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2.2 数字时代的教育变革

2.2.1 数字时代的社会嬗变

人类已迈入数字时代,数字技术改变了人们的生活行为方式,重组了生产组织模式,形成与工业社会迥然不同的社会运转机制及社会结构。

1.数字技术拓展了社会连接的边界

信息的数字化,让信息摆脱了“物质”束缚,并让信息进入了计算过程。数字的网络化让数字信息复制与传递简单便捷,物联网几乎包罗一切,无线通信技术又能将数字网络拓展到任何地方。数字的智能化,使人类的生产生活信息经过计算优化,反馈到现实世界,提升现实生产生活。理论上,每一个人可以与世界上任何个人或组织轻易相连,进行几乎零成本的即时信息交流。数字技术大大提升了社会连接的时效,促进了社会连接的信息共享。人们在工作生活中原有的连接方式逐步转换成数字网络连接,带来了社会连接对于数字技术的依赖。

2.数字技术重组了社会生产组织模式

数据成为新的生产要素,改变了价值产生过程。人类的生产生活及相关场景信息逐步转化为数据,大数据驱动的数据收集与分析使数字信息的体量趋于无限,只要有足够算力,所有数据信息都可以经过计算分析,直接参与到生产之中,数据成为社会生产中的价值源泉。数字平台成为新的经济组织,改变了社会生产组织结构。从根本上讲,数字平台是一种生成、提取、记录与分析数据的基础设施,能够连接参与市场的多个群体的运营机制,利用网络结构协调数字信息在特定群体间的流动,从而提升生产效率。数字信息的网络化传递,改变了市场运行的方式。随着海量数据的即时性传递,市场交易双方的信息沟通与协调更为便捷,极大降低了市场失灵的可能。以数字技术为支撑形成的新业态与运营方式,造就了新的职业类别,模糊了劳动过程的时空,劳动者的工作角色、内容与方式也发生了深刻变化。

3.数字技术改变了人们的生活方式

数字媒介成为人们提升自己的学习方式,也是人们日常娱乐创造数字文化的重要场所,带来了崭新的自我认知与自我表达,形成新的数字网络文化与网络价值观念。社交媒体扩大了拓展社会人际关系的可能,特定成员群体组成了线上群体并开展线下互动,带来更多合作,群体成员构成数字意义上的邻里关系,形成数字时代群体构成新模式。网络动员即时高效,成为人们参与公共事务的重要方式,但不同群体获得与使用数字技术的能力不同,也带来参与程度的差异,拥有垄断性资源的组织可能操控网络舆论并影响公共事务。

4.数字技术带来社会治理新课题

数字技术对社会既有积极影响,也有消极影响,数字技术与社会力量互动产生辩证的对立。数字网络提供了自由开放的信息交流,数据滥用也会侵犯个人隐私。数字信息的传递形成去中心化趋势,海量数据的收集与计算又必然走向集中。个人作为数据生产者无力处理数据,收集与处理数据的是网络平台与数据公司。在没有法律、行政的干预下,数字平台会独占垄断数据,数据重复使用与分享的价值属性大幅降低。数字社会的结构更为扁平,但接触、拥有、使用数据能力的差异,将放大现实社会中的不平等。算法能帮助提供个性化服务,带来智能化便利,也能控制数据信息传递,分配现实社会中的机会与权利,形成个人“信息茧房”和社会“算法黑箱”。因此,通过教育、立法等手段,人们正在积极构建适应数字时代的社会治理与运行新机制。

2.2.2 关键应用数字技术及相互关系

党的十八大以来,党中央、国务院对数字技术的重视程度前所未有,中共中央政治局先后两次就实施国家大数据战略进行集体学习,2018年10月,又就人工智能发展现状和趋势举行集体学习,2019年10月,就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习。近年来,中央接连出台了一系列推动人工智能发展的战略规划,《互联网+人工智能三年行动实施方案》《促进大数据发展行动纲要》《新一代人工智能发展规划》等有关政策密集出台,大力发展和推动应用互联网+、大数据、人工智能、区块链等数字技术。主要发达国家都将新一代信息技术视为确保未来经济和军事优势的关键技术,出台了一系列措施,确保在这场新科技竞赛中处于领先地位。2017年,美国发布了《国家人工智能研究和发展战略计划》,提出了七大战略,包括长期投资、人机交互、伦理法律、系统安全、公共数据与环境、标准基准与评估、人力需求预测,为技术发展提供有力支持和多方位保障,确保美国在人工智能领域的“领头羊”地位。欧洲国家在数字技术方面表现出强烈的合作意愿,欧盟发布了《2014—2020年欧洲机器人技术战略研究计划》,欧洲25国签署了《人工智能合作宣言》等,希望通过加强协调,维护欧洲数字化统一市场,确保欧洲人工智能研发的竞争力,共同面对机遇和挑战。2016年,日本发布了《人工智能科技战略》和新版《下一代人工智能/机器人核心技术开发计划》。

