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编者按:克里斯·德迪(Christopher Dede)现为哈佛大学教育学院(Graduate School of Education)教授,是美国国家教育技术专家组成员,曾作为召集人之一参与制定2010年美国《国家教育技术计划》。德迪教授长期从事技术变革教育方面的研究与实践工作,其研究方向包括新兴学习技术、教育技术政策分析与评估、教育创新、多用户虚拟环境、在线教师专业发展等。此外,他还是国际移动学习领域的先行者和领军人物之一,提出了被广泛采用的教育创新扩展框架。德迪教授主持包括EcoXPT、EcoMOBILE等在内的多个国家科学基金项目,研究成果在世界一流顶尖刊物《科学》上发表。
在访谈中,围绕“技术变革教与学”这一话题,德迪教授与我们分享了他对技术变革教育的内涵、技术与教学集成、新千禧年学习风格、未来学习特征、多用户虚拟环境研究、教育创新的扩展性、数字化教学平台等问题的理解。他指出,我们应该主动采用“社会技术法(Sociotechnical Approach)”去认识和发挥技术在变革教育中的作用;根据技术变革教学与学习环境的不同程度,可以将技术集成分为初级集成、中级集成和高级集成三个层次;技术支持的下一代学习具有三个明显特征:沉浸性、泛在性和个性化;多用户虚拟环境在重塑人类学习上具有无限潜能,可以从多维视角、情境学习和迁移三个方面提升教育效果;教育研究要提前从深度、可持续性、传播、转换和进化五个维度,设计考虑教育创新的扩展性问题。最后,德迪教授比较了数字化教学平台与学习管理系统的区别,并对中国教育信息化发展提出了一些建议。
关键词:技术变革教育;新千禧年学习风格;多用户虚拟环境;数字化教学平台;教育创新扩展
中图分类号:G434
文献标识码:A
文章编号:1006-9860(2016)03-0001-07
访谈者:德迪教授,您好!非常感谢您接受此次采访。我们了解到,您是美国《国家教育技术计划》(以下简称“NETP2010”)的主要参与者,全程参与了该计划的制定。该计划的核心理念和目标是利用技术“变革”美国教育。为什么要变革当前教育?您是如何理解“变革”的?
克里斯·德迪:在过去的几十年里,世界和社会都已经彻底地改变了。高中毕业生接受高等教育的比例在下降,而不是在上升,尤其是在科学和工程方面。由于我们目前的教育系统既不能吸引学生,也不能帮助他们成功,美国正在失去越来越多的人才。美国教育面临的首要挑战是如何变革学生的学习过程,包括校内学习和校外学习,以激发他们的学习兴趣和参与,获得21世纪需要的知识和技能。当前教育必须调整课程设置和学习方式,并和社会经济发展紧密结合起来,才能成功应对挑战,适应全新的知识经济时代。信息技术在教育变革进程中发挥着“杠杆”作用,通过与教育方方面面的融合可以“撬动”整个教育系统。
我们需要重新设计全球教育体系,其目标不是让传统的教育模式变得多么高效,而是要让学生为21世纪做好准备。没错,NETP2010的目标就是要适当地使用技术变革美国教育。这里的“变革”意味着整个教育结构的改变,而不是对教育系统某个方面的进化式的“小修小补”。当前,我们完全有能力利用新兴信息技术创造一个面向21世纪全新的教育系统。然而,在技术变革教育的过程中,应极力避免“技术中心法(Techno-centric Approach)”(将新技术看成所有问题的解决方案),主动采用“社会技术法(Socio-technical Approach)”(将技术产品的使用看成是社会、组织、人与工具互动的结果)。教育变革不应该是独立的改革,而是整个社会变革的重要组成部分。
访谈者:大数据、云计算、增强现实等各种新技术,已经出现并开始服务于教育。我们应该如何定位信息技术的价值及其在教育中的变革力量?
