基于技术成熟度曲线的教育信息化发展热点分析*

胡卫星 徐 多 赵苗苗

（渤海大学 教育学院，辽宁锦州 121013）

教育信息化是指在教育领域全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革与发展的过程[1]。随着《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》的实施，国家更加重视将各种新兴技术融入到实际的教育教学过程当中[2]。然而技术的迅猛发展，使得教育实践者们在选择和利用技术时出现盲目追求和泛滥使用的状况，导致技术偏离教育、技术主导教育和技术与教育不协调等现象出现。因此，如何正确地选择技术并将其有效地融入到教育教学当中，俨然成为制约当前教育信息化发展的关键问题之一[3]。技术成熟度曲线是全球知名的 IT研究与顾问咨询机构——Gartner公司用来对众多技术行业发展周期进行预测和判断的重要参照工具，它描述了一项技术从诞生到成熟的过程[4]。技术成熟度曲线能在一定程度上帮助教育工作者理解和把握技术发展与应用的趋势，从而更好地搭建教育与技术之间和谐有效的关系，使教育领域的信息化发展得更有效、更完善。

一 对技术成熟度曲线的解读

Gartner公司于1995年首次提出“技术成熟度曲线”概念，其发布的“2017年新兴科技技术成熟度曲线”整体上描述了2017年各新兴技术成熟发展的轨迹，如图1所示[5]。该曲线的纵轴为对这些技术发展的公众期望值[6]；横轴为时间，即技术从产生到成熟所要经历的五个发展时期[7]：①技术萌芽期——技术处于研发初级阶段，并未形成成熟的产品和实践模式；人们对技术的基本概念和内容限于简单了解，产生了一定的兴趣并加以关注。②期望膨胀期，也称炒作高峰期——公众对技术的期望值达到顶峰，一些不成熟的产品被推出来并加以应用，人们蜂拥而上纷纷讨论和采用这些技术，容易陷入盲目的技术投资陷阱中。③泡沫破裂低谷期——公众对技术的期望值显著下降，技术的实际应用效果与过度预期的偏差使技术研发受挫，有些技术从一开始就被人们迅速抛弃，部分技术被保留下来获得更成熟的研究。④稳步爬升恢复期——被保留下来的技术通过不断的试验和研究逐步成熟，较为成功的产品得以推出，最佳技术产品应用也开始涌现。⑤生产成熟期——技术产品成熟且开始被广泛生产和应用，新技术产品产生的利益和潜力得到市场认可，逐步成为市场的主流产品，开始出现技术产品之间的价格竞争。

与此同时，任何一种技术从诞生到成熟，在这个完整周期内需要避免四个“陷阱”[8]：①过早接受。技术因被媒体过度报道而处于期望膨胀期，但从实际应用来看并不成熟，此时不要过早盲目地接受并采用该项技术。②过早放弃。当技术并没有达到预期期望导致很多负面评价接踵而来、处于泡沫破裂低谷期时，不应过早否定和放弃该项技术，而应该观察该项技术正处于曲线的哪个位置，据此科学理性地做出正确选择。③过晚接受。技术作为生产力的重要手段创造着不菲价值，这成为了各商家相互竞争的主要因素，若对新技术接受过晚，就会在竞争中处于非常不利的地位。④过晚放弃。技术更新换代的速度显著加快，这就需要人们在大部分技术的应用上提前为新替代技术的出现和普及做好准备。