高速无线通信网络、大数据、物联网、区块链、人工智能等技术是新一代信息技术的主要应用技术,被广泛提及,要充分理解主要技术应用对于教育的影响,必须了解它们的核心功能及其相互关系。

互联网是“孕育”数字技术应用的母体。“互联网+”时代的一个突出特征是“连通一切”“实时协同”,利用全球化资源,构建出分布式创新平台。“互联网+”在各行各业的实践与发展中,逐渐孕育出人工智能、大数据、云计算、物联网等新兴数字技术。互联网产生海量数据,处理海量数据催生大数据技术,并带动人工智能快速迭代发展。互联网发展历程中的三个阶段,它们有不同的特点和应用。最初的互联网主要是静态信息展示,用户只能被动地接收信息。网站内容不可修改,交互性不强,以门户网站、电子商务网站为主,Yahoo、新浪等门户网站是典型代表。在Web2.0时期,网站形式与内容丰富多彩,用户可以进行内容生产、分享和评论,网站具有更好的互动性,如社交网站微信、脸书(Facebook),知识共建网站维基百科,视频分享网站哔哩哔哩等。目前,互联网正迈向基于人工智能技术构建智能合约、去中心化应用、数字身份认证等功能的智能化互联网,实现更加安全、高效、智能的网络交互方式,应用场景包括区块链、人工智能、大数据等。

高速无线通信网络,搭建起物联网信息高速公路。5G即第五代移动通信网络,作为高速无线通信网络正被广泛应用于各行业,它具有大容量、高速率、低延迟的特点,再加上移动通信网络连续广域覆盖的固有特性,使真正实现海量物联和物联日常应用成为可能。虽然很早就提出了物联网,但具体应用的实施需要大量的高科技支持。目前,这些高科技技术还不够成熟,物联网只能在很小的范围内应用,不能普及。物联网是世界数字产业一大趋势。未来,随着5G乃至6G网络普及,物联网将与许多智能设备相结合,以达到高级物联。

大数据,既是生产要素新,也是一种生产力。它将大量的数据作为研究对象,完成对数据的采集、预处理、管理等一系列工作,对所有数据的关联进行分析并且找出其内在的规律。麦肯锡全球研究所给出的定义:大数据是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出传统数据库软件工具能力范围的数据集合,具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。数据作为战略资源如能源一样被各国重视,有人将数据比作“新石油”。当前,数据的基础性、战略性资源作用愈发突出,有力促进发展方式转变、经济结构优化、增长动能转换,已成为经济高质量发展的关键驱动力。数据仓库是各行业进行数据分析的一个底层技术,下一代数据仓库与人工智能深度融合,实现智能化。中国在人工智能应用领域多项技术处于先进行列,与美国一起引领发展。麦肯锡董事长鲍达民认为中国在人工智能方面蕴藏着巨大的潜力,一个最根本的原因是拥有海量的数据。

区块链是建设网络空间信用体系的基石。区块链技术的核心是沿时间轴记录数据与合约,并且只能读取和写入,不能修改和删除。将虚拟数据实现“物化”,建立起网络空间的超级信用体系。在应用层面,分布式账本具有去中心化和集体参与的特点,区块链具有安全、透明的优势,有利于人们掌控个人信息,保护数据安全。区块链技术实现了点对点的信任,加上智能合约,大幅提高了交易效率。区块链和传统教育有很多的对接点,比如解决证书造假问题,实现教育资源共享,应用于对学生档案的创建,记录个人成长等。支持区块链的重要底层技术是各种加密算法。

人工智能是对人类智能的延伸。自工业革命以来,先进技术一直在取代人类的一些蓝领工作岗位,人工智能的发展不仅仅波及体力工作,还可能改变专业工作的形态。牛津大学最近的一项研究估计,美国近一半工作岗位在未来20年面临被自动化和电脑取代的风险。目前,对人工智能的研究可以概括性地分为四个层面:最基础层是数据和计算能力;第二层为算法;第三层为技术方向,在算法上产生,如计算机视觉、自然语言处理等;第四层为行业的应用解决方案,人工智能技术在教育、金融、医疗、交通等方面的应用。第四轮科技革命和产业变革正围绕着人工智能展开,人工智能将像电力、互联网一样成为各行各业发展的基础性要素,尤其是一些知识经验密集型行业,如医疗、教育、金融等,将面临更大的机遇与挑战。

