未来5年，12项教育技术将改变中国教育
2017-03-14 未来教师
受政策、领导及实践应用等趋势影响，基础教育领域的技术采纳速度日益加快。因此，育技术发展的关键趋势对于中国中小学学校技术采纳问题的相关讨论具有决定性作用和意义。《2016新媒体联盟中国基础教育技术展望：地平线项目区域报告》显示，在未来的5年内，云计算、翻转课堂、虚拟及远程实验室等12项教育技术将对国内基础教育带来巨大的影响。
据称，《2016新媒体联盟中国基础教育技术展望：地平线项目区域报告》是美国新媒体联盟（NMC）与北京师范大学智慧学习研究院合作研究的成果，旨在帮助中国中小学学校领导及相关决策人员及时了解有利于促进全国基础教育阶段教学、学习以及创造性探究的教育技术领域重大发展态势。
适用时间：一年之内
一、云计算
云计算技术是指通过互联网，从专门的数据中心，向用户提供可扩展的定制性服务和工具。这一技术几乎无需本地进行数据处理，也不消耗本地存储资源。云计算支持协作、文件存储、虚拟化，并可定制使用时长。依托于云计算技术的应用程序增长迅速，几乎所有教育机构都在或多或少地使用云，即使还没有相应的政策要求。
在过去几年里，云计算作为一种有效方式，已在保护数据、开发应用程序、提供软件和网络平台以及协同作业等方面获得企业界的青睐。中国拥有世界上最庞大的互联网用户群体，其中手机成为用户首选上网方式。因此，云计算已经成为国家技术策略的重要组成部分。
2014年，据国际性组织“云标准用户委员会”预测，两年内云交互基础设施将增加两倍，预期将在提高云服务的效率和灵活度方面进行更多革新。许多中国大型企业，包括阿里巴巴在内，正在云计算领域向亚马逊网络服务系统的领导地位发出挑战。中国的很多学校也正在部署类似的基于云的战略措施，以促进教学与学习方面的协作性、生产力与移动性。
与教学、学习、创造性探究的相关性
在学校层面，可灵活选择供应商所提供的电脑运算能力、网络带宽及存储功能，而且可以动态地对其进行重新配置。在大多数情况下，使用云计算技术要比建设和运营专用数据中心的成本低廉很多。
在用户层面，使用安全的云资源要比购置正版产品更具价格优势，学习者可以更为便捷地获取存储空间、工具、媒体资源和其它教育资源。
云服务支持协作学习，支持学生同时学习一份教材，无论他们是同处一间教室，还是相隔万里之遥。
二、翻转课堂
翻转课堂是指一种对课堂内外时间如何运用进行重新安排、从而把学习主动权从老师手中转交给学生的学习模式。在翻转课堂模式下，宝贵的课堂时间主要用于开展高认知性、高主动性的项目式学习，在这一过程中，学生可以共同研究解决当地或全球性挑战，将所学知识应用于现实世界，以便更深刻理解学科内容。教师不再利用课堂时间传播知识，取而代之的是学生在课后借助观看视频讲座、收听播客、阅读增强型电子书或者与网络社区同伴协作等形式学习知识。学生可以根据需要随时访问各种网络工具和资源。教师则可投入更多时间与每个学生进行互动交流。课后，学生自主管理其用到的学习内容、学习进度和学习方式，以及如何展示其所学知识；教师则改变教学和协作方式，以满足学生的学习需求及其个性化学习进程。
与教学、学习、创造性探究的相关性
翻转课堂的概念要求为中国学生提供更加多样化的学习资源，以支持他们的自我导向学习。
翻转课堂强调更为主动的学习：在家便可以观看讲座并展开在线讨论，而老师则可以利用课上时间让学生进行实际操作或带学生去户外体验。
翻转课堂的网络在线内容可以让学生按照其自身情况重复重要的学习活动，例如重复观看视频以及无限次地进行虚拟实验，以便于更好地掌握课程内容。
