重加强了优质数字教育资源建设，尤其体现在课程平台建设和供给服务能力提升上。
第三阶段，教学法的数字化变革。课堂是学校教育的“主阵地”，数字教学法是教育数字化转型的核心，要从根本上优化教与学的理论和实践，需提出适应数字时代的教学方法论体系。未来，我们要在学习环境与数字资源持续智能化升级的基础上，充分挖掘数据价值，有效实施数字教学法，促进教学形态的重塑与数字教育生态的建设。
一、新技术迭代演进与智慧学习环境
进入21世纪以来，全球科技创新进入空前密集活跃期。新技术层出不穷和快速迭代，对全世界、全社会、全领域产生了全方位的影响，但在不同的文化语境和应用场景中，对新技术的内涵有着不同的理解和解读。从科技创新与国际竞争的视角来看，高端芯片、量子信息、航天航空等关键核心技术的突破增强了国家竞争力；从社会发展的视角来看，云计算、大数据、物联网和人工智能等新技术的发展，正驱动人类社会思维方式、组织架构和运作模式发生根本性变革；从教育教学变革的视角来看，新技术涉及“教、学、管、评、测”等场景中所应用到的各类相关技术，这些技术是实现教育数字化转型的基础保障。
1. 教育教学场景下的新技术变迁
在数字校园建设和课堂教育教学改革中，新技术是实现教育目的方法与技术的聚合体，具有包容开放的特点，通常包含五种类型：
一是硬件设备，如电脑、智能手机、交互式白板、智能电视、实物投影机等；
二是软件工具，如学习管理平台、教务管理系统、辅助评测工具、学科教育软件、数字创作工具等；
三是在线资源，如资源库/专题网站、社交平台、在线教学论坛、协作共享平台、数字图书馆等；
四是音视频技术，如课堂录播系统、视频会议软件、教育播客、教学监控系统、校园广播等；
五是虚拟教室，如网络学习空间、强交互视频、跨屏幕展示、虚拟仿真实验、数字教材等。
随着技术的迭代更新，人工智能、大数据等新技术与教育教学场景互动演进，逐步融入教育生态。著名IT咨询公司Gartner（高德纳）于2023年预测未来3-8年有4项颠覆性技术，即神经形态计算（Neuromorphic computing）、自我监督学习（Self-supervised learning）、元宇宙（Metaverse）和以人为中心的人工智能（Human-centered AI），这些颠覆性技术可能产生强化日益发展的数字世界，进一步重塑实践、流程、方法、模型及功能，改变人们与周围世界的互动方式等影响。当前，关于生成式人工智能的教育探索已然展开，如可汗学院基于GPT-4的人工智能助教Khanmigo，可以帮助教师制订课程计划、批改作业；生成式AI工具“Magic School”能根据每个学生的情况提供不同难度和内容的教学方案，从而减轻教师负担。
持续迭代演进的新技术在教育中究竟能发挥怎样的作用与价值？这是全球教育界的共同关切。联合国教科文组织（UNESCO）发布的2023年全球教育监测报告《技术运用于教育：谁来做主？》（Technology in Education: A Tool on Whose Terms），从相关性、公平性、可扩展性和可持续性的角度探讨了技术在全球教育中的应用。报告探讨了三项重要议题，一是技术能否帮助应对教育中最重要的挑战；二是技术在教育中有效性的证据；三是各国在投资教育技术时的关注点。
报告提供的信息值得进一步关注，一是关于教育技术影响的可靠、公正的证据非常缺乏；二是技术为数百万人提供了教育“生命线”，却将更多的人排除在外；三是教育技术在某些情况下可以改善学习；四是技术的快速更新迭代给教育系统带来了应对压力；五是在线内容是在没有足够的质量控制或多样性监管的情况下增长的；六是相关教育管理部门购买技术往往是为了填补空白，而没有考虑到长期成本。