图1 Gartner公司发布的2017年新兴科技技术成熟度曲线

二 技术成熟度曲线与教育信息化

1 教育信息化进程中技术与教育的关系理解

如何处理好技术与教育之间的关系，始终是教育信息化发展过程中需解决的关键问题之一。对两者关系的不同看法，不仅会对技术应用产生不同态度，而且会对教育产生不同影响——技术专家往往从技术本位出发，希望教师和教育迁就技术，要求教师改变原有的认知与行为模式，以适应技术的发展变化，否则就认为教师固执保守[9]；一线教师和教育管理者则从教育本位出发，希望技术服务于教育教学，要求技术专家降低技术壁垒，提高性价比，提供更完善的功能，不愿意让教育围着技术转[10]——从历史的角度来看，这两种观点都不够全面。这是因为，教育信息化是技术与教育教学不断融合发展的一个动态变化过程，它的发展史就是教育与技术不断靠拢、互相影响的历史[11]：一方面，教师和学生不断学习和掌握新技术以提高教与学的效果；另一方面，技术也通过不断人性化、智能化和廉价化来向公众靠拢。一旦这两方面的努力结合起来，就会激发出变革与发展的巨大能量，此时技术就会在教育教学领域迅速普及，并深刻影响教育教学的内容与形式[12]。人类知识积累到今天已经变得高度结构化和抽象化，因此专家型教师高水平、艺术化的讲授和指导必不可少。然而，目前的技术还不足以支持开展远距离的、高度互动的、既各自分离又具有现场感的讲授式教学——只有当这样的技术出现并发展成熟，教育与技术之间的新的平衡点和结合点才会出现，从而真正孕育并推动新教育革命的发生[13]。

2 技术成熟度曲线下的教育信息化发展历程

从最初的教育“无技术”状态，到后来的“技术工具论”，再到今天的“技术素养论”，技术已经不再是可有可无的工具，而已成为现代人类的基本生活和生存方式[14]。依据技术成熟度曲线的周期性，教育信息化的发展道路需经历五个阶段，如图2所示[15]：①起步阶段——这是教育信息化意识的引入、吸收、创新阶段，即建立正确的思维方式和共同的技术理解，采用不同于以往的方式来思考和看待新技术，尤其是要理性看待新技术会产生哪些创造性颠覆、会带来哪些具有竞争优势的教育新应用。②快速发展阶段——在促使师生角色转变的基础上，实现对技术的全方位使用，形成新型信息化领导者（包括教育信息化系统战略师、教育信息化资源管理专家和教育信息化业务部门主管）。③应用探索阶段——在技术去泡沫化发展的基础上实现教育教学过程中的“人尽其用”，为此要审视现有教育教学的优势、劣势和潜在机会，识别新技术及其可能带来的潜在威胁，促使技术与教育内部的人（如教师和管理者）之间进行互动，形成对技术的高水平接纳。④稳定实践阶段——师生积极采用新型信息化教学方式开展各类教育活动，获得更大的教学效果、社会联系、技术产品和服务价值。⑤稳定发展阶段——主要包括信息化的应用融合和信息化的自助创新发展两个子阶段，前者将信息化进程的关注焦点转移到人、业务与技术事物三者的深度融合；后者则充分利用各种新兴技术来进一步改变教育结构，使教育形式发生深刻变化，产生新的教育形式，进而促使人们学习、掌握更新的技术。

图2 技术成熟度曲线下的教育信息化发展历程

三 基于技术成熟度曲线的教育信息化短期发展热点

依据近七年（2011～2017年）技术成熟度曲线报告，本研究检索出具备短期（1～3年之内）发展前景的技术共26项，从中筛选出和教育相关的15项技术作为研究样本。经由部分一线教师、技术专家和研究学者代表进行评测，得出教育信息化短期（1～3年之内）发展热点。

1 云计算技术与教育云

云计算是通过将计算任务分散到大量分布式计算机构成的资源池，使用户能够按需访问相应的计算机、存储空间和系统应用，进而获得各种服务的一种新型商业计算服务模式[16]。近七年技术成熟度曲线报告显示，云计算已不再是“新兴”技术，正日趋成熟且正成为“主流”技术。教育云是云计算技术向教育领域迁移的典型应用，正成为时下教育信息化工程发展的基础技术架构[17]。教育云的构建，一方面使教育信息化的各种软件、硬件、存储等设备资源触手可及，使得教育数据处理、存储和传输的成本大大降低，增加了教育信息技术和各种教育资源的可获取性；另一方面可有效构建起个性化学习环境，促进教师有效教学、学生学习支持、学生高级思维能力培养和学生群体智慧的发展。当前教育信息化的快速发展，迫切需要研究如何围绕丰富的教育云服务，开展面向广大一线师生的有效教学实践。相对于技术工具的采用，能否真正降低教师的工作强度、提高教师的教学效果、促进学生的自我个性发展，才是开展一线教育技术应用时需要努力解决的关键点之一[18]。