克里斯·德迪:技术的价值主要体现在两个方面:把平常事做得更好(Do Conventional Things Better)和做更好的事情(Do Better Things)。尽管把平常事做得更好也有价值,比如效率更高、效果更好,我认为技术对教学更深层次的价值在于重新思考学校教育,为学生提供更多个性化的学习机会,让师生都能更好地利用21世纪的学习资源。做更好的事情包括培养学生在全球化的、以知识为基础、以创新为核心的社会文明中更好应对机遇和挑战的敏感性和快速反应能力。
为了更清晰地描述技术变革教学与学习环境的不同程度,我将技术在教学中的集成应用分为三个等级:
等级一:初级集成。该级集成是技术在教学中最常见的切入点。教师在大型的讲授型课堂中使用技术主要用来提高学生的兴趣或动机,也可用于课堂管理,或者让原本不参与课堂的学生参与进来。这时的技术主要承担“演示”角色,用于辅助教师更好地讲解、辅助学生更好地理解教学内容。技术的功能并未完全与教学过程整合,技术的优势潜能也未充分体现。举个例子,21世纪早期英国投入巨资在中学推广交互式电子白板。一项针对白板技术对教学影响的研究发现,大量的教师使用了电子白板的类似投影仪和幻灯片的演示功能,却很少有老师利用白板的便捷交互功能去增强课堂的有效交互。
等级二:中级集成。该级集成是指每个学生都要有自己的设备,或者有足够的技术设备支持同伴之间以及小组之间共用。此外,学校应当合理配置网络,保证网络畅通,允许学生访问一切经过适当筛选的网络资源。在此级别上,教师可以在自己的教室使用计算设备,而不需要将学生带到管理繁琐、使用不便的网络机房;可以利用技术对不同水平的学习者实施差异化教学;可以利用形成性评价数据对学生实施个性化教学;各种协作工具和技术开始成为最有效、最受关注的教学集成技术。
该级别技术集成的一个例子是基于计算机的教学环境,该环境使用人工智能技术跟踪和监控学生学习过程,以可视化方式为教师提供全面展示学生学业进展的“仪表盘”,帮助教师监督和改进教学。另一个例子是应用笔记本电脑、平板电脑以及其他个人计算设备创设的课堂学习环境,该环境中每个学习者都可以使用自己的计算设备完成个人或小组项目作业。 访谈者:技术的发展可谓日新月异,每次新技术的出现都是对教育变革的一次助力。您认为未来哪些技术最有可能成为变革教育的核心力量?
克里斯·德迪:这是个很有趣但又很难回答的问题。技术对于教育变革的价值具有很大的不确定性,其价值的发挥更多取决于使用技术的人。人工智能、大数据、物联网、普适计算等都有可能成为变革教育的核心力量。但是,未来不管技术如何发展,教育的改变终将由需求驱动而非技术驱动。
我不是预言家,也不喜欢靠直觉评说未来。我的研究团队多年来一直从事多用户虚拟环境(Multiuser Virtual Environments,MUVEs)研究,根据我们的研究经验和发现,MUVEs在重塑人类学习上具有无限潜能。学习者通过“化身”与其他学习者以及虚拟代理进行交互,逼真的情境设置和活动设计,再加上游戏机制的引入,MUVEs能够大大提升学习体验,增强学习的沉浸感,使学习者实现高度参与下的主动学习。随着增强现实、物联网、普适计算等技术的发展,MUVEs中的场景将越来越逼真,运行更加顺畅,参与时间、地点和设备将逐步泛在化,交互将更多元化、便捷化,诊断评价服务越来越智能化。
当前,MUVEs在教育中的应用仍处于起步和发展期,对教育的变革作用还未凸显,仍有很多实际问题值得研究。但是,我相信未来的学习必然走向虚实融合,多用户参与下的虚拟学习有可能从现在的“辅助”角色走向“主导者”,成为终身学习的一种主要形式。大家如果对MUVEs研究刚兴趣,可以阅读我2009年在《科学》上发表的文章Immersive Interfaces for Engagement and Learning。
访谈者:您提到您的团队一直从事多用户虚拟环境方面的研究,可否简要介绍下您主持的研究项目?