三、创客空间
创客空间背后的驱动力来源于创客运动，追随者是艺术家、技术爱好者、工程师、建筑者、能工巧匠，以及其他热衷于手工制作的人士。这一运动肇始于2006年成功举办的“制汇节（Maker Faire)”，后来发展成为风靡全球的各种社区活动。21世纪初，人们对于何种类型的技能才对快速发展的世界具有真正应用价值的看法已发生了转变。在此背景下，随着越来越多的人开始接触和使用 3D打印机、机器人及3D网络建模软件，创造力、设计与工程技术正走向教育关注的最前沿。在中国，越来越多的社区创客空间在主要的城市和产业中心风靡起来，人们称之为“柴火”。
北京、深圳、上海等地至少活跃着130个创客空间，这些地区的领跑者相信他们正在引领一场全国范围的重大革新，因为他们促进了社区的开放以及思想的交流。如何革新教室以满足未来的需要，创客空间为这一问题提供了答案——通过提供所需工具及学习体验，帮助学习者实现自己的想法。
与教学、学习和创造性探究的相关性
创客空间配备技术和设备，是一种多用途的工作间，代表了虚拟世界和真实世界的创造力。
创客空间可以在课外使用，为教师和学生提供了做自己想做东西的地方，或者参加课外训练营，运用多种多样的工具提高设计技能。
那些鼓励规划、构建和传递的教学法，如探究式学习和设计思维，均能在创客空间得以贯彻。
四、移动学习
随着智能手机和平板电脑功能愈加强大、用户界面愈加自然，传统计算方法似乎更容易受到位置限制，也更缺乏直观性。人们愈发希望无论他们身在何处都能够上网、及时获取网络上丰富的知识，而大部分人只用一个移动设备便可达到这一目的。2014年，移动设备在中国成为人们上网的首选工具；至今，中国已拥有近十三亿注册手机用户。
移动设备及其中运行的各类App应用发展空前，为无数用户打开了教育大门。全世界的学习机构都为自己的课程开发App 应用软件，修改网站、教育材料、资源及工具，以便更好地适配于移动设备。对教学与学习而言，这类设备的最大意义在于它们有潜力满足几乎所有形式的学习体验，允许学生与全世界的伙伴召开虚拟视频会议、运用专用软件和工具、通过云端来实现分享文献和项目协作，如此等等。虽然仍有许多功能尚未实现，但在过去的几年中，移动学习已经快速地从概念变为现实，并得到了广泛应用。
与教学、学习和创造性探究的相关性
作为1：1的解决方案，移动设备以其更低的造价、更大的便携性及更易使用App应用的特点，成为台式电脑和手提电脑的替代品。较之前两者，移动设备更为经济、灵活。
移动应用内置的社交功能可以让学生及时地分享生活中的问题及发现，例如，微信等功能性应用软件可以让学生相互交流想法、笔记、作业和视频。
学生们可以利用相机、麦克风等手机内置工具进行实地工作或者创造富媒体内容。尤其在室外教学时，学生可以更为方便的进行录制访谈、收集实验数据等活动。
采纳阶段：二至三年
五、3D打印
工业界普遍将3D打印视作一种快速成型技术，它运用3D建模软件、计算机辅助设计工具、计算机辅助断层摄影技术（CAT）和X射线结晶学，将三维数字内容建构成为实际物品。3D打印机以电子文件为基础创建实体模型或原型，通过挤压法处理塑料和其他柔性材料，或使用喷墨法将粘合剂喷涂在一层很薄的凝固粉末上，一次创建一层。打印机生成的沉淀材料可精准地用于自下而上逐层构建物体；其分辨率非常之高，对于大量细节的展示绰绰有余。这种方法甚至适用于物体内部的移动部件。采用不同材料和粘合剂，可以为物体上色，并可提供塑料、树脂、金属、纸质、甚至是食物材质的部件。这项技术普遍应用于制造业，几乎可以构建出任何物体的3D实物雏形（当然，需要缩放到适合打印机的比例）。2015年夏，市场调研公司ResearchMoz曾预言，2016年中国3D打印市场市值将达到16亿美元。