该报告为构建灵活、高效、富有韧性的未来学习生态提供了参考，为此，相关主体要认识并规避数字技术应用于教育教学带来的挑战，充分发挥数字技术效能，以此促进教育教学变革。
2. 在线学习体验与“技术促进学习”
在新冠肺炎疫情防控期间，世界各国都在尝试实施在线教学以保障教育的连续性，这是一项大规模的“教育社会实验”。部分国家尽管已经采取了积极措施，但其基本信息渠道和基础设施有限，在西非、中非、东非以及南部非洲，其经济发展最缓慢的地区的儿童几乎没有机会接触互联网。在撒哈拉以南的非洲地区，只有47%的人口能够用上电，学生难以进行远程学习。在基础设施较好的国家，如美国，师生对在线学习的局限性和技术故障感到无奈。而我国以信息化有效支撑了全国近3亿师生的“停课不停学”，实施了史无前例的大规模在线教学。尽管数字技术保障了师生的居家在线学习，但学生的学习体验和学习效果遭到质疑，如在线教学使师生缺乏互动、教学活动单一、学习参与度和学习效果难以评估等。基于“停课不停学”的教育实践，为教师更加有效地设计与组织在线学习提供了理论基础和实践经验，明晰了教师需要了解的“在线学习”七个基本事实：
（1）在线学习是一种“技术促进学习”的教学策略；
（2）在线学习设计有四个基本要素：任务、资源、方式和服务；
（3）问题导向型任务有利于提升在线学习的整体成效；
（4）学习资源准备需要遵循“多媒体学习规律”；
（5）在线学习方式与学生自主学习能力密切相关；
（6）在线学习服务离不开各种学习工具的支持；
（7）协同知识建构是最有效的在线合作学习方式之一。
值得注意的是，技术本身并不能促进学习，而是通过对学习活动的支持来促进有效学习。任何学习都发生在一定的学习情景中，但无论何种学习情景，有效学习活动都要求学习者在预期的时间内，在师生的帮助下，利用数字资源完成任务、达到学习目标，需要满足学习情景、学习目标、学习活动、师生角色、数字资源五个定律，即TEL五定律。因此，提升学生在线学习体验的关键在于技术促进有效学习的发生。
3. 人工智能链式突破与未来教育形态
ChatGPT、Gemini等生成式人工智能技术的突破性发展，将会给社会带来巨大的改变。人们将直观真切地感知和体验到人工智能技术对学习、工作和生活的冲击性影响，如批量工作岗位的消失，作业“作弊”与学术“剽窃”带来的教育诚信危机，人机协同“生活”形成的科技伦理等。各类智能技术的快速发展促进了科技与教育的融合，使得智能时代的教育呈现出诸多新特征。一方面，面对生成式人工智能给教育带来的一系列冲击、挑战与机遇，我们提倡在教育领域发展“可信人工智能”，即在系统、产品和服务等各方面可信赖的人工智能，教育领域中的可信人工智能需要包含鲁棒性、合法性、合规性、合乎伦理性四个基本准则，以促进学生成长，助力教师发展，升级学习环境。另一方面，新一代智能技术在教育中的应用及其影响引发了教育观的改变，包括众创共享的知识观、智联建构的学习观、融通开放的课程观与人机协同的教学观等。智能时代的知识观，强调知识是人和人工智能通过与所处环境的交互而获得的信息或进行的生成性意义建构。智能时代的学习观，强调学习是学习者在由智能工具、互联网、物联网和智联网构成的智能环境中，通过与同伴、教师等人类参与者以及互联的智能体的协同建构活动获取知识、技能和态度的过程。智能时代的课程观，认为随着技术的融入，课程从单一孤立、完全预设的群体性课程走向综合多样、个体式课程，形成一种更加综合、衔接、融通的课程体系，促进学生跨时空、跨文化、跨情境迁移和深度理解。智能时代的教学观，认为人机协同的教学是教育发展的必然趋势，具有多场景融合、强连接与互动的特点，生生、师生间多维度的交流以及人机互动能帮助学习者有效提升对知识的理解水平和学习效果。