2022年是人工智能发展的又一分水岭,ChatGPT,DALL.E等发布模仿人类创造过程的生成式人工智能应用,将人工智能从“赋能者”提升为“协作者”。ChatGPT通过大规模无标注语言模型进行训练,实现了小模型、单任务人工智能不可及的能力涌现。语言文字是人类智慧的载体,ChatGPT所涌现出的泛化能力,使其上升为认知模型。

2.2.3 数字技术已融入教育全流程

目前,数字技术已全面融入“教、学、管、评、测”教育全链条、大中小等各学校、数理化等各学科,进入数字技术与教育融合创新发展新阶段,产生智能多样的教育新业态、新形态。得益于人工智能、5G、大数据、云计算等新数字技术领域突飞猛进,也为其提供了技术保障。得益于教育数字化基础设施建设,从量变开始到质变。得益于数字科技公司大踏步进入教育领域,教育数字技术加速迭代。新冠疫情期间,数字技术从教育辅助转变为不可替代的支撑,数字技术长时间、大规模地深入教育场景,加速了融合创新。教育与数字技术进入融合创新发展新阶段的外在表现主要体现在五个方面:一是信息技术的应用进入了绝大部分学校和每一个学科。数字化教学工具和企业服务进入日常教学,教师能够根据具体的教育教学需要选择使用。学生获取教育资源的类型和渠道多元化,除了内容性数字化学习资源外,还可以获得相应的教育工具、软件服务等。二是数字技术拓展了非正规和非正式学习的资源获取和供给方式,实现非正规和非正式学习的日常化,在终身学习中的地位日益重要。三是教育管理方式改变。由于大数据、人工智能等新技术的发展,在教育决策、教育督导、教育教学评价等管理活动中越来越依赖大数据的分析。四是教育信息化的引领技术已转向人工智能等新型数字技术,智慧教育着力点进入到以使用者为中心并从局部发展过渡到整体布局。五是教育信息化走向“云端”。随着云计算的日益强大、通过网络提供软件服务(SaaS)技术的成熟,云端平台成为教育信息化的重要载体,推动教育信息化建设从重硬件向更重软件服务转变。

2.2.4 数字技术触发教育教学的各环节变革

“互联网+教育”实现互联网与教育的深度融合,推动教育的升级或转型,建立新的教育形态。当前“云、网、端”一体化正共同创建一个前所未有的智能学习空间,海量的教学与学习资源汇聚到云端,学习者利用“云资源”和“云服务”进行知识的获取、吸收、分享、加工和创造。随着5G网络的普及,教育物联网应用大幅提升,提升智慧校园品质,扩展VR/AR的应用,提高课程生动性,大大改善线上教学的体验。通过互联网、物联网以及各类学习终端设备与教育的结合,产生出海量宝贵的教育大数据。教育大数据在信息技术与教育融合创新发展中发挥着基础性作用:能发现教育新规律,大数据突破了小样本和个案研究的局限,可以进行全样本研究;服务于精准管理与决策,中国提出的精准扶贫,就是依托大数据的技术支撑;及时准确把握教育舆情,及时回应社会关切;实现可持续的形成性学习评价和绩效评估,为高考改革、教育评估等改革提供了有力支撑。人工智能在教育主环节上的应用越来越广泛,人工智能在教育领域的应用技术主要包括图像识别、语音识别、人机交互等。

教育的跨时空的互动。人工智能与互联网技术的结合,能构建符合主场景的环境,师生可以进行跨时空的互动,人机交互技术可以协助教师为学生在线答疑解惑,在一定程度上还解决了一些实体教育不平等问题。美国佐治亚理工大学的机器人助教代替原助教与学生在线沟通交流竟无学生发现,说明了人工智能在这方面的应用潜力。从2018年4月开始,日本教育部启动一项试验,在全国约500所学校安装讲英语的人工智能机器人,旨在提高学生的英语沟通能力。用机器人进行个性化指导、学生管理、家校沟通等都具备可能性。通过图像识别技术,人工智能将老师从繁重的批改作业和阅卷工作中解放出来。语音识别和语义分析技术可以辅助教师进行英语口试测评,也可以纠正、改进学生的英语发音;记录整合教育教学行为。随着教育教学信息数字化(图片、语音、其他的信息),把数字化的信息转化为数据,再对数据进行处理以更好的聚合、分发,给师生提供越来越个性化的服务;提供更科学的教育评价。人工智能下的教育平台,能打通分散的数据中心,把数据的作用充分发挥出来,有能力把每个人的教育全程记录,进行横行纵向和不同角度的分析,教育评价的科学性将实现质的突破。在人工智能时代,教育技术不再是教育领域锦上添花的辅助性工具,它的作用越来越核心化。在2016年美国国家教育的技术计划与上一轮相比,不再争论是否把教育技术作为核心关键点,转而讨论如何利用教育技术改善教育教学。