克里斯·德迪:在国家科学基金的资助下,我们团队开发了一系列旨在提升中学生科学探究能力以及21世纪技能的交互式计算机仿真软件,比如说River City(http://muve.gse.harvard.edu/rivercityproject/)。River City虽然看起来像一款电子游戏,但符合国家科学教育标准、国家教育技术标准以及21世纪技能培养要求。River City是基于国家内容标准以及生物学、生态学、传染病学和科学探究评估需求所设计的一门技术支持的中学科学课程。该课程采用角色扮演的方式,学生作为River City的访问者穿越到19世纪,用他们的21世纪技能去解决当时的问题。
River City是一个被健康问题困扰着的小镇,它的设计完全基于真实的历史、社会和地理环境。在游戏中学生通过与研究小组进行合作,探索小镇居民生病的原因。他们使用技术追踪可能导致居民生病的原因,以此形成假设,然后设计对照试验验证假设,最后根据收集的数据撰写建议书。在2007年和2008年两年内,北美有近100位教师和5000名学生使用了River City。美国有12个州(亚利桑那州、佛罗里达州、乔治亚州、伊利诺斯州、印第安纳州、马塞诸塞州、密歇根州、新泽西州、纽约州、被卡罗莱纳州、德克萨斯州和威斯康星州)的教师成功地应用了River City。
EcoMUVE(http://ecolearn.gse.harvard.edu/ecoMUVE/overview.php)是由美国教育部教育科学研究院资助,哈佛教育研究院针对中学生所开发的一门采用虚拟环境教授生态系统和因果模式知识的探究式课程。EcoMUVE项目的目标是通过设计基于多用户虚拟环境的探究式课程,促进学生对生态系统和因果模式的深层理解。EcoMUVE采用3D技术搭建,通过计算机再现真实的生态系统,提供类似电子游戏的画面感及趣味体验。学生可以利用计算机进入到虚拟环境中,采用小组协作的方式探索和收集相关信息。沉浸式的交互界面可以让学生在探索和解决现实环境中问题的过程中学习科学知识。EcoMUVE课程包含两个模块,分别是池塘(Pond)和森林(Forest),每个模块持续两周时间。
EcoMOBILE(http://ecolearn.gse.harvard.edu/eeoMOBILE/overview.php)是EcoMUVE课程的最新扩展。在EcoMUVE中学生探索的是虚拟的池塘生态系统,但是在EcoMOBILE中学生有机会在真实的池塘环境中开展探究学习。通过使用两种移动技术——移动宽带终端和环境探测器,学生可以获得更为真实的学习体验。EcoMOBILE项目正在探索如何通过有效集成沉浸式虚拟环境和包含真实的生态环境,使生态系统教学变得更加有效和迷人。
访谈者:多用户虚拟环境的基本特征是沉浸。根据您长时间对多用户虚拟环境的研究,它对教育和学习的主要影响是什么?
克里斯·德迪:多用户虚拟环境的沉浸性至少可以从三个方面提高教育效果,分别是多维视角、情境学习和迁移。
改变视角或者改变参照标准是理解复杂环境的一种有效方式。沉浸式学习环境提供了以自我为参照(Egocentric Frame of Reference)和以环境为参照(Exocentric Frame of Reference)之间进行转换的机会。以环境为参照得到的是从外在的角度看对象、空间和现象的观点;以自我为参照得到的是从内在角度看对象、空间、现象的观点。自我视角的主要优点是通过具体的、有形的学习提高参与者的行动动机和沉浸感,而环境视角则可以使学习者跳出情景,得到更加抽象和象征性的见解(从整体出发而不是局部)。
