未来教室 未来教师 未来教育信息技术与教育的融合变革

杨宗凯

1 ICT与教育创新

信息通信技术(Information Communication Technology，简称ICT)，是信息技术与通信技术相融合而形成的一个新的概念和新的技术领域。

1.1 挑战与机遇

在教育与技术之间，我们更加关注技术，但是技术远远领先于教育，关键是教育跟不上技术的发展。21世纪的教育发展面临空前的挑战也面临前所未有的机遇，特别是国际化、信息化、知识经济、可持续发展等因素给高等教育带来巨大挑战。就国际化来说，2013年，我国出国读大学的学生签证数量已超过40万，向50万逼近，相比法国，其签证数在2013年增加了40%，从3万人增加到5万人。由此我们可以看到，我国高等教育正面临着巨大的挑战。

我们再谈谈信息化的挑战。信息技术的发展对教育具有革命性的影响，特别是国际化和信息化发生在同一时间段，它们相互作用，相互影响，人类创造知识的节奏和速度越来越快，使得我们进入了知识经济时代。图1来源于西门子咨询机构，从中我们看到，知识经济时代知识呈现爆炸增长态势(图1中直线所示)，但是我们在正规教育中掌握的知识如图1底部曲线所示，造成我们所学的知识远远不能满足社会需要。在学校学习到的专业知识，很可能在两三年内就被淘汰了。同时，可持续发展已进入创新经济阶段，终身学习的时代已经来临，我们一生都处于正式与非正式学习环境中，而且即使在正规教育中，非正规学习也起到关键作用。在国际交流中我们了解到，美国一些大学的学生的非正规学习已经达到70%，正规学习仅占大学教育的30%。稿件来源：根据杨宗凯校长在第五届“全国数字校园建设与创新发展高峰论坛”上的报告整理，有删节。

随着第三次工业革命的到来，我们进入了一个全新的时代。2014年5月2日，我校周洪宇教授在《中国教育报》上发表了题为“扑面而来的第三次教育革命”的文章，他认为人类的教育分为三次变革：第一次是农业社会的变革，脱离了原始的个别教育进入个性化的农耕教育，即私塾教育。第二次是工业革命，这一时期包括两次革命，一次是蒸汽机革命，一次是电气化革命，人类社会开始进入规模式发展和标准化、流程化的制造过程，此时，教育也开始规模化和流程化。因为都是按照工业化流程进行的标准化教育，因此，培养的学生呈现出同质化特征，这种教育方式与当时的时代特征是吻合的。进入第三次工业革命之后，社会进入了个性化生产、制造的时代，需要更多的创新型人才和个性化教育。个性化教育是一个轮回，是一个大规模的个性化教育。所以说，教育分为三次变革。但是，我们目前的教育处于时空错位状态，教育体系还处在工业化时代。规模化、批量化、标准化教育已经与我们的时代脱节，学校培养出来的学生就不是社会所需要的。另一方面，社会需要的人才学校却供给不了，这就造成了就业压力。第三次工业革命需要什么样的人才呢？我认为是适应第三次工业革命需要的高端创新型人才和高素质技能型人才。我们的教育体系和制度、教育方法、教育理念要适应这一变化，要实施个性化、定制化、差异化教学和分散合作的学习模式。此时，知识只是人才的一个方面，它只在指尖上，更重要的是人的素质和能力，应该通过知识这个载体培养4C的能力，它包括合作(Cooperation)、交流(Communication)、批判性的思维(Critical thinking ability)、创新(Creative ability)。我们是培养未来教师的学校，在教学远远落后于技术的形势下，怎样培养未来教师，成就未来教育？这既是我们的困惑，也是难得的机遇，高等教育面临着创新，教育信息化成为了研究热点。自2009年至今，有十余篇基于教育的ICT文章发表在Science杂志上，从中我们可以看到教育的创新时代已经来临(见表1)。这是千年等一回的时代。

表1

1.2 ICT进展与教育创新

任何一门技术都有其发展成熟的规律，一般包括发现期、热点期、降温期以及成熟期四个时期。当前，物联网和大数据方兴未艾，尚未到达发展顶峰，而云技术已经向成熟期发展。新的技术还在不断涌现。教育与技术的结合滞后于技术的发展。

1.2.1 地平线报告

《新媒体联盟地平线报告》是从事ICT技术教育的人必看的报告，它是几百个研究机构通过网上工作的方式发布对教育产生影响的关键技术，包括短期、中期、长期影响。从2013版可以看出，MOOC、平板电脑是近期主要影响因素，3D打印是未来4～5年可能对教育产生重大影响的技术。

