2016年地平线报告解读

林一凡

《地平线报告》（Horizon Report），一份每年由美国新媒体联盟（New Media Consortium，探索和开发在学习、研究和创造性探究方面的新兴技术）发布的报告又来了。它致力于分析1～5年内技术可能给高等教育带来的改变。2016年的报告中，依然有些熟悉的词，比如自带设备学习、创客空间，也多了新成员，比如虚拟现实和增强现实和机器人。

短期（1年或更短）自带设备和自适应学习

一部手机，现可成为打开物理大门的钥匙。

北加利福尼亚州立大学开发了一款叫做“我的科技（MyTech）”的手机应用，安卓苹果皆可用，其作用是在掌间探索物理世界。这款应用将手机内置的传感器们利用起来，翻转、下坠、碰撞……手机无论处于何种状态，应用都能呈现出其运动曲线，计算出它X轴和Y轴方向上的运动速度……应用能更直观地感受日常生活中各种物理学意义上的“力”，把玩手机变得学术范。

这就是自带设备学习的典型例子。电子产品不再被看作分散学生注意力的洪水猛兽，相反，让学生带着笔记本、平板电脑、智能手机或其他电子设备来学校，已是新教学潮流。2015年的一项研究表明，至少42%的美国高校已启动了自带设备战略。现在该考虑的，已不是在课堂上能不能用电子设备，而是怎么用。

还有一款教学神器。

面对整班学生，老师往往没办法让每个人都步调一致地跟上教学进度。怎么办？考试是获得教学反馈的唯一办法。考试之前呢？大概就尽人事听天命吧。

哈佛大学的两位教授决定改变老师的抓瞎状态，开发出基于云端的课堂实时反馈系统——学习催化器（Learning Catalytics）。老师使用这套系统，能实时了解学生对知识点的掌握情况。讲完一个知识点，能通过系统发布任务，全班学生统一回答……每个学生答题耗时、正确率，老师都心中有数，也能针对性地答疑解惑。这就是学习分析和自适应学习趋势的一个表现。在2015年的报告中，自适应学习被列入长期趋势，而今年，它和学习分析一道，成为短期可见的未来。

学习分析，是对学习者的学习过程追踪分析，根据学生通过互联网学习留下的数据，了解他们的学习动态，评估影响学习效果的因素，并尽早锁定徘徊在挂科边缘的学生，密切关注，及时帮助。自适应学习，则是将学习分析这套方法和软件或网络平台结合，根据学生的不同需求调整，预测某个时间点学生需要的课程内容和课程资源。

中期（2～3年）虚拟现实和创客空间

“这是主动脉瓣，现在我明白了！”戴上微软的全息眼镜，医学生不必对尸体动刀子，也能近距离观察器官。这是美国西储大学医学院和微软合作的项目。西储大学医学院教授感叹，第一次试用全息眼镜时他就意识到，世界要变了——延续100多年的医学生培养方法，因虚拟现实，正悄然发生变化。

增强现实和虚拟现实，正是当下被热炒的两个概念。它们含义不同，但紧密相关。增强现实，是将虚拟物和现实世界结合，而虚拟现实，则是为使用者再造出一个世界。两种技术，都能为高等教育带来新视角，让学生从全新的视角去理解之前接触的世界。

研究发现，将增强现实元素用于英语学习，能让非英语母语的学生获得更好的学习效果。斯坦福大学和麻省理工学院搭建虚拟学习环境，让分布各地的学生拥有“在校”体验，促进学生团队讨论与协作。

在阿比林基督教大学，职业治疗专业的研究生们获得了一种独特的动手体验——用3D打印制作义肢。传统假肢的售价至少十万美元，3D打印版本的假肢，成本可低至15美元。当然，制作假肢并不容易，学生们通常得花上一周半时间打磨假肢原型。因为亲自动手，他们更明白其中的艰难，也更愿意花时间研究。学生们动手制作假肢，这得益于大学内的“创客实验室”，或创客空间。2015年，创客空间在《地平线报告》中赢得首秀。今年，它再度出现，依然被列进中期趋势。

3D打印、机器人、3D建模……已走下神坛，成为学生们日常能接触把玩的学习工具。如何重新定义课堂和实验室，如何赋予它们新的用途？创客空间回答了这一问题。它不仅提供工具，也提供动手体验，让学生低成本实现奇思妙想。创客空间背后的推动力量，来源于创客运动——艺术家、工程师、技术爱好者……分享技术，交流思想，怀揣热情动手制作产品。创客空间通常得配备点高科技产品，3D打印机、树莓派卡片式电脑（Raspberry Pi）、开源电子原型平台（Arduino）、神奇电路板（Makey Makey，能让任何物体变成一个计算机输入设备），当然也要有点实操工具，激光切割机和缝纫机……

长期（4～5年）——情感计算和机器人

慕课（MOOC）虽好，可全靠学生自制力苦撑。

匹兹堡大学的研究者开发了软件“专心学习者（Attentive Learner）”，专为用手机自学的同学准备。它将手机的后置摄像头变成感应器。观看教学影片时，学生将手指放在摄像头上，手指离开，影片暂停；手指滑动，影片快进或后退。当然，这不算什么，关键在于它能通过轻轻覆在镜头上的指尖，监测心率、判断注意力。当没发现注意力，系统就会发出警报。课后，它还能推送练习题，专捡走神时的知识点。

对老师来说，它同样起到指导作用。它可绘制学生观看教学影片时的注意力曲线图，并对应相关教学内容，这就像电视台的收视率走势图，教师一看就明白，哪部分内容学生觉得无趣，从而调整教学方式和节奏。

“专心学习者”牵涉的技术，就包括“情感计算”（Affective Computing）。情感计算，要赋予计算机类似人类的观察、理解和生成各种情感特征的能力，最终像人类那样自然、亲切和生动地交互。它能读取人类的情绪，分析需求……不过，情感计算目前还有点“黑科技”。要知道，前段时间名声大噪的阿尔法围棋（Alpha Go）也达不到这个层次。不过有调查报告表明，情感计算在未来5年内将赢得大发展，毕竟苹果、英特尔和微软这样的巨头们都在该领域埋头苦干。

创新概念的摇篮，往往都在高校。情感计算，就由麻省理工媒体实验室率先提出。它的情感计算小组，正费尽心思地教计算机识别人类的面部表情。剑桥大学计算机实验室的科学家们则在研发一种机器，它能捕捉人类面部的细微表情，并推测其精神状态，目前的测试表明，机器的判断与人的一样准确。

站在墨西哥国立自治大学的医学生面前的，是表现出不同疾病症状的病人。但是，它们不是真人，而是有着机械器官、模拟呼吸系统和人造血液的机器人。

从工厂机器人，采矿机器人，交通机器人到军事机器人……脏活累活危险活，机器人兄弟正帮人类分担。与机器人一起生活，已成越来越清晰可见的未来。而且，机器人一直都在进化：刚开始，它可能只是生产线上的机械臂，现在它越来越聪明，能做家庭清洁，能陪孩子玩耍，能写诗作曲，能上大马路载人。它的“大脑”也愈加发达，利用深度学习和大数据，机器人可不断学习新技能。若干年后，再有一次人机大战，人工智能将附身正儿八经的机器人，自己落子，和人类正面博弈。

在高校进行的机器人研究，已影响到基础教育。宾夕法尼亚州立大学的学生和教职员工就为费城的中学数学和科学老师设计相关课程模型，这一计划得到美国科学基金会的支持，为了培养STEM教育新一代领导者。

责任编辑：尹颖尧