随着越来越多的学校建立创客空间，他们也越来越多地将3D打印机作为一种鼓励实践学习和设计思维的工具。
与教学、学习、创造性探究的相关性
3D打印允许对一些学校不易得到的物品进行真实探究，包括动物解剖模型、古工艺品和有毒材料。
3D打印作为快速成型及生产工具具有很好的前景，让学生可以有机会亲手触摸和拿起他们自己创建的模型，甚至还可以把它们带回家去。
对3D打印物的探索, 从设计到生产的各个环节，以及展示和参与机会，赋予了学习活动新的可能。
六、3D视频
3D视频并不是一项全新的技术，其在电影行业中已应用了几十年。然而，这种沉浸式的视频观看技术正在日趋完善。新型相机、更为优质的观看眼镜、投影系统、软件和显示器，正开始将 3D视频推入至消费层面，进而催生新形式的创意表达与成像技术。
3D视频要求同时捕获两个图像，捕捉方式与人眼捕捉图像的方式相同。捕捉完成后，两个图像必须以某种特定的方式显示或投影，从而使我们的眼睛和大脑能够在专用眼镜的帮助下将其充分分解、感受到逼真的效果。新的基于LED的系统，无需佩戴专用眼镜，发展前景十分广阔。装配3D 技术的消费类显示器和电视机于2010 年开始问世，且随着LG、东芝等公司相继推出了更为经济实惠的款型，这些产品得到广泛普及。许多时下流行的应用程序及软件使得各个年龄段的人群都能制作出3D视频。
与教学、学习及创造性探究的相关性
3D 视频有望为学习者提供情境化、身临其境的学习体验，通过虚拟仿真让学习者获得如同在真实世界中探索般的感受。例如，它可以让复杂抽象的科学概念变得更加直观明晰。
在Eon Reality公司创新技术的支持下，3D学习技术的进步实现了将3D测试、文本及用来进行实时知识检测的插图符号整合嵌入视频中。
AutoCAD、SketchUp等工具的出现，使得低龄学生也能够很容易地创做3D视频，并在此过程中学会3D建模和动画制作等21世纪所需的技能。
七、学习分析
学习分析是网络分析在教育领域的应用。网络分析是一门被商业机构所广泛应用的科学，主要用来分析商业活动、确认消费趋势及预测消费者行为。教育领域也在着手进行类似的数据科学方面的分析，其目标是通过收集和分析个体学生在网络学习活动中交互的大量细节数据，掌握他们的学习特征。学习分析的目的就是建构更好的教学法、让学生主动参与学习、定位困难学生群体、评估影响学生毕业及成功的因素。对中国的学习者、教育者以及研究人员来说，学习分析可以为促进学生进步提供重要且深入的意见，同时还可以用来指导学生与传递教学的在线文本、课件和学习环境之间的交互。学生们在使用移动和在线平台的时候，便开始体验学习分析带来的益处，因为平台能够通过追踪行为数据来为其创设响应式的和个性化的学习体验。
与教学、学习及创造性探究的相关性
倘若能够有效地运用学习分析，就能及早发现学生学习是否存在困难，这样一来，教师和学校也可以迅速解决存在的问题。
网络环境下学习分析技术背后的原理可用于开发符合学生个人实时学习曲线的自适应学习软件。
如若运用得当、解读合理，学习分析将有助于教师更加精准地了解学生的学习需求，进而适当调整教学。
八、大规模开放在线课程（慕课）