4. 数字化学习与智慧学习环境
随着数字技术的快速迭代，信息化设施与装备得以持续升级，学习环境的功能日益丰富与智能化，为智慧学习环境的形成奠定了基础。智慧学习环境能够实现物理环境与虚拟环境的融合，提供适应学习者个性特征的学习支持和服务，包括学习效果、办学效率、工具与资源的效能等。智慧学习环境的建设主要包括六个方面：泛在的网络接入、适宜的学习空间、可信的学习工具、适应性学习资源、可靠的数字终端、安全的网络环境。
智慧学习环境的建设旨在促进数字化学习，实现学习的智能化与高效化。“技术赋能”“动机激发”“适应性学习”“有效学习”和“自主学习”等元素相互关联、相互作用，共同构成了动态的数字化学习过程（见下图）。
第一，“技术赋能”不仅提供了基础性支撑，而且通过整合创新工具和技术，确保学习环境的灵活性与便利性，从而帮助学生高效学习。
第二，“动机激发”通过设定明确的目标、奖励机制等方式不断激发并维持学生的兴趣与动力，以此强化学生学习的积极性与主动性。
第三，“适应性学习”关注的是根据个人特点、学习进度和社会环境的不同，借助数据分析调整学习策略，实现个性化学习。
第四，“有效学习”强调学习方法的选择与运用的重要性，涵盖理解性学习、探究式学习、合作学习等多种方式，以促进学生全面掌握和应用所学知识。
第五，“自主学习”是数字化学习的关键，强调个体的自我效能感与主观能动性，通过自我计划、自我决策、自我监控、自我管理、自我评价等一系列行为，主动维持和优化学习状态。
整体上，每个环节都相互影响并促进其他部分的发展，进而形成了一种积极向上的螺旋式上升趋势，只有全面关注和联动发展这些要素，才能实现真正的数字化学习并促进学生的成长。
二、数字化转型与学习资源的创新应用
教育数字化转型是多维度的深层次变革过程，涵盖教育理念、教学模式、教育资源、教育管理等要素，而数字资源作为这一转型过程中的关键要素，其开发、利用和管理对转型成功与否具有决定性影响。一方面，丰富性和多样性的数字资源可以为教师提供多样化的教学选择，为学习者提供更加丰富、灵活和个性化的学习体验，数字化学习材料、教育平台、技术工具等为教育数字化转型提供了物质基础和服务支持。另一方面，数字学习资源涉及学习内容的包容可及、呈现形式的生动多样、教学方式的优化转变等特征，将促进教学形态发生根本性转变。理解教育数字化转型与数字资源，需要从系统的、动态的视角出发，既要看到数字资源对教育变革的推动作用，也要关注教育环境、政策、师资等因素对数字资源有效利用的影响，以实现教育数字化转型的全面、协调和可持续发展。
1. 教育数字化转型的全球共识
从国际视野来看，数字化转型是在数字化转换、数字化升级的基础上，在战略层面进行系统规划，全面推进数字化意识、数字化思维和数字化能力的过程。数字化转换（Digitization）是指将模拟格式转换为数字格式，如将纸质文档扫描转换为电子文档。数字化升级（Digitalization）旨在优化现有业务运营和流程，从而实现一定程度的流程自动化，如完全电子化的注册流程。转型一般指事物的价值观念、结构形态、运转模型和运行方式等发生根本性转变的过程。数字化转型（Digital Transformation）是一种全面系统的高层次变革，强调文化、工作和思维方式的转变。教育数字化转型，是指持续利用数字化、网络化和智能化的技术及手段变革教育系统的过程，主要包括研发和共享数字化资源以丰富学习内容和学习者的适应性选择；利用数字工具、互联网环境及信息平台优化和变革教育教学过程，并改善学习者的体验；利用数据资源和可信算法提升教育决策的效果和效率等。