沉浸式界面通过模拟真实的问题解决社区,可以实现高质量的情境学习。在该模拟社区中,学生可以与不同技能水平的虚拟实体,包括参与者与计算机代理,进行交互。我们团队开展了一些游戏方面的研究,比如利用虚拟仿真游戏培养年轻人高水平探究能力。研究发现,沉浸感能够提升学生的学习参与度和成就。River City项目的研究也表明,与传统教学以及具有类似学习体验的游戏相比,沉浸式的模拟环境能够使更多的学生获得实质性的科学知识和科学探索技能。其他研究项目(如Quest Atlantis、Whyville等)同样发现,沉浸式虚拟环境能够提高学习者的参与度和学习效果。如果能够懂得如何更好地使用这种沉浸式的模拟体验来设计我们的教学,沉浸式媒体将极有可能激发更多学习者的智慧和参与度。
在访谈中,围绕“技术变革教与学”这一话题,德迪教授与我们分享了他对技术变革教育的内涵、技术与教学集成、新千禧年学习风格、未来学习特征、多用户虚拟环境研究、教育创新的扩展性、数字化教学平台等问题的理解。他指出,我们应该主动采用“社会技术法(Sociotechnical Approach)”去认识和发挥技术在变革教育中的作用;根据技术变革教学与学习环境的不同程度,可以将技术集成分为初级集成、中级集成和高级集成三个层次;技术支持的下一代学习具有三个明显特征:沉浸性、泛在性和个性化;多用户虚拟环境在重塑人类学习上具有无限潜能,可以从多维视角、情境学习和迁移三个方面提升教育效果;教育研究要提前从深度、可持续性、传播、转换和进化五个维度,设计考虑教育创新的扩展性问题。最后,德迪教授比较了数字化教学平台与学习管理系统的区别,并对中国教育信息化发展提出了一些建议。
关键词:技术变革教育;新千禧年学习风格;多用户虚拟环境;数字化教学平台;教育创新扩展
中图分类号:G434
文献标识码:A
文章编号:1006-9860(2016)03-0001-07
访谈者:德迪教授,您好!非常感谢您接受此次采访。我们了解到,您是美国《国家教育技术计划》(以下简称“NETP2010”)的主要参与者,全程参与了该计划的制定。该计划的核心理念和目标是利用技术“变革”美国教育。为什么要变革当前教育?您是如何理解“变革”的?
克里斯·德迪:在过去的几十年里,世界和社会都已经彻底地改变了。高中毕业生接受高等教育的比例在下降,而不是在上升,尤其是在科学和工程方面。由于我们目前的教育系统既不能吸引学生,也不能帮助他们成功,美国正在失去越来越多的人才。美国教育面临的首要挑战是如何变革学生的学习过程,包括校内学习和校外学习,以激发他们的学习兴趣和参与,获得21世纪需要的知识和技能。当前教育必须调整课程设置和学习方式,并和社会经济发展紧密结合起来,才能成功应对挑战,适应全新的知识经济时代。信息技术在教育变革进程中发挥着“杠杆”作用,通过与教育方方面面的融合可以“撬动”整个教育系统。
我们需要重新设计全球教育体系,其目标不是让传统的教育模式变得多么高效,而是要让学生为21世纪做好准备。没错,NETP2010的目标就是要适当地使用技术变革美国教育。这里的“变革”意味着整个教育结构的改变,而不是对教育系统某个方面的进化式的“小修小补”。当前,我们完全有能力利用新兴信息技术创造一个面向21世纪全新的教育系统。然而,在技术变革教育的过程中,应极力避免“技术中心法(Techno-centric Approach)”(将新技术看成所有问题的解决方案),主动采用“社会技术法(Socio-technical Approach)”(将技术产品的使用看成是社会、组织、人与工具互动的结果)。教育变革不应该是独立的改革,而是整个社会变革的重要组成部分。
访谈者:大数据、云计算、增强现实等各种新技术,已经出现并开始服务于教育。我们应该如何定位信息技术的价值及其在教育中的变革力量?