2008年，当“大规模开放在线课程（以下简称为慕课）”一词被首次提出时，就被概念化为网络学习的下一次进化。起初，慕课这一概念的本质就是指网络课程，人们可以在世界上任何地方参与学习，潜在参与者数以千计。其赖以建立的基石是一套由特定领域的专家、教育者和教师们提供的数量庞大、题材广泛的内容，然后将它们汇入诸如网站之类的中央资料库。这套内容尤为与众不同之处在于其具有“可重组性”，也就是说材料不一定是为了放在一起而设计，而是通过慕课才彼此关联。最初关于慕课所设想的一个关键部分是：所有课程资料和课程本身都是开源免费的，但假如修读课程的学员希望获取大学学分，则会被收取相应费用。人们对慕课的兴趣自其推出早期便快速增长，而大众媒体对于 Coursera、edX等高知名度慕课平台的关注则更增加了人们对其的兴趣。
在这些新的例子中，“开放”通常被视为“免费”的同义词。归根结底, 在支持大规模学习方面，慕课仍有许多挑战有待解决。尽管到目前为止慕课更多针对的是高等教育领域，在中国基础教育阶段尚未成为主流，但其最值得关注的方面是，它形成了针对在线学习的重要讨论，而这些讨论若没有实际的试验铺垫，可能根本不会发生。
与教学、学习及创造性探究的相关性
由于新教学法强调个性化学习，因此需要更多以学生为中心的在线学习机会。“慕课”有望在全国实现规模化。
慕课创造性地运用了几种教育技术和新兴教学方法，包括：混合式学习、视频讲座和数字徽章。
多样化的学习资源通过慕课上传至网上，教师可以轻而易举地获取这些学习资源，进行自主学习，获得免费职业发展机会。
采用时间：四至五年
九、自适应学习技术
自适应学习技术是指适应个体学生学习需要的软件和网络平台。自适应学习是一种“复杂的、数据驱动的、很多时候非线性方法的教学与辅导。它根据学习者的交互及其表现水平而调整，并随之预测学习者在某个特定时间点需要哪些学习内容和资源方能取得进步。”
从这个意义上讲，当代教育工具已能获知人们的学习方式；借助于机器学习技术，这些工具可适应每个学生的学习进展，实时调整学习内容，或在需要时提供量身定制的练习。很多教育者将这些自适应平台视为富有耐心的辅导教师，可以大规模地为学生提供个性化的指导。自适应学习技术有两个层面——第一个层面对个人用户数据做出反应并相应地改编指导材料；第二个层面利用大样本用户聚合数据对课程的设计和改编提供参考。
与教学、学习及创造性探究的相关性
自适应学习系统通常提供非常直观的可视界面，因此，学习者可以更好地了解哪些习惯及活动有助于自己更为高效地学习。
自适应学习技术将某些特定的概念和技巧与学习者学习材料时的交互方式相关联，当学习者需要帮助以更好地理解主题内容时，自适应学习技术能够相应地选择合适的算法、为学习者提供更多的资源。
如运用得当，自适应学习技术可以促进学生更为个性化地学习，同时为教育机构提供关键性见解以促进其教学成效。
十、智能评分技术
智能评分技术是指日益融入到虚拟环境中的学习评估工具。随着网上教学视频和教材的逐渐增多，学生可以随时进行学习，因此，自动反馈及评分功能有望增强学习内容，使其更具互动性及有效性。在最基本层面，佳能等公司已开发出智能评分解决方案，其本质上相当于一个考试题库，利用基于云的内容管理软件构建试题，因此教师可随时随地进入系统、组织测验、查看结果。
近年来，自适应学习平台的出现，如麦格劳?希尔集团开创的 ALEKS，为智能评分技术开启了一扇新大门，教师们可以利用其互动性特点和测验模块持续评估学习效果，同时指出学生有待提高的部分。此外，由于学校越来越鼓励学生通过自己喜欢的方式展示新学的知识，关于如何最有效地评估学生学习效果的问题也随之显现。对于一方面倡导动手实践活动、一方面又要寻求对全班同学综合评估方法的教师来说，这一任务尤其棘手。虽然尚处于理想化的概念构想阶段，但下一代智能评分技术有望实现对创意性成果的自动评估。