2.2.5 实现教育活动过程的真实认证

教育领域的关键角色,是由教育者、教育机构、学生、就业提供者构成的一个环路。教育机构除传统的院校,也包括了慕课、开放课堂等新型的网络教育平台。教育者,除在院校中的职业教育者,还包括网络课堂的教育者,以及基于人工智能的新型培训者、辅导员,甚至教育游戏。学生,则不仅仅是在校学生,终身学习是现代的基本教育模式,任何人在任何时间都可以学习新的技能和知识。而就业提供者,不仅是传统的企业,也包含众包和网络项目协作市场。学习认证是呈现学习结果的有效手段,创建基于区块链技术的学习认证制度和网络,将有助于学习者或其他人才在不同教育机构、不同工作、不同国家间安全、真实、便捷、高效地利用其区块链学习认证,实现学习和职业的发展。

1.发放区块链学历证书

解决了学历证书造假问题,大大降低了证书保存和比对成本,提高了效率,保障了数据安全。美国麻省理工学院于2016年发布了首个数字证书,在最初的试点项目取得成功之后,2018年6月起,麻省理工学院决定为所有新的毕业生提供区块链钱包服务。这样一来,潜在雇主也就不必再打电话联系学校来确认其文凭是否真实。意大利卡利亚里大学也开始为毕业班学生颁发基于数字区块链的学位证书。伦敦大学、墨尔本大学、俄罗斯金融大学等高等学府也陆续开展了该领域的研究和应用。2019年6月,江西软件职业技术大学区块链学院成立,中国高校第一次招本科层次的区块链技术学生,并向1900多名毕业生颁发了区块链数字毕业证;同年7月,又发出了全球首张印有哈希值的区块链大学录取通知书。

2.非学历教育数字认证

英国开放大学已积极实践这一基于区块链技术的新型学习模式。此外,英国开放大学的“知识与媒体研究中心”(Knowledge Media Institute)已开发出组合“微认证”(Micro-credentials),或者说徽章的创新技术,以适应基于区块链技术平台的学习和认证。日本的“索尼全球教育”(Sony Global Education)已建设了基于区块链技术的全球学习和认证平台,以促进学习者、学校和雇主共享学习过程和学习认证等方面的数据。创始人铃木五十铃认为,区块链技术能够赋予学习者管理其成绩的更大自主权,例如,学习者在获得某一门考试成绩后,可以要求考试提供者与第三方组织分享其成绩,然后第三方组织可以应用区块链技术评估该学习者的成绩,以确定其掌握的知识和技能是否符合组织需要。此外,基于对区块链技术在教育教学中的潜能和价值判断,“索尼全球教育”正致力于推动全球教育机构,尤其是大学探索、使用其区块链技术平台。

3.建立学生个人学习成长档案

2018年10月,中国首家大数据教育区块链试验区在河北廊坊正式启动。探索区块链技术在教育领域的应用,开发出教育区块链产品,推动区块链基础核心技术研究和应用落地。北京通州区教委、天津武清区教育局、河北廊坊市教育局三地教育部门,共同搭建一个大数据平台,采集并记录学生的学习成长轨迹数据,通过区块链的分布式、不可篡改和留痕功能,建立学生的个人学习成长档案。致力于解决学生个人学习成长档案管理存在的信息不完整、不利于流通、信息容易篡改等弊端,推动中国社会诚信体系建设。

4.建立充分信任的教育共享平台

教育资源,受制于各自为政的中心化平台,师资、教研成果是无法共享的,没有解决个体间信任的开放平台,很难实现教育资源的共享配置。从不同教育机构修来的学分或学习结果绑定、组合在一起,获得相应毕业或学位证书。区块链管理、共享和保护数字内容的能力使其成为帮助研究人员,教师创建知识产权,分享知识产权并仍然控制其使用方式的理想选择,可以构建一个解决个体与个体之间信任的开放网络。英属哥伦比亚大学、美国波士顿大学、荷兰代尔夫特理工大学、澳大利亚国立大学和瑞士洛桑联邦理工学院达成了代码共享协议,以实现安全、经济、便捷的共享知识库。新加坡FCC基金会运营管理的未来教室就是基于区块链的数字教育资产运营平台,并与国内外三十多家教育机构、大学达成战略合作,通过区块链技术嵌入智能合约并整合全球教育资源,完成教育数字资产的契约、存证和交易,平台还为全球机构和教师提供在线播控、在线学业辅导、课程评价、工具下载等开放式服务。英国开放大学已积极实践基于区块链技术的新型学习模式,英国开放大学的“知识与媒体研究中心”已开发出组合“微认证”,即徽章的创新技术,以适应基于区块链技术平台的学习和认证。 降低科研共享的交易成本,推动了教育资产的价值实现。通过区块链技术平台,有效降低了科研共享的交易成本,实现了在不同教育机构、学习模式的学习认证,推动了教育的价值实现。

