谷歌眼中的未来教育

课题组 上海市发展改革研究院 1月16日

前言:科技的发展正以前所未有的速度渗透进教育领域,由此引发对网络安全教育、计算机思维开发、开放式教室等方面的关注。为帮助教师和学生更好适应未来教育发展新趋势,并做好应对新挑战的准备,谷歌公司访谈了数十名全球顶尖教育专家,分析各国在未来教育道路上的新理念、新探索,形成《教室的未来:K-12教育的新趋势》研究报告。上海市发展改革研究院国际前沿领域跟踪研究小组对该报告主要内容进行摘译。



一、教学内容:网络安全、数字技能、整体教育成为新焦点

无孔不入的网络、日新月异的技术发展,促使人们围绕“人机关系”重新思考未来教育的方向,网络安全教育、数字技能培养以及增强学生综合素质的“软实力”教育成为讨论未来教育的热门话题。

1、网络安全教育成为构建健康“人机关系”的核心。据研究,20178岁以下美国公民平均手机使用时间是2013年的两倍。与此同时,孩子们首次接触网络的时间也大幅提前,全球三分之一的互联网用户是未满18岁的未成年人。39%的美国年轻人和超过46%的英国年轻人在12岁时便拥有社交媒体账号。在中国,96%的儿童10岁前便开始接触网络。因此,教育界普遍认为,如何通过教育帮助学生建立健康良性的人与科技关系,保证青少年安全、自信地探索数字世界至关重要,学校课程应该包括网络安全的内容,尤其是管理网络风险的方法,以帮助孩子成为安全和负责任的技术使用者。然而当前在全球范围内,大部分学校的科技教育依然侧重于网络功能在教学中的使用。谷歌在2018年的调研显示,37%的英国教师反映曾经在学校发生过网络安全事故,超过99%的教师认为应该将网络安全教育纳入课程。面对这一诉求,英国和意大利政府教育机构已经在研究政策,计划将数字公民权纳入学校教育。到2020年,英国教育部将把关于年轻人个人信息安全、有害信息规避和互联网生活平衡等内容写进教育指南。

2、加强STEM教育,提升数字技能成为未来就业的保障。美国独立民调机构皮尤研究中心发现,1990年以来全球涌现出越来越多科学、技术、工程和数学(STEM)相关的工作,预测到2027年还将增长13%。这一发现已经在发达国家得到验证,40%的德国大学生选择了被认为是未来就业比较“保险”的STEM专业。在美国,STEM岗位需求旺盛,预计到2020年计算机科学相关的工作岗位将达到1400万个,然而每年仅有40万毕业生符合要求。据预测,未来全球92%的工作将需要具备数字技能,45%的工作需要熟练操作、使用数字技术系统的员工。未来具备数字技能不再被视为“加分项”,而是每个学生应具备的能力。在芬兰和瑞典,小学一年级就开始在课程中加入关于编程的内容或者直接设立编程课。在美国,93%的教师认为在中小学教育阶段培养计算机思维应采用启发式教学并增强对算法的理解。在澳大利亚,政府已经拨款超过6400万美元来支持早期学习和STEM教育。

3、“整体教育”有助于学生提升迎接未来挑战的“软实力”。谷歌调查发现,面对学生走向社会后遇到的各种挑战,公众开始更为关注学校课程如何帮助学生适应成年后生活,包括社交和职业技能在内更为多样化和全面的教育,而不仅仅是记忆和重复课本信息。比如,超过90%的澳大利亚公众认为教育应该增加对实用职业技能的重视程度。在英国,81%的学生希望学校或学院能增加职业资格教育方面的选择。其中88%的年轻人、94%企业主和94%的教师表示生活技能与学历同等或甚至更重要。为帮助学生更好适应职场,全球CEO们希望学校将共情[1]、自信、口才和团队合作等教育整合到课程中,与数学、英语等传统学科并驾齐驱,超九成全球CEO提出希望增强与数字技能相匹配的软技能探索。国际教育顾问纳斯塔兰·贾法里提出“为帮助青少年认识自我与外部世界的联系,应将情商以及同情心、善良等价值观培养和数学、科学课列为同样重要的课程。”面对全球化,公众希望在教学中增加更多实用技能教学。比如在美国,超过七成的公民赞成将理财、心肺复苏术等技能纳入学校课程和教学大纲。

二、教学方式:学生主导学习颠覆传统师生教学关系

从校园走向社会将面临巨大的角色转变,人们逐渐认识到培养学生“自主性”学习的重要性,未来教育强调赋予学生从学习内容到课堂运作的更多自主权,建立新型的教学关系。

1、借助技术的“定制化”自主学习成为教学新趋势。谷歌调查表明,美国65%的教育家认为以学生为主导的学习模式在培育面向未来的个人能力中更有价值。在日本,调查表明被动学习不吸引学生,91.2%的日本高中生认为课程是被设计成让学生记忆课本内容,而只有16.6%的学生反映课堂要求进行独立研究、写报告和演讲。纽卡斯尔大学教育技术学教授苏伽特·米特拉认为“只需要一个自由和安全的环境,加上数字化基础设施和一个技术员,便可以让孩子们在没有老师的环境下独立通过期末考试借助新技术,未来可以实现针对每个学生的“定制化”自主学习。