克里斯·德迪:技术的价值主要体现在两个方面:把平常事做得更好(Do Conventional Things Better)和做更好的事情(Do Better Things)。尽管把平常事做得更好也有价值,比如效率更高、效果更好,我认为技术对教学更深层次的价值在于重新思考学校教育,为学生提供更多个性化的学习机会,让师生都能更好地利用21世纪的学习资源。做更好的事情包括培养学生在全球化的、以知识为基础、以创新为核心的社会文明中更好应对机遇和挑战的敏感性和快速反应能力。
为了更清晰地描述技术变革教学与学习环境的不同程度,我将技术在教学中的集成应用分为三个等级:
等级一:初级集成。该级集成是技术在教学中最常见的切入点。教师在大型的讲授型课堂中使用技术主要用来提高学生的兴趣或动机,也可用于课堂管理,或者让原本不参与课堂的学生参与进来。这时的技术主要承担“演示”角色,用于辅助教师更好地讲解、辅助学生更好地理解教学内容。技术的功能并未完全与教学过程整合,技术的优势潜能也未充分体现。举个例子,21世纪早期英国投入巨资在中学推广交互式电子白板。一项针对白板技术对教学影响的研究发现,大量的教师使用了电子白板的类似投影仪和幻灯片的演示功能,却很少有老师利用白板的便捷交互功能去增强课堂的有效交互。
等级二:中级集成。该级集成是指每个学生都要有自己的设备,或者有足够的技术设备支持同伴之间以及小组之间共用。此外,学校应当合理配置网络,保证网络畅通,允许学生访问一切经过适当筛选的网络资源。在此级别上,教师可以在自己的教室使用计算设备,而不需要将学生带到管理繁琐、使用不便的网络机房;可以利用技术对不同水平的学习者实施差异化教学;可以利用形成性评价数据对学生实施个性化教学;各种协作工具和技术开始成为最有效、最受关注的教学集成技术。
该级别技术集成的一个例子是基于计算机的教学环境,该环境使用人工智能技术跟踪和监控学生学习过程,以可视化方式为教师提供全面展示学生学业进展的“仪表盘”,帮助教师监督和改进教学。另一个例子是应用笔记本电脑、平板电脑以及其他个人计算设备创设的课堂学习环境,该环境中每个学习者都可以使用自己的计算设备完成个人或小组项目作业。 访谈者:技术的发展可谓日新月异,每次新技术的出现都是对教育变革的一次助力。您认为未来哪些技术最有可能成为变革教育的核心力量?
克里斯·德迪:这是个很有趣但又很难回答的问题。技术对于教育变革的价值具有很大的不确定性,其价值的发挥更多取决于使用技术的人。人工智能、大数据、物联网、普适计算等都有可能成为变革教育的核心力量。但是,未来不管技术如何发展,教育的改变终将由需求驱动而非技术驱动。
我不是预言家,也不喜欢靠直觉评说未来。我的研究团队多年来一直从事多用户虚拟环境(Multiuser Virtual Environments,MUVEs)研究,根据我们的研究经验和发现,MUVEs在重塑人类学习上具有无限潜能。学习者通过“化身”与其他学习者以及虚拟代理进行交互,逼真的情境设置和活动设计,再加上游戏机制的引入,MUVEs能够大大提升学习体验,增强学习的沉浸感,使学习者实现高度参与下的主动学习。随着增强现实、物联网、普适计算等技术的发展,MUVEs中的场景将越来越逼真,运行更加顺畅,参与时间、地点和设备将逐步泛在化,交互将更多元化、便捷化,诊断评价服务越来越智能化。
当前,MUVEs在教育中的应用仍处于起步和发展期,对教育的变革作用还未凸显,仍有很多实际问题值得研究。但是,我相信未来的学习必然走向虚实融合,多用户参与下的虚拟学习有可能从现在的“辅助”角色走向“主导者”,成为终身学习的一种主要形式。大家如果对MUVEs研究刚兴趣,可以阅读我2009年在《科学》上发表的文章Immersive Interfaces for Engagement and Learning。
访谈者:您提到您的团队一直从事多用户虚拟环境方面的研究,可否简要介绍下您主持的研究项目?