2.2.6 从中小学到大学数字教育全面加强

1.中小学普遍开设数字素养教育

联合国教科文组织于2018年发布《数字素养全球框架》。数字素养全球框架包括7个数字素养领域和26个具体素养,具体描述了各项素养应该达到的具体水平,这就为制定数字素养评价工具奠定了基础。2018年荷兰发布了《荷兰数字化战略:为荷兰的数字化未来做好准备》,提出学校教育数字化的战略发展目标是让年轻一代掌握基本的信息通信技术知识与技能,培养计算思维、信息素养、媒体素养。为此,荷兰将数字素养的培养贯穿从中小学到大学的各个学段,教学内容由低阶到高阶、由简单到综合,前后衔接贯穿各学段完整的学习过程。 从2019年的新学年开始,法国高中二年级开设“数字科技”必修课,重点教授计算机科学与数字社会生存素养,从高一到高三还将开设配套的数字科技选修课程。日本安倍政府修订教学大纲,在小学、初中、高中开展编程及统计课程的同时,将包含编程知识的信息处理科目纳入2020年“大学入学共通测试”考试范围之内。

2.高度重视高校人工智能学科建设

为了推动人工智能的发展和应用,主要发达国家在前述的战略规划中,均将人工智能人才培养作为重要方面内容,并拨专款加大人才培养力度。高校是人工智能人才培养和研发的重要基地,在国家的大力推动下,许多国家的高校开设了人工智能专业。英国大学已有近百所大学开设人工智能本科课程和相关的研究生项目。2018年10月,麻省理工学院宣布投资10亿美元开设一所新的人工智能学院,主要目标是推进人工智能在各个学科领域的广泛应用。自2003年北京大学提请建立智能科学系,并于2004年招收首批本科生后,至今二十多年的时间里,随着人工智能的崛起,越来越多的高校开设此专业,从事有关智能科学发展的研究并培养相关人才。2018年4月,教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》提出,支持高校在计算机科学与技术学科设置人工智能学科方向,完善人工智能的学科体系,推动人工智能领域一级学科建设;形成“人工智能+X”复合专业培养新模式,到2020年建设100个“人工智能+X”复合特色专业,建立50家人工智能学院、研究院或交叉研究中心。

3.促进数字技术的产学研合作

德国联邦教研部2017年9月启动“学习系统”平台,这是继“工业4.0”平台之后,德国政府推出的第二个以数字化为主题的研发平台,成员包括150多名产学研各界专家,协同开发和应用“学习系统”。《法国人工智能发展战略研究报告》建议,依托大学的科研力量,整合各方研究资源,在全法布点建立4~5个跨学科研究中心,巴黎综合理工大学已开始分别与谷歌和富士集团合作联合开展人工智能研究。

2.2.7 自适应技术教学产品广泛应用

自适应学习技术(adaptive learning technology)早在20世纪90年代的美国就已萌芽,目前人工智能自适应已得到较为广泛的应用,并多次被实证研究证明有效。美国高等教育信息化协会把自适应学习定义为:基于个人的能力或技能素养,动态调整课程内容的水平或类型,以提高学习者的主动学习和教师干预下的学习绩效的技术。自适应学习技术通过收集与学生知识技能基础和对知识掌握程度的数据,来反映某个学生或某组学生,甚至是某门课程全体学生的学习情况,并以此为基础不断调整为学生布置的作业材料。自适应学习技术的核心是通过个性化学习帮助老师和学生实现更好的学习效果。智能自适应学习主张每个人都拥有自己独特的学习路径,以数据和技术为驱动力,把人工智能技术渗透到教学的核心环节中,实现规模化的个性化教育。在美国,包括早幼教、小学、初中、高中、职业教育、大学等各个阶段都有应用,并覆盖多个学科,是一种非常有前景的教育技术。培生集团旗下的Mylab&Mastering面向高等教育学生提供自适应学习产品,适用于天文、生物、化学、物理、工程、环境、营养学等13个学科,其官网显示每年有超过1100万个学生在使用。 韩国教育部在2020年9月宣布,在全国范围内16个县的34所学校试点“Math Expedition”项目,将游戏化的自适应教育系统引入公立学校数学教学体系内,作为校内数学课堂教育的补充。通过游戏的形式对小学一二年级学生测评其对数学知识点的掌握,通过学生的个人画像推送辅助教学内容,个性化地提高学生对数学知识点的掌握。智能自适应学习技术,支持适应性教学,在规模化的教学安排中达到个性化、适切的教学内容,使因材施教成为可能。