2、学生主导的学习方式重新定义正规教育内涵。随着学生主导的学习在国际上越来越受欢迎,日本西宫的萨德伯里学校甚至重新定义了正规教育,即学生自由选择日常活动并从严肃的课堂、课程和分数之外进行日常学习。学校正在尝试取消考试,不安排任何跟踪每天学习进度的时间表,鼓励学生对自己的兴趣和价值观进行探索,并让学生参与学校管理。

三、教学手段:新技术催生学生浸入式课堂体验新模式

传统教育模式受科学技术手段的条件制约,主要依靠一块黑板、一本教材、一支粉笔进行。而今,电子白板、电子教材、移动学习终端的推广和普及,大数据、云计算、人工智能的场景应用,克服语言障碍、迎合视觉型学习需求,为学生提供一种身临其境的浸入式课堂体验。

1、随着ARVR等新兴科技走入课堂,未来教育向人机物三元融合演进。VR技术在课堂上的应用,能够使学生通过立体的三维视景和实体产生交互,使其沉浸到身临其境的环境中,创造出一个自主学习的氛围。学生可以聚集在VR空间中进行同步会议,学习如何在情境中进行课堂操作与互动,并且在整个过程中实现学习情况与教师意见的双向反馈。谷歌预测,到2022年,全球将有20亿移动AR用户,这意味着人们越来越重视如何在教室中使用这类新技术来创造学生对学习的兴奋点。例如,相关研究已经证实,课堂中应用AR可以提高学生的学习成绩82%的美国教师认为在课堂上使用新兴技术可以提高学生学习动力。64%的澳大利亚父母认为,引入新兴教育技术能够为孩子们将来的职业发展做更好的准备。再比如,到2021年,预计美国将有超过15%的学校安装VR配套设备,48%的澳大利亚教师认为新技术有助于吸引学生对数学等学科产生浓厚兴趣。目前,从全球范围来看,瑞典是北欧学校中实现电子化程度最高的国家,90%的小学以及100%的高中都实现了电子化课堂,芬兰、丹麦、冰岛也实现了电子化88%的覆盖,新西兰则是世界上第一个引入数字化课堂的国家。

2、人工智能拉开第四范式[2]教育新时代,中小学校正在寻找将更多新兴技术融入课堂学习的方法。人工智能技术对教育的渗透影响极其明显,谷歌调查发现,目前美国有超过90%4-11岁学生开始使用智能话筒、语音助手,英国有70%8-17岁学生在运用语音助手。到2024年,AI教育的市场价值预计达到60亿美元。宾夕法尼亚州立大学信息科学与技术讲师阿苏库马尔建议使用一种具有语音功能的AI课堂助手技术,该助手可以记录学生的课堂互动与参与情况。与此同时,日本文部科学省选择全国500个班级,试点英语口语课上使用AI技术,以提高学生的英语水平。在德国,政府已投入30亿欧元,用于研发和推进AI技术,以提高全民(幼儿园到老年)的数字能力。

四、教学空间:开放式教室引领未来学习教育新空间

理想的教室不仅仅是传递知识、组织活动的场所,更应是师生朝夕相处、共同成长的乐园。如何化有限平方为无限立方,化腐朽为神奇,巧用智慧布置教室,让教室成为学生最喜爱的地方,是探索未来学习空间新布局的核心。

1、建设开放式教室以应对科技进步带来的思维方式与学习需求颠覆性变革。随着“师生学习共同体”[3]课堂发展成为趋势,如何打造开放式学习空间,把千篇一律的教室变成灵活创新的学习空间,把单调乏味的建筑打造成智慧的育人环境至关重要。近年来对于“未来学习空间”议题的研究呈现指数性增长,既有针对能够满足不同主题、不同水平、不同进度授课需求教学空间的研究,也有针对可以用来放映、表演、游戏、小组讨论、分组学习等多种活动形式的适度开放教室的实践研究。但就目前而言,开放式教室在全球的普及度、成熟度还远远不够。在澳洲地区,三分之二的教室仍然按照传统化、常规化设置。部分挪威教师表示,按照开放式教学布置教室的配套技术引入还不够,现在教师们只能费力挪动桌椅设备更改教室现有布局。

2、未来教育的学习空间由普通教室向多目的空间组合、多样化教学工具运用转变。《有关未来校园教室设计理念—学习行为学视角》的作者,以色列学者尤唐·胡德建议“设计师应该根据课程的设置灵活创新教室布局”,按照多功能、可重组的设计思维,加强学习区、活动区、休息区等空间资源的相互转化,给学生提供更多的活动交往空间,培养学生的社会交往能力,弥合正式学习与非正式学习之间的鸿沟。此外,研究人员认为创客空间、电子科技用品商店、工厂实验室以及黑客空间等的出现,都体现了未来教育学习空间的发展方向。在这些学习空间中,通过可穿戴设备采集学生脑状态、脑思维的有关数据,采用大数据分析方法建立学习者特征模型、挖掘学生学习规律,为个性化学习提供解决方案。