2 智能技术与智慧教育空间

智能技术是模拟仿真、智能感知、智能交互等技术的统称，这些技术的共同特点是让用户在创建虚拟和现实世界的联系时获得各方面的智力支持[19]。目前，智能技术俨然已成为技术成熟度曲线上所占比例相对较高的一个技术群，其在教育领域的应用正在不断地普及，尤其是时下的智慧教室、智慧校园和智慧学习空间等，在很大程度上有赖于智能技术群的成熟发展。其中，虚拟仿真教学极有可能会成为下一个教育信息化发展热点。在近七年技术成熟度曲线报告中，虚拟现实技术已经经历了泡沫破裂谷底期，并逐渐走向稳步爬升恢复期。通过该技术建立的虚拟实验室或仿真学习空间，能够为学生提供逼真的学习环境，并使学生身临其境地理解和掌握学习内容[20]。然而，随着智能技术的突飞猛进，一些人却产生了“智能技术将完全取代教师”的观点。尽管智能技术的教学应用能有效拓展学习者的个性学习空间，可将课堂延伸至社区和生活之中，但是教师并不会“消失”，反而会成为这个“智慧教育空间”的重要管理者和信息把关人[21]。因此，教育工作者应重点关注如何将智能技术深度融入教育之中。

3 移动技术与移动学习

近七年技术成熟度曲线报告显示，智能手机和平板计算机等移动终端技术的发展迅速，尤其是平板计算机技术不仅跨过了技术泡沫破裂低谷期，而且迅速地步入了技术稳步爬升恢复期。移动学习作为移动终端技术与教育教学活动相结合的产物，在最近几年内成为了一种主流的数字化学习新方式。随着技术的进一步完善，随时随地、任何时间、任何地点、任何内容的移动学习将会得到全面的普及和深入的发展。但同时也应看到，目前制约移动学习技术发展的主要因素是学习内容的研发，因此如何为学习者提供个性化、高质量的学习内容，已经成为整个移动教育的根基[22]。各种移动教育APP多而不精、广而不全，是时下移动学习推行不利的关键因素之一。究其主要原因，在于技术与教学分离的产品研发模式存在缺陷，即开发APP的技术人员与实际教学实践活动相脱节——这就一方面需要技术研发人员深入一线教学实践之中，切实掌握并满足教师与学生的知识体系需求；另一方面也需一线教师了解和掌握移动教育技术，进行相关教学资源的积累，学会用APP分享自己的教学经验与成果。

4 3D打印技术、手势控制技术与娱教活动

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术[23]。近七年技术成熟度曲线报告显示，从2013年开始，企业级3D打印已趋于成熟，而消费级3D打印技术在教育领域的应用也在逐步普及中。与此同时，基于手势控制技术的各种软硬件设备也正日趋完善，手势控制将逐渐取代“键盘与鼠标”的控制文化，让教师和学习者摆脱“线”制，以智能化的方式更加自然地进行人机交互，营造出一种新型的智能化学习环境——最终，学习者、手势控制技术、数字化学习资源和智能教学环境将达到高度耦合的状态[24]。受 3D打印技术和手势控制技术发展的影响，娱教活动俨然已成为时下众多学者大力推广的新教育模式。借助技术的服务支持，根据不同年龄层次学生的学习心理，教育工作者可通过开展一系列娱乐化教学活动，让学生学会主动参与学习、积极动手实践、独立解决问题。

四 基于技术成熟度曲线的教育信息化长期发展热点

依据近七年技术成熟度曲线报告，本研究检索出具备长期（4~7年之内）发展前景的技术共37项，从中筛选出和教育领域相关的25项技术作为研究样本。经由部分一线教师、技术专家和研究学者代表进行评测，得出教育信息化长期（4~7年之内）发展热点。