2.2.8 数字技术改变教育组织及治理模式

数字技术改变了社会生产生活行为方式和组织模式,数字技术全面融入教育教学过程,带来教育教学的各环节变革。面对数字化的教育场景,社会化的教育资源供给,平台化的教育组织等,逐步形成与数字时代相适应的教育组织和教育治理新模式。

1.教育场景已超越物理空间,教育走向现实空间与数字空间的融合共生

在数字技术引领下,知识载体已从纸质材料发展到包括图片、视频、音频等非结构数据在内的多样化数字复合体,课堂的场所已从教室发展到网络空间,学生学习时间已不拘于教学计划,系统授课者也已打破学校教师的主导。一方面,教育数字空间承载着海量的教育资源,形成了各类教育资源生产与分配的自我生态,对教育组织形式、教学模式、教育治理方式等产生显著影响,形成以教育元宇宙等为外在表现的自我发展规律。另一方面,教育数字空间源于现实空间,并制约于现实教育实践。教育的主客体既存在于网络环境,更是线下教育共同体。从教育生态的实际发展来看,教育现实空间与数字空间不是简单的并存交替,而是互为因果、交融并进的交互性实践活动。

2020年5月,由于新冠疫情的影响,加州大学伯克利分校举办了一场虚拟毕业典礼,典礼上校长致辞、学位授予、抛礼帽、领学位证甚至毕业典礼后的Party等环节一个不落,为各地居家的毕业生们弥补了遗憾。这场虚拟世界里的毕业典礼重现了学校100多栋建筑物,包括学校的体育场、教学楼和小商店,增加参与者的熟悉感与沉浸感。可以说,这是第一场在元宇宙中举办的大学毕业典礼,所有的参与者共同完成了这次毕业典礼。

上海杉达学院是国内最早投入教育元宇宙应用实践的高校之一,杉达教育元宇宙(Edu-comos)是一个可以容许千人同时在其中自由交互的数字空间,一个可以让用户身临其境的、3D的、计算机生成的数字孪生校园。虚拟校园是“活”的空间,是一座24小时在线、永远存续的数字大学城。师生可以在校园里闲逛,可以去数字博物馆看展,画画;可以去智慧研修室看3D影院效果的慕课大片;可以去大礼堂开会听讲座;可以去教室上课。平台不仅可以完整提供现有智慧教学的所有功能如视频和PPT播放,自动签到、随机点名、随机和指定分组,课堂测试,自动批改、汇总分析等,还利用3D空间的特点,设计了空间分组、AI化身导学、AI教研等创新性功能。杉达教育元宇宙还实现了不同教育数字虚拟空间的互通。基于该平台多项核心技术和国际中文教学特点,上海杉达学院联合华东师范大学丁安琪教授的团队合作研发了国际中文教育元宇宙,这一中文学习技术创新实践在刚刚举行的国际中文教育大会上进行了亮相,引发全球中文学习者和教学同行的关注。目前国际中文教育元宇宙已经实现了和杉达教育元宇宙的互联互通,在进入杉达教育元宇宙的虚拟世界时,已经有上海杉达学院(金海校区)和华东师范大学(中北校区)两座校园矗立在那里等着用户去探索。

2.教育资源的校外供给规模化、体系化,带动学校教育社会化协同发展

数字技术融入学校教育,形成新的教育社会分工体系。教育活动中存在大量标准化环节,如学情分析、作业批改、口语练习等,具有很强的重复性、流程化特征,数字技术在这些领域率先赋能。社会机构提供数字化方案,帮助学校解决标准化、重复性、特需型的教育教学环节,使学校更加专注于育人创新。数字技术有效促进了各级各类教育资源的链接与共享,纵向上连接了各级教育,横向上打通了学校与社会各类教育,形成大教育格局。

例如,日本数字化条件下的“高大衔接”,将中小学校通过校园网与大学和科研机构建立密切联系,中小学师生可远程收看大学教授的讲座和授课,查阅研究文献,与国外学生远程交流,实现中小学校与外界教育活动更广泛的“高大衔接”。 为了促进高质量和包容性的数字教育生态系统,欧盟支持学校的千兆连接,支持“连接欧洲设施计划”下的学校连接。2020年9月,OECD提出未来学校教育的四种图景(见表2-1),包括学校教育扩展、教育外包、学校作为学习中心和无边界学习 ,传统学校体系逐渐瓦解,社会力量广泛参与教育,教学组织富有弹性,正式学习与非正式学习融为一体,学校成为泛在灵活、动态更新的教育生态系统。