1.2.2 云计算

以云计算为例，它是一种服务模式，现在已经进入成熟期。在2011年，云计算还处在起步阶段时，我们已将其写入《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》，到今天，它已成为教育信息化领域革命性的平台。这个平台使信息化成本大大降低，使信息化应用门槛大大降低，使信息化的建设成本大大降低。教育云是无基础设施的信息化，而且使用门槛越来越低。关键是如何从教育云转换到云教育，教育云是建设问题，云教育是教育创新和变革问题，这是我们应该关注的。

1.2.3 大数据

大数据(big data)是指无法在可容忍的时间内用传统IT技术和软硬件工具对其进行感知、获取、管理、处理和服务的数据集合。大数据一般具有4V特性：规模性(Volume)、多样性(Variety)、高速性(Velocity)、真实性(Veracity)。大数据是未来教育发展的基础，其发展接近热点阶段，离成熟期还有一段时间。大数据时代的到来将使我们的教育和研究方法产生革命性变化。智慧教育建设中将普遍采用信息数据采集与分析系统，并逐渐与管理信息系统和公共服务平台对接。大数据与学习行为分析结合，将会更多地引入教育的过程评价中。

1.2.4 物联网

物联网与智慧教育。大数据要从大量的传感器中获得。在美国的教育研究中，他们在教室里铺设大量光纤传感，记录师生行为。所以，我们说未来的教室会越来越智慧。

1.2.5 移动互联与泛在学习

目前，很多高校实现了无线网络全覆盖，建构了无处不在的学习环境。

1.2.6 3D打印与实践创新

3D打印在美国的基础教育和高等教育已经开始应用。例如：在罗彻斯特理工学院，教师讲授桥梁结构受力时，让学生在课程中设计桥梁，并计算桥梁的受力情况。学生通过3D打印机按比例打印设计的桥梁，并对桥梁的结构进行试验和测试(如图2所示)。通过这样的实践过程，学生的动手能力、设计能力和思维能力获得全面发展与提升。

1.3 国内与国外现状

现今，教育信息化成为世界各国关注的焦点，作为国家规划，政府部门纷纷出台了ICT规划：美国NETP2010教育技术计划、加拿大的eduSpecs计划、欧盟的数字化学习计划、日本的2010教育信息化指南、韩国的2011智能教育推进战略。我国政府在2012年发布了《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》。美国在NETP2010中指出，“教育系统必须进行由技术支持的重大结构性变革，而不是进化式的修修补补”，这些变革包括学习方式变革、评估方式变革、教学方式变革、基础设施升级、教育体系重构。信息化教育理论与技术研究是美国教育信息化建设的重点内容：在NSF所资助的12个研究分支的1 962个研究计划中，学习技术相关研究计划高达72个，约占总数的3.7%。在日本教育信息化发展战略中，从2001年IT战略部署E-Japan战略中超高速网络设施建设，到2003年野村研究所U-Japan战略中无所不在的网络环境建设，再到2009年IT战略总署I-Japan战略中信息技术支持学科教学和远程教育，制定了一系列规划。

我们可以看到国际教育发展趋势的几个特征：

(1)更加开放的办学模式。从网络教育到视频公开课，到网络资源联盟，再到MOOC，其发展速度很快。它不再局限于继续教育，而是渗透到正规教育中。①美国凤凰城大学1976年成立于菲尼克斯市，目前有200多个校园与学习中心，分布在美国28个州、波多黎各和加拿大。②英国开放大学在1969年批准成立，已培养超过160万名学生。③韩国开放大学成立于1972年，学生173 758名，教职工4 780名，开设课程451门。

(2)更加智能的环境。斯坦福大学、耶鲁大学的教室已进入云时代；皇家墨尔本大学新建的教室是以“学”为中心，而不是以“教”为中心，它促进了教育方式、方法、模式的创新，构建的环境要支持个性化人才培养，而不仅是传授知识(如图3所示)。

图3

(3)更新的理论—以学生为中心而不是以教师为中心的连通主义理念，学生不仅跟教师学，而是跟所有可获得的资源进行学习。其特征是：①广泛连通。未来的教师与学生、校内外资源都广泛连通，可随时提供服务。②协作参与。教师不再是知识的简单传授者，而是学习的协作者、参与者。③自我提升。教师可依托个性化学习网络实现能力提升，更好地为学生服务。

(4)更先进的教学方法——斯坦福式参与性学习。斯坦福大学医学院的SICKO是一个基于网络的模拟游戏，在游戏中，学生同时照顾三个虚拟病人，而且必须在手术室做出关键的决定。游戏为学生创造了接近真实生活的学习场景。

(5)更智能的评价—哈佛大学学习分析系统。非正规学习占有比重越来越大，每个学生的课表都不同，教师如何分析学生学习绩效，所以，智能的评价体系会大量引进。Learning Catalytics是由两位哈佛教授和一位博士后在2011年开发的一种基于云技术的学习分析评估系统，现正逐步推广至美国的课堂教学之中，俄亥俄州立大学、康奈尔大学等都已经开始推广使用。MOOC三大平台之一的Coursera也推出了云评测。