教育数字化转型的核心是促进全要素、全业务、全领域和全流程的数字化转型。全要素涉及教与学过程中的各个要素，包括培养目标、教育内容、教学模式、评价方式、教师能力、学习环境等；全业务涉及教育管理过程中的各个方面，包括发展规划、课程教材、教师发展、学生成长、科技支撑、教育装备、国际合作、教育督导、教育研究等；全领域涵盖基础教育、高等教育、职业教育、成人与继续教育以及社会培训等教育领域，同时也兼顾城市和农村等地域均衡公平；全流程则是人才培养的全过程，包括招生与选拔、教学与课程、培养与管理、升学与毕业等。
2. 学校教育数字化转型的现实关切
从教育数字化转型所面临的诸多现实阻碍来看，其主要原因在于教育数字化转型整体性、协同性的内在要求与教育系统传统科层式结构及运行机制存在结构性张力，具体表现出三个方面的障碍：
一是业务互通的问题；二是不同部门、不同区域之间数据信息的共享问题，涉及共享的程度以及共享的方式；三是有效跨部门、跨域协同机制的缺失。
超越这些障碍的前提与关键，在于各相关主体要具备共识性数字化思维。就数字化转型而言，有一个很大的误区，就是仅把技术当作工具看待，这是典型的思维局限所致。因此，我们应认识到，培育数字化思维是实现智能时代教育转型的核心，我们应从全局和长远出发，充分利用数字技术的优势来推动教育的转型和发展。各地推动教育数字化改革，需改变大家对数字设备及技术简单机械的应用和工具性思维，系统谋划和引领数字时代学校的改革与发展。
在新冠肺炎疫情的影响下，学校教育所面临的三项挑战值得进一步关注。
首先，对教育的投入缺失，即对特定教育项目的投资较少甚至没有，这严重影响了教育的质量和可达性。
其次，大规模的在线学习虽然保证了教学的连续性，但牺牲了学生的学习体验，缺乏真实的、面对面的师生互动，使学习过程变得单调。
最后，教研体制的改革势在必行，我们需要打破传统的教研模式，利用人工智能、虚拟现实等技术为教师提供需求驱动、灵活多元、轻松高效的教研，以适应时代之需，推动教育的创新和发展。
从学校层面来看，我们可以从六个方面进一步推进学校数字化转型：
一是夯实学校信息化基础设施；
二是强化优质数字资源的创新应用；
三是全面提升师生数字素养与技能；
四是构建数字化课堂教学新模式；
五是创新数字化评价技术与手段；
六是建构线上线下融合的协同教研网络。
3. 数字学习资源的创新应用与传播
内容（Content）、能力（Capacity）、联通（Connectivity）被认为是国际社会和世界各国教育数字化转型的发展方向。2022年9月，联合国秘书长古特雷斯在美国纽约召开的教育变革峰会（Transforming Education Summit）上，提出了五大教育变革主题，其中将“促进数字学习和转型”作为主题之一。峰会期间，联合国教科文组织（UNESCO）和联合国儿童基金会（UNICEF）联合发起“公共数字学习门户”（Global Gateway to Public Learning Platforms）倡议，旨在推动世界数字化转型，让所有儿童、青年和成人都有机会通过“公共数字学习门户”这一入口使用免费的全纳教育资源。“公共数字学习门户”倡议强调证据与实践、评估与监测、规范与标准，提出了解锁数字学习潜力的三个密钥（3C）：
一是必须通过数字学习平台向所有学习者、教师和护理人员提供高质量的、与课程相关的数字教学内容（Content）；
二是必须加强利用数字技术改善学习的能力（Capacity），以确保教师、学习者和其他教育利益攸关方具备利用数字工具以循证方法学习所需的技能和知识；
三是数字联通（Connectivity），确保所有学校和个人都能从高质量的互联网连接带来的教育优势中受益。