表2-1 未来教育四种图景

续表

3.数字教育平台成为新的教育组织者,改变了知识生产与传播方式

随着云计算技术的成熟,教育数字化服务走向云端平台。教育数字平台成为连接教育现实空间与数字空间的纽带,组织教育资源的生产与分配,降低了学校数字化成本,也提升了学校的信息安全保障。在线教育平台实现了教育链、科技链与产业链的跨界融合,学校教师的知识权威被打破,学生获取教育服务更加多元便利,形成了独立的知识生产与传播体系。一些新兴科技领域,传统大学还没形成学科和专业教学之前,在线教育平台已提供大量相关课程。

欧盟规划依托“伊拉斯谟+”计划开发的平台,打造全欧洲数字高等教育平台,加强成员国之间的合作,提供在线学习、资源流动、虚拟校园等一站式支持服务,在学生、研究人员、教育者等群体之间开展体验交流活动。 德国联邦教研部打造“学校云”,为教师和学生提供功能全面、内容广泛的学习软件环境,提供学校间、学校与其他机构间的合作,降低了对单个学校的技术要求。 日本为促进信息技术环境资源的“高大衔接”,利用大容量的云计算服务成为主流。在日本地方教育委员会统一管理与支持下,学校充分利用公共云计算服务,将简单功能的终端电脑接入稳定、高速的云平台。

在在线教育等教育细分领域出现影响力日渐扩大的平台,此类平台也遵循梅特卡夫价值法则,建立起有越来越强吸引力的教育场域,成为教育技术标准和规则的制定者。美国的Coursera、Udacity、edX三大慕课平台,占据该领域在技术、内容、市场和规则上的统治性地位。欧洲高校虽然有多种渠道提供慕课,但从历年调查结果看,目前主要依赖于与美国三大平台合作或使用其开源系统,并且合作的比例呈迅速上升趋势,使用本地开源平台或独立开发慕课平台的机构比例呈下降趋势。

4.多样态的新型学校开始大量出现,面向不同群体的定制式学校崭露头角

教育是一项复杂的社会活动,每个人的智趣不同,学习方式不同,所处教育环境不同,“因材施教”等教育理念如何实现一直困扰着教育界。因此,当元宇宙等数字革命为教育提供了更多选择和更大灵活性的时候,人们开始创建新质学校,尝试解决这些教育问题的途径,但它们的未来发展尚需教育实践的检验。

传统大学的数字孪生校园。元宇宙正成为高等教育数字化转型的新高地,莫尔豪斯学院等全美10所高校正在建设数字孪生校园,这些数字孪生校园在虚拟世界构建平台EngageVR上建设,是各学校物理校园在元宇宙中的虚拟复制,课程与实体大学同步,学生可以选择参加校园学习还是远程学习。国内大学也在开始类似尝试,中国传媒大学的虚拟校园亮相百度元宇宙平台,前面提到的杉达教育元宇宙也是此类新型学校的具体实践。

在线学习与全球体验相结合的新式大学。2014年开始招生的密涅瓦大学,通过在线互动式学习,沉浸式全球体验的方式,创建一种新型大学教育模式。学校开发了在线互动式学习技术平台,开展小班化研究式学习;学校在柏林、孟买、香港、纽约等地开设“分校”,以班级为单位,每个学期到不同城市学习生活,提供全新的大学体验。

个性化教育的微型学校实践。AltSchool成立于2013年,作为通过技术平台和微型学校实现个性化教育的先驱,AltSchool打破学龄界限,订制课程计划,基于项目的学习方法等一度备受美国硅谷资金追捧。但因订制学习达不到理想结果,创始人发展战略转移等原因,于2017年底关闭,部分师资力量被另一家有相近办学理念的分校“收编”。而Prenda平台支持的微型学校正在扩张之中,目前,美国六个州的3000名幼儿园至八年级学生通过其平台,使用可汗学院数学、Lexia阅读等在线教学工具,在300所微型学校学习。

数字科技企业凭借资本与技术优势融入教育教学,成为推动教育数字化变革的重要力量。

数字科技企业对市场敏感,利用资本与技术力量,提供丰富的教育数字化产品与服务,已深度融入教育全链条。从教学智能终端、教学应用软件到教育“云服务”、搭建智慧校园平台,数字科技企业提供的算力支持、教学软硬件服务已覆盖在线教学、校园安全、智能教室、家校共育等应用场景,大大推动了教育数字化变革。数字企业因此也掌握了大量“学情数据”,“学情数据”谁拥有、企业应如何使用,是世界性难题,也是数字教育的重要变革力量。