与教学、学习及创造性探究的相关性
智能评分技术使教师们无需亲手为每一份作业打分，使他们有更多的时间专注于推动实践性学习活动以及深入的课堂讨论。
智能评分技术使创造性学习实践的评估方式标准化，有助于学校及地区保持一致的评估体系。
将评估值入网络学习环境，有助于学生更好地了解自己在重大考试时段内的学习情况。
十一、虚拟及远程实验室
虚拟及远程实验室是教育机构一项新的探索，其目的是力图使学习者无论身在何处都能通过网络更加便利地使用实体科学实验室的设备和组件。虚拟实验室是一种网络应用程序，它可以模拟真实实验室的操作，使学生在使用真实的实体组件之前，在一个“安全”的环境中进行练习。通常，无论学生身在何处，都可以全天候访问虚拟实验室，并可反复进行同一实验。一些新兴的虚拟实验平台还包含填写实验结果报告的模板，使学生及教师可以更为便利地检验实验结果。另一方面，远程实验室提供了一个与现实实验室对接的虚拟接口。那些无法接触高精实验设备的机构，可以通过远程访问虚拟实验室的中央处理系统获得实验工具，从而开展在线实验和研究工作。用户可以通过网络摄像头，在计算机、手机等设备上远程操作并观看实验的运行情况。这使得学生可以真实地观察系统行为，并可根据需要随时随地访问专业的实验室器材。此外，远程实验室可以有效减缓教学机构的经济负担，学校无需购买特定设备，就可远程使用一些有使用权的实验设备。
与教学、学习及创新研究的相关性
由于在虚拟实验室中不会接触到真实的器材或化学药品，这种完全安全的环境可使学生更为轻松地面对实验中可能会出现的错误。
教师可以回放学生在线操作实验的录像，精确找到有待提高或需深入讨论的部分，并表扬表现出色的学生。
虚拟及远程实验室使学生有更多机会通过无线网络或蜂窝网络使用科学工具。在学校环境下，它还有助于解决很多问题，包括避免让孩子接触存在潜在危险的材料和操作。
十二、可穿戴技术
可穿戴技术指的是能够被用户以配饰形式（例如珠宝首饰、墨镜、背包乃至鞋子或夹克等真实服装）所佩戴的计算机设备。可穿戴技术的优势在于它能够便利地整合睡眠监测、运动记录、地理定位和社交媒体等工具的交互；甚至还能在高清立体虚拟眼镜等装置的帮助下，实现虚拟现实。某些新设备甚至能够无缝融入用户的日常生活和活动中。在过去的两年里，谷歌眼镜（Google Glass）一直将可穿戴技术作为研究重点，它使用户可以看到视野内各种事物的相关信息。三星、索尼、Pebble等公司的智能手表已经允许用户通过微型界面收发邮件和执行其他任务。由于“量化自我”运动，如今可穿戴技术不仅能追踪一个人去了哪里、做了什么、耗时多久，甚至还可以捕捉到使用者当下的理想志向以及预期实现时间。
当前中国，最受欢迎的可穿戴设备Bong X、华为Talk Band和小米手环，可以监测人们的动作、训练及其它与健康相关的各类活动。这对基础教育阶段（K-12）的体育教育、营养及健康等方面问题均有重大意义。
与教学、学习及创造性研究的相关性
高效的可穿戴设备俨然已经成为了佩戴者自我的延伸。佩戴者可以轻松地处理日常活动，诸如收发邮件，这可以保证学生和教师即使在活动之中也可以持续工作。
在正式的课堂情境中，学生们将时间花费在收集与自身或者与老师布置的作业相关的数据上。具有量化自我功能的可穿戴设备迎合了这一需求，使数据采集过程更为简单容易。
高清立体虚拟眼镜等可穿戴设备给用户提供了增强版的虚拟现实体验，使模拟活动更加逼真，更加身临其境。