(6)更扁平化的管理。个性化人才培养需要学校建立扁平化的组织结构，压缩管理层级，扩大管理的幅度，改变职能导向下层次过多、效率较低的弊端。扁平化管理中学科交叉交融，越来越明显。这才叫“化”，化就是重组，这是化的本质。

(7)更新的机制。密歇根大学将网络中心交给谷歌建设。大学网络中心和信息中心建设外包、托管、买服务将成为一种趋势，因为硬件的建设和维护不是大学的专长，大学网络中心和信息中心更多的是提供服务，如资源服务、云端服务、课程设计服务。提升服务就需要更新机制。

(8)更信息化的科研支持。加州大学北岭分校的研究人员认为，科学科目的学习可以采用以学习者为中心的技术支持下的协作学习，于是创立了基于云计算的“计算机支持协作科学”(CSCS)计划，持续帮助洛杉矶地区学校教师利用云计算工具，让学生参与到真实的研究中。他们80%以上的实验是在网上进行的，大型仪器的共享也是在网上进行的。80%以上的实验在完成后，只有20%的时间在真实设备上实验。

(9)更加注重教师发展。未来教师不仅仅是传道、授业、解惑，他们更是学习活动的组织者、资源的开发者，还是终身学习者。如何培养新一代教师，大学教师如何进行职业再发展，是所有高校都要思考的问题。密歇根大学成立了教师发展中心，注重学习与教学的研究。

2012年，新中国成立以来第一份教育信息化十年战略规划正式颁布。由此可以看出党和国家对教育信息化的重视。对高等教育而言，教育信息化的重点是什么？就是培养创新型人才，提高教育培养质量。《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》对高等教育信息化提出了明确、具体的要求(如图4所示)。高等教育从20世纪80年代的电化教育到90年代的多媒体教学到世纪之交的网络教育，再到现在的开放大学和MOOC，可以看出，我国高教信息化是在逐步跟进。高等教育面临千载难逢的机遇，我们要发出自己的声音，而不是简单的跟进。从教育信息化发展阶段来看(如图5所示)，我国目前处在应用融合阶段前期，还没有进入整合创新阶段。西方发达国家开始进入融合创新阶段。这是我们之间的差距。在应用整合阶段是“新瓶装旧酒”，用信息化新手段行灌输式旧教育，结果性评价、标准化生产。美国在20世纪90年代末已做过这样的实验，证明这对教育没有实质性的提升，只是花费了很多经费，而且增加了师生的负担。我们要尽量缩短由应用整合到融合创新的时间，进入以学习者和学习为中心，而不是以教师和“教”为中心的教育阶段。教师的能力要随着信息化的进程不断提升(如图6所示)。

2 华中师大的探索与实践

2.1 完成战略部署

我校是教育部直属的重点高水平、综合性研究型全国重点大学，是“211工程”“985工程优势学科创新平台”。在教育信息化方面，建成了一系列依托基地。

(1)国家数字化学习工程技术研究中心依托单位(2009)：国内唯一的国家级教育信息化领域技术研究和工程开发基地；(2)教育部教育信息化战略研究基地(华中)依托单位(2011)：国内唯一的部级教育信息化发展战略规划、政策分析和绩效评估研究机构；(3)全国首批教育信息化试点高校(2012)：试点主题《高校教育信息化标准化建设与教育教学模式创新探索》；(4)教育部基础教育“未来教室装备”研究中心依托单位(2014)：教育部设立的首批教育装备协同创新研究机构；(5)教育信息技术协同创新中心牵头单位(2012)：与北京师范大学联合成立的面向教育信息化领域的行业协同创新中心；(6)教育部教育技术学教学指导分委员会组长单位(2013)：影响教育技术学科发展方向的核心单位。

学校对此高度重视，新一届校领导班子上任后，从战略上提出“一体两翼”建设高水平大学的建设思路。“一体”即大学的本体(大学的四大功能)，“两翼”是国际化和信息化。我们要给学校的发展插上一双翅膀，动力来自于“化”，“化”就是改革。学校确立了信息化工作目标，即以理念创新为先导，坚持育人为本，以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础，以学习方式和教育模式创新为核心，以体制机制改革为保障，着重推进信息技术与学校工作的全面深度融合创新，使我校教育信息化工作在全国高校处于领先地位，成为引领者。

在体制机制上进行改革和重组：(1)建立信息化办公室：制定标准、明确规则；(2)建立数字教学资源中心：开发资源，创新应用；(3)建立质量评估中心：独立评估，提供决策支持，对学习过程进行全程监测，为大数据分析做准备；(4)成立教师教学发展中心，使教师能力得到提升。