大数据自适应学习分析平台Knewton开创了教育大数据个性化服务设计和应用的先河,其相关技术在一定意义上是智慧学习的基础,是由Knewton与Pearson两家公司合作开发。前面提到的数字孪生校园均由教育元宇宙公司VictoryXR在其用于沉浸式会议、活动和学习体验的虚拟世界构建平台EngageVR上建设。在欧洲,英国推出FutureLearn慕课平台由英国开放大学和SEEK集团共同运营,西班牙推出MiriadaX慕课平台由西班牙电信公司支持。新冠疫情期间,中国互联网巨头迅速开发出在线教育应用,钉钉2小时内新增部署超过1万台云服务器,腾讯会议8天内扩容超10万台云主机,达到亿级流量的图文高并发能力,满足了数亿学生在同一时段上课的要求。

近年来,数字科技巨头大举进军教育数字化产业,成为推动教育数字化发展的重要力量。

华为智慧教室解决方案,打造基于华为云WeLink的教学平台。智慧教室解决方案以“一个入口一朵云、一个平台一张网”共同构建一个体系。华为云WeLink互动教学平台脱胎于其智能办公系统,围绕教学场景,聚焦本地互动、远程课堂等功能体验,帮助学校灵活选择教学应用,为学校构建线上线下融合的教学环境。

阿里立足自建平台,充分利用钉钉与淘宝的入口优势,打造了两个核心产品:一是“钉钉未来校园”。基于钉钉自身“智能移动办公平台”,覆盖在线教学、校园安全、智能教室、家校共育等应用场景。系统最为关键,小的教学应用、数据服务系统、测评系统均可以免费搭建在钉钉应用系统上。二是淘宝教育。依托淘宝8亿活跃用户和直播、营销、小程序等工具,针对中小教培机构推出覆盖招生引流、教培支付和直播教学等产品。

2020年,腾讯大幅提升智慧教育在公司内部业务的地位。2020年4月,针对教育业务出台补贴政策,拿出10亿元启动资金专项帮助学校和教育行政部门快速上手智慧教育方案;2020年9月,腾讯创建“腾讯教育智脑”操作系统,汇聚教学、评价、管理、辅导等多场景应用,面向学生、教师、家长、教育管理者等提供教育教学全流程服务。

科大讯飞在2022年推出八款智慧教育新品:因材施教智慧教育解决方案、智慧课堂5.0、AI听说课堂2.0、个性化学习手册4.0、智慧作业解决方案、课后服务解决方案2.0、智慧体育解决方案、智慧心育解决方案,助力教学、学习、考试、评价、管理等多个教育场景。目前,科大讯飞智慧教育产品已覆盖区域管理、学校教学、考试测评、自主学习、教师发展等领域,创新区域级因材施教、课后服务解决方案。

5.数字技术在教育中的应用与治理并进,建立数字教育新规范与新标准

随着数字技术在教育中的大量应用,教育的新业态新形态不断涌现,教育数据的权属与安全问题日益重要,旧有的规范与标准已不适应数字化的要求。需要制定全面的数据保护法规以及监管框架,保证合乎伦理、非歧视、可审查地运用教育资源与数据,确保负责任地开发和使用教育人工智能工具。科学统一的标准是教育信息通畅运转和基于数据进行教育管理的基础,需要制定新的教育数字化标准。

数据和算法驱动给教育带来智能化、便捷化的同时,也引发前所未有的道德伦理问题。2019年国际人工智能与教育大会通过的《北京共识》,强调教育数据的监管与审查。 在欧盟的GDPR框架下,法国成立数据伦理专业委员会,对涉及向未成年人提供教育教学内容的平台建立信用评级制度,同时,成立“数据保护工作组”和“数据伦理专业委员会”,负责保护未成年学生数据安全、规范数据伦理。 美国越来越多的州加入审核基础教育数字教学资源行列,审核标准的制定以《共同核心州立标准》(Common Core State Standards)为主要依据。

大力推进数字教育新标准建设。在数字环境和数据技术标准方面,根据“2018年度以后学校信息技术环境建设方针”,日本文部科学省和总务省联合推出学生终端标准型号、校园网络标准规格配置方案,供各都道府县和办学机构参照配备。2020年11月,日本文部科学省发布《教育数据标准(第一版)》,围绕教育数据标准化建设的目标方向、基本理念、框架内涵等进行了规定,对公立中小学教学大纲的《学习指导要领》进行了代码编制。 在教育资源方面,截至2018年,全美有42个州、哥伦比亚特区、4个海外属地采纳《共同核心州立标准》,规范开放教育资源、在线内容和教育软件等。 在在线教育标准方面,2019年,美国虚拟学习领导联盟(Virtual Learning Leadership Alliance)和QM(Quality Matters)联合发布新的K-12阶段在线教育质量全国标准,包括《在线教育项目质量全国标准》《在线教育课程质量全国标准》《在线教育教学质量全国标准》,从三个维度构建了K-12在线教育标准体系。 vpVTT+HQIXvjZfeudYLck1a6mwAVSO5OMc6ZXbz+rkxUXmqKM37mo9pPmY8A8DQi

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