克里斯·德迪:在国家科学基金的资助下,我们团队开发了一系列旨在提升中学生科学探究能力以及21世纪技能的交互式计算机仿真软件,比如说River City(http://muve.gse.harvard.edu/rivercityproject/)。River City虽然看起来像一款电子游戏,但符合国家科学教育标准、国家教育技术标准以及21世纪技能培养要求。River City是基于国家内容标准以及生物学、生态学、传染病学和科学探究评估需求所设计的一门技术支持的中学科学课程。该课程采用角色扮演的方式,学生作为River City的访问者穿越到19世纪,用他们的21世纪技能去解决当时的问题。
River City是一个被健康问题困扰着的小镇,它的设计完全基于真实的历史、社会和地理环境。在游戏中学生通过与研究小组进行合作,探索小镇居民生病的原因。他们使用技术追踪可能导致居民生病的原因,以此形成假设,然后设计对照试验验证假设,最后根据收集的数据撰写建议书。在2007年和2008年两年内,北美有近100位教师和5000名学生使用了River City。美国有12个州(亚利桑那州、佛罗里达州、乔治亚州、伊利诺斯州、印第安纳州、马塞诸塞州、密歇根州、新泽西州、纽约州、被卡罗莱纳州、德克萨斯州和威斯康星州)的教师成功地应用了River City。
EcoMUVE(http://ecolearn.gse.harvard.edu/ecoMUVE/overview.php)是由美国教育部教育科学研究院资助,哈佛教育研究院针对中学生所开发的一门采用虚拟环境教授生态系统和因果模式知识的探究式课程。EcoMUVE项目的目标是通过设计基于多用户虚拟环境的探究式课程,促进学生对生态系统和因果模式的深层理解。EcoMUVE采用3D技术搭建,通过计算机再现真实的生态系统,提供类似电子游戏的画面感及趣味体验。学生可以利用计算机进入到虚拟环境中,采用小组协作的方式探索和收集相关信息。沉浸式的交互界面可以让学生在探索和解决现实环境中问题的过程中学习科学知识。EcoMUVE课程包含两个模块,分别是池塘(Pond)和森林(Forest),每个模块持续两周时间。
EcoMOBILE(http://ecolearn.gse.harvard.edu/eeoMOBILE/overview.php)是EcoMUVE课程的最新扩展。在EcoMUVE中学生探索的是虚拟的池塘生态系统,但是在EcoMOBILE中学生有机会在真实的池塘环境中开展探究学习。通过使用两种移动技术——移动宽带终端和环境探测器,学生可以获得更为真实的学习体验。EcoMOBILE项目正在探索如何通过有效集成沉浸式虚拟环境和包含真实的生态环境,使生态系统教学变得更加有效和迷人。
访谈者:多用户虚拟环境的基本特征是沉浸。根据您长时间对多用户虚拟环境的研究,它对教育和学习的主要影响是什么?
克里斯·德迪:多用户虚拟环境的沉浸性至少可以从三个方面提高教育效果,分别是多维视角、情境学习和迁移。
改变视角或者改变参照标准是理解复杂环境的一种有效方式。沉浸式学习环境提供了以自我为参照(Egocentric Frame of Reference)和以环境为参照(Exocentric Frame of Reference)之间进行转换的机会。以环境为参照得到的是从外在的角度看对象、空间和现象的观点;以自我为参照得到的是从内在角度看对象、空间、现象的观点。自我视角的主要优点是通过具体的、有形的学习提高参与者的行动动机和沉浸感,而环境视角则可以使学习者跳出情景,得到更加抽象和象征性的见解(从整体出发而不是局部)。
沉浸式界面通过模拟真实的问题解决社区,可以实现高质量的情境学习。在该模拟社区中,学生可以与不同技能水平的虚拟实体,包括参与者与计算机代理,进行交互。我们团队开展了一些游戏方面的研究,比如利用虚拟仿真游戏培养年轻人高水平探究能力。研究发现,沉浸感能够提升学生的学习参与度和成就。River City项目的研究也表明,与传统教学以及具有类似学习体验的游戏相比,沉浸式的模拟环境能够使更多的学生获得实质性的科学知识和科学探索技能。其他研究项目(如Quest Atlantis、Whyville等)同样发现,沉浸式虚拟环境能够提高学习者的参与度和学习效果。如果能够懂得如何更好地使用这种沉浸式的模拟体验来设计我们的教学,沉浸式媒体将极有可能激发更多学习者的智慧和参与度。