我国已建成世界最大的教育资源数字化中心—国家智慧教育公共服务平台。2022年以来，国家教育数字化战略行动充分发挥国家智慧教育公共服务平台的叠加、积聚、倍增效应，服务的领域和应用规模前所未有。截至2023年9月，平台已连接51.9万所学校，辐射1880万教师、2.93亿在校生及广大社会学习者，访问用户覆盖全球200多个国家和地区，平台访问总量超过330亿次，访客量超22亿人次。多地把国家平台资源常态化应用与建设纳入学校教育教学管理的基本要求，应用国家平台的积极性持续增强。平台获2022年度联合国教科文组织教育信息化奖，该奖项是联合国系统内教育信息化最高奖项，体现了国际社会对中国教育数字化发展的高度认可。
当前，基于数字资源的学与教实践依旧存在诸多困境。从全球来看，联合国儿童基金会发布报告《数字学习中的脉冲检查》（Pulse Check on Digital Learning），基于对180多个国家数字学习平台的可用性、可及性及公平性等维度的考察，揭示出目前世界各地多数学习者的数字学习体验低于标准（Subpar）且存在隐蔽的有效使用鸿沟（Effective Usage Divide）。从我国来看，除了全球的共性问题外，还体现出数字资源丰富但传播效果不佳的矛盾现象，具体表现为数字资源获取渠道多元，但教学实践中依旧存在应用频次低、方式单一化、形式浅表化、效果“鸡肋化”等情况，数字资源的有效性、适配性、适用性仍需提高。这些问题反映出我们正处于数字化转型的“阵痛期”。为了促进数字学习资源的创新应用，我们需要切实关注数字资源的传播机理，在宏观层面强化数字资源的有效推广、需求适配、组织支持等，在微观层面重视师生的采纳心理、应用动机、数字素养等。此外，还需持续优化数字资源本身的内容颗粒度、与教育需求的黏合度、个性化教学服务的智能程度等。数字资源是教育数字化转型的重要基础，社会各界需共同努力，持续推进数字资源常态化、按需及深度应用，变革课堂教学形态，以助力教育优质均衡与高质量发展。
三、数字时代的学习规律与数字教学法
从全球来看，我们目前面临两大危机，即经济危机与学习危机，可见全球的教育情况是非常复杂的。2023年10月，联合国教科文组织学习科学专家会（UNESCO Expert Meeting on Learning Sciences）召开。会议发起全球学习科学网络联盟（Global Alliance of Networks on Learning Science），创建了学习科学社群（Global Learning House），形成了学习科学教育创新观点材料汇编。全球学习科学联盟致力于教育数字化转型背景下数字化学习规律的研究与实践，关注如何通过重新设计和实施学习创新来提高学习成效、如何基于数字技术重新设计有效的学习环境和教学策略，最终提出替代或创新的学习模式。从目前教学数字化转型的情况来看，尽管教育软件和平台已得到普遍使用，但数字时代的教学方法论体系依旧模糊。在数字化学习方面，关于哪些方法有效、适用于哪些学生群体以及在什么环境下有效的证据仍然有限。基于此，我们亟须深入思考数字时代的学习究竟呈现出怎样的规律，以及如何基于数字时代的学习本质和规律充分发挥数字技术对教与学产生的效益，进而促进教学的数字化转型。
1. 促进学生的深度学习
2015年，联合国教科文组织发布《反思教育：向“全球共同利益”的理念转变？》报告，提出人类应该反思教育的目的和学习的组织方式，重新思考什么是学习、什么是知识、什么是教育，号召以人文主义的教育观和发展观，将教育和知识视为全球共同利益。在教育数字化转型的背景下，我们需要重新思考学习，基于学习者技能、意愿、兴趣等特质，促进学生深度学习。深度学习是一种可以帮助学生深度理解知识，实现意义建构的学习方式和学习观念，强调的是主动学习，与浅层学习相对，更加关注高阶思维的发展，指向学生核心素养的形成，尤其是学习能力的提升和思维品质的发展。深度学习具有以下特征：主动理解材料或主题、与内容深度互动、联结新想法与已有知识、倾向于阅读和学习超纲内容、兴趣驱动等。