1 物联网技术与个性化智能教育

在近七年技术成熟度曲线报告中，物联网技术一直都处于高期望值阶段。2013年，物联网技术被预计超过十年才能达到稳定发展状态；但到2014年，该技术就被预测5~10年即可达到稳定状态，由此充分显示出物联网技术发展的迅速程度。物联网技术是在互联网的基础上发展起来的，它强调人—物之间、物—物之间的信息交流与控制。在教育中应用物联网技术，不仅能够对大量实时教学信息进行即时分析，而且更为重要的是能构建出面向学习者个性需求满足的智能教育环境，推动个性化智能教育的顺利实现。物联网技术支持下的课堂学习能够建立起有效的个性化教学信息反馈系统——学生通过佩戴相应的传感器等设备，可实时反馈自己的听课情况；教师则通过各种可视化数据分析结果，可即时调整教学活动。在物联网技术的支持下，教育中一直被视为难题的教育管理也会得到改善。而在仪器设备管理方面，物联网技术不仅能够有效地防止设备的丢失，还可对故障设备及时进行预警和反馈[25]。此外，通过佩戴相应的传感器设备，学生的行踪和健康等个性化数据会实时发送给家长和学校，可为学生的人身安全等提供有效保障。

2 领悟人技术、脑机接口技术与脑控高级教育

相较于智能顾问、虚拟助手等大众所熟知的智能技术而言，领悟人技术是在2015年技术成熟度曲线报告中被提出的一种新兴技术，苹果公司开发的 Siri便是其典型代表之一。领悟人技术初步实现了识别人类简单语言的功能，但离完全理解真人的表达意思还有很大的距离。所谓领悟人技术是在人与机器之间进行“对话”（语音或文字等）时，机器能够利用上下文信息来理解人的意思并执行相应任务[26]。随着领悟人技术的成熟和发展，尤其是结合时下稳定发展的移动学习，可提升学生的逻辑思维和沟通表达能力。领悟人技术的发展旨在构建虚拟伙伴，需要人来表达自己；而脑机接口技术更进一步，是人利用想法来控制机器并与之交流[27]。目前，脑机接口技术尚处于初期探索阶段，还没有可投入实际商业应用的相关设备。而基于脑机接口技术的脑控高级教育的出现，将会极大地改变人们现有的生活、学习和工作方式。

3 可穿戴技术、增强现实技术与体验式教育

随着智能眼镜、智能手表、智能手环等设备的成功应用，可穿戴技术开始越来越多地进入普通大众的视野当中。从2013年的自带设备到2014年的可穿戴用户界面技术再到2015年的可穿戴技术，人们越来越注重设备的便捷化和轻巧化。可穿戴技术的便捷性、交互性和集成性，决定了该技术将成为未来教育信息化和数字化学习的主流方式[28]。目前，一些高等院校已开始进行可穿戴技术的应用实践，通过佩戴一些结合传感器的手表和眼镜，来实时检测并采集学生的多重数据（如生理指标、运动状态、认知负荷等），由此迅速得出学生的实时学习状态（如紧张程度、注意力状况、动脑情况等），便于教师根据这些反馈信息灵活调整教学，从而实现有效和有趣的深度教学。增强现实技术经过近七年的发展，已经开始步入成熟期。不同于用合成环境代替真实世界的虚拟现实技术，增强现实技术注重通过强化使用者的感官来对现实世界进行认知[29]；而在构建真实情境方面，增强现实技术具有独特的实用性和交互性。因此，基于增强现实技术的一系列教学游戏现已被广泛应用于一线教学实践，国内的一些研究人员也开始关注这项技术与体验式教育之间的联系。增强现实技术支持下的体验式教育，可实现真人与虚拟场景的同步互动变化，营造并模拟出课程任务驱动式教学情景，使教师和学生通过角色扮演在体验过程中完成相应的教育活动[30]。

五 小结

当前，我国已经通过了教育信息化发展的系列政策，也十分重视技术发展在教育领域产生的影响，但离理想的教育变革仍有差距。技术成熟度曲线能很好地帮助人们理性看清时下各种新兴技术的发展趋势，既可以避免过分的夸大和极端炒作，又可以摆脱技术何时采纳的困扰[31]。在当前的教育技术领域，众多专家学者将新媒体联盟每年发表的地平线报告作为研究重点，而对技术成熟度曲线的教育应用关注较少。实际上，地平线报告侧重于年度技术教育应用的前瞻性预测，技术成熟度曲线报告则注重年度技术的市场化应用分析，两者都是通过往年的分析对比得出某项技术的发展趋势[32]。因此，在分析、预测教育领域的技术创新发展时，可以将两者结合起来，以更加科学、准确地把握技术介入信息化教育教学活动的最佳时机和有效方式。

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