3、教室室内设计、装饰配套等都是决定学生学习效率的重要因素。一直以来教室都被视作除教师、家长以外的“第三教师”,学校都积极主动地改造传统教室格局,以提升学生创造力、协作力、应变力。研究表明,良好的教室布局在为学生提供更多活动交往空间的同时,还有助于提高学生的灵活应变能力、学习的“举一反三”能力。比如,谷歌通过调查发现适宜的教室环境能让学生成绩提高25%,在美国本土学校,混合式、开放化教室设计能够使学生的数学成绩高过在常规化教室学习的学生。因此,创新教室布局,就是要打破工厂车间式的教室设计,积极配备可移动、易于变换的桌椅设施,支持教师开展多样化的教学活动。开放式教室布局同样能使教师受益,更便于教师管理课堂、应对不同学生、倡导“一人一策、因材施教”的教学方法。英国一项报告指出,保持教室墙面20%-50%的空间留白,并逐步布满学习辅助材料、振奋人心的海报以及出彩的学生作品,能够让学生们觉得教室充满朝气、亲切感十足。老师们每天在教室门口问候学生、嘘寒问暖,能够提高学生20%课堂注意力,并降低9%的课堂乱纪行为。

五、教学管理:信息技术加速教育管理模式变革

在未来,以培养、运行、保障、监控为主要内容的教育信息化技术将被广泛应用,信息服务平台已经成为创新教育管理的新载体,实现教学管理与家校联动的有效叠加。

1、信息化平台成为教师创新教学方法与课程设计的新载体。借助功能完善的教学管理信息服务平台可以有效推动教学计划、教学组织等模式创新,比如灵活定制培养方案、建立个性化教学门户、实施精细化排课选课等,更有利于培养学生的个性、综合素养与创新能力。利用信息服务平台,教师的大量工作也由课堂上的讲授知识变成课前的教学过程设计、教学软件制作、教学活动策划,课中的演示导学,以及课后的教学信息反馈和教学策略调整,教学效果得到明显提升。

2、信息技术的应用把教师从繁琐的日常事务性工作中解放出来,更加专注教学。从全球调查数据来看,教师每天都至少要在备课、批卷、打分、填表等教学管理事务上花费至少3个小时,88%的瑞典教师抱怨教研行政事务实在太繁琐,比如不断填表就是既拖沓、又没有意义的工作。在引入信息科技辅助处理教研行政事务后,教师们普遍反映能够腾出更多时间、精力专注于教学方式改良。比如,意大利老师反映,引入教学信息技术以后,他们花在教研行政事务上的时间只有原来的20%

3、信息服务平台构建起新型家校互动模式。随着家庭对教育的越来越重视,那种“孩子上学,万事大吉”的现象已不复存在。据调查,全球有25%的家长平均每周花7个小时以上时间辅导孩子功课,经合组织国际学生评价报告指出,家长普遍表示辅导孩子功课困难重重、无从下手。在中国香港,68%的家长表明他们因公务缠身而没有办法准时出席学校家长会,66%的家长则提出家长会也不解决实时了解孩子学习情况的难题。2018年一家美国教育技术资源公司发起了针对2-12周岁学生家长与教师的问卷调查,发现三分之二的家长实际上并不了解孩子阅读的真实水平,70%的教师也认为家长对孩子的学习情况跟踪不够。而信息技术的应用则为解决这一难题提供了可能,信息技术的介入能够帮助家长全程跟踪、远程互动,增强家长与教师间信息交流、及时沟通学生学习情况。一些学校采用在线作业系统,通过线上线下相结合的方式采集学生有效的日常作业数据,再通过计算模型对采集的数据进行处理,生成学生作业整体的评估结论,并实时更新,不断提升评估工作的准确性和复杂性。同时,还要借助知识图谱,推断各知识、题目之间的深层关系,经过数据分析智能生成学生个人和学生群体的学情分析报告,为教师、家长、学生提供个性化帮助。

 


[1]共情(empathy),又译作同感、同理心等。由人本主义创始人罗杰斯提出的概念。

[2]科学研究有四类范式:一是实证范式,二是理论范式,三是计算范式,四是数据范式。前三个范式是一脉相承的,到第四个阶段是高级阶段,也正是在大数据和人工智能时代才有的所谓第四范式。在第四范式中,需要实现数据采集、分析、寻找因果关系,这恰恰就实现了前三个范式的融合。

[3]指课堂由以教师主体转变为以教师为主导、学生为主体,学习方式则由过去的接受方式转变为以小组合作为基础的主动探究为主。信息技术与学科课程高度融合必须首先以转变教师的教学方式和学生的学习方式为突破口,构建并完善一系列应对新课程背景、符合现代有效教学理念的课堂教学基本模型,中小学教师的主要职能正由“教”变成“导”,由传统教育教学中教师为中心的主体者转变到今日以学生为中心的主导者、启发者、帮助者和促进者。


上海市发展改革研究院《国际创新领域前沿热点跟踪研究》课题组

              执笔:王果、周洲、康乃馨

信息来源:上海市重点智库平台 上海市发展改革研究院