关于深度学习，有五个“度”值得进一步把握与理解。
一是深度，学习本身自带的“深度”，涉及学生对知识深入理解的能力；
二是梯度，这关乎学习路径的设计，我们要思考学生学习成长的进阶性与梯次规律，以优化设置适宜学生认知特征的学习梯度；
三是厚度，强调在学习过程中积累丰富的经验，尤其是让学生在成绩从“不好”到“好”的过程中，厚积进步的经验，并进一步内化发展为核心素养，这是学生成长、成才的必要经历；
四是广度，教师的知识视野应当超越教材和课程标准，以广阔的知识背景支撑学生的深度学习；
五是温度，指的是师生互动中的情感交流和真诚连接，这是实现“以学生为中心”教学理念的关键要素，当前师生之间的互动往往缺乏这种温暖，因此需要我们共同努力，通过真诚的情感交流和互动提升教育的温度。
2. 促进课堂的提质增效
2022年举行的联合国教育转型峰会提出，利用数字技术解决全球教育面临的包容性、公平性、质量和可持续性问题。利用数字技术进行教育教学创新需要以数字教学法为基本理论支撑，在可信赖的数字化环境中聚焦技术赋能和以学习者为中心的学习。数字教学法应锚定有效教学与深度学习，以数字环境优化为基础，以数字资源与新技术应用为手段，以学与教的有效实践为目的，具体而言，包含四个维度：
一是技术赋能的深度学习，引导学习者有效利用数字资源和工具提升学习效果；
二是绿色鲁棒的数字学习环境，以可信、智联、融通为特征，增强学与教的体验；
三是循证导向的教学实践，以可解释性证据基线来践行学习者为中心的理念；
四是人机互信的协同教育，促进教学中人机合作互动的效能叠加释放（见下图）。
3. 促进教学数字化转型的可持续性发展
教学数字化转型是一个长期且复杂的过程，数字教学法是实现教学数字化转型的重要工具和手段，而教学数字化转型也可以推动数字教学法的发展和应用。确保教学数字化转型的可持续性，需重视以下内容：
一是关注儿童的本能和数字能力。除了关注基本的探究、沟通、构建和表达的基本能力，在数字学习环境下还需要强调积极主动的学习和自我调节学习。这意味着学生在学会灵活使用数字技术的基础上，要充分发挥主动性与能动性，在学习中做出有意义的选择，学习关键的知识、策略和行为，实现有效学习，以适应不断变化的数字时代。
二是重塑课堂内或课堂外的教学。一方面，教师可以在探究、沟通、建构和表达中积极使用数字技术，开展师生互动、课堂指导、学习促进等教学活动，促进学生的深入思考、合作探究和创造性表达，基于学生学习情况及时调整教学策略和提供个性化的反馈；另一方面，为了优化学习成果，教师有必要考虑认知过程、模式选择和多媒体呈现设计，可以通过数字技术创造多样化的学习资源和活动，通过合理的多媒体设计增强学习材料的可理解性，尽量避免信息或任务过多引发学生的认知负荷问题。
三是实现可见的学习和教学。学与教的“可见”，即教师和学生都能够清晰地了解教学和学习的过程和成效。一方面，强调教师要基于对学生行为的观察，及时给予反馈和指导，以最大化地提升教学效果；另一方面，注重学生的主动参与和自我监控，强调学生能够通过自我调节选择适合自己的学习策略，提高学习效果，以促进教学数字化转型的可持续性。
来源 |《中国基础教育》2024年第1期
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