完成整体规划和设计(如图7所示)。

落实保障措施，包括：(1)制定信息化政策文件：《关于进一步加快推进信息化工作的意见》以及《华中师范大学教育信息化规划(2011-2020)》等；(2)成立信息化领导小组用以设立信息化专项经费和成立信息化办公室；(3)开展数字化校园建设，年投入3 000万元。

明确发展思路：(1)从以基础设施建设为主走向深度融合、广泛应用为主；(2)从跟潮流，流行什么建设什么的方式，转移到统筹规划，整体建设的思路上来；(3)从信息分散、部门化建设转移到数据整合、共享共建，形成一种“倒逼机制”，按业务按领域进行建设；(4)从业务导向转移到服务导向，逐步从“一门式”服务向“一站式”服务发展。

图8 本科人才培养方案

对人才培养方案进行大规模调整，出台2013版培养方案(如图8所示)。将传统的170学分压缩到110学分，将学习时间还给学生，大量采用混合式教学。从以“教”为中心转到以“学”为中心，大量采用小班、讨论、以问题为导向的学习。其成本很高，但学校坚定不移地向这个方向走。

2.2 创新教学环境，打造未来教室

在即将建立的南湖新校区，将建一座90 000平方米的全数字化教学大楼。以学习者为中心对未来教室进行设计，部分教室布局图如图9所示。通过这样的设计，要实现物理空间、资源空间、社交空间三个空间的结合。学校还对既有教室进行改造，所有教室已完成网络多媒体化改造，并建成云端一体化电子双板课堂42间，教学技能体验式学习活动课室22间，数字化研习室26间，未来课室2间。学习环境不仅仅是三个空间的结合，更重要的是后台搭建，我校建成了Hstar云平台，它是一个互动式参与平台。我们开展云端教学服务，形成学科教学云端资源库。学校的网络中心和电教中心的重要工作是提供云端服务，成为资源的设计者和开发者，因此我们着手合并网络中心与资源中心。

图9 教室布局

2.3 促进方法转变

实现四个转变：(1)理念转变—以教为主向教学相长转变；(2)思路—以专业为主向专业教育与通识教育并重转变；(3)方法—以课堂教学为主向课内外教学结合、线上线下结合转变；(4)评价—以结果评价为主向结果评价与过程评价相结合转变。

2.4 实现模式创新

我们是教师教育，因此更要重视教育创新实践，我们建立了教师教育创新平台，将职前、职后打通(如图10所示)。职前，学习知识；职后，教师素养、职业技术的培训。

图10

我们与北京师范大学等教育部直属的6所师范大学及一些教育部直属机构合作构成了国内唯一的教师教育网络联盟。它承担三大任务：职前免费师范生培养，教育硕士进修，职后的在职培训。其上线时间为2012年9月，三大任务共享课程资源共175门次，学生注册人数超过一万名。

学校与北京师范大学、台湾师范大学联合建设教师教育MOOC平台，开展教育MOOC课程建设和数字教师培养。

2.5 不断提升管理水平

在信息化管理方面，我们建设了数字化校园。

2.6 教师职业发展：培养未来教师

未来教师培养包括两个层面：一是高校教师，二是基础教育教师。如何在数字化环境下育人变成一个重要的问题。数字化环境是无声的世界，要以“润物细无声”的方式将知识、技能与素质装进学生头脑中。2013年，我校实现本科新生报到网络化，包括选定宿舍、选购生活必需品、缴费、特殊申请和注册等，让学生还没进校就感受到学校数字化的环境与理念，了解学校情况，并参加了第一次考试。我们还建立了教师云端一体化研修平台、教师教学空间、教师教育网络学习社区等，开展教育方法创新培训。通过几年的时间，我们要打造一个网上3S空间：自主管理、自主学习、自主服务。

3 结束语

大学最重要的使命是引领教育的发展，在教育信息化环境下开展教育的创新和改革。未来教室是阶梯式演进的环境创新过程；未来教师要不断提升，不断发展能力；未来教育是开放的教育生态系统(如图11～图13所示)。

图11 未来教室：阶梯式演进的环境创新过程

图12 未来教师

图13 未来教育

〔杨宗凯：教授、博士生导师，国务院政府特殊津贴专家，首批“新世纪千百万人才工程”国家级人选，国家督学。长期从事数字化学习技术、计算机网络通信、现代服务业关键技术等方面的研究和开发。作为编制专家组组长主持制定《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》。现任华中师范大学校长，兼任国家数字化学习工程技术研究中心主任，教育部教育信息技术工程研究中心主任，国家教育数字媒体与可视化知识服务学科创新引智(111)基地负责人。〕