国际视角下的下一代数字教学环境构建

文/Marieke de Wit Francesc Santanach and Jeffrey Merriman

国际视角下的下一代数字教学环境构建

文/Marieke de Wit Francesc Santanach and Jeffrey Merriman

当EDUCAUSE《下一代数字教学环境》（Next Generation Digital Learning Environments，NGDLE）报告发布时，其他国家同样也在研究这个主题。荷兰在全国范围内组织了这项工作，为所有的高等院校选取一个通用方法构建数字教学环境，以支持灵活和个性化的学习。在西班牙，加泰罗尼亚开放大学（Universitat Oberta de Catalunya，UOC）选择与麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology ，MIT）合作，根据NGDLE原则为新的虚拟校园开发具体架构。这些方法尽管各不相同，但都拥有一个共同的目标，那就是正确地为NGDLE的实现创造条件。

SURF：国家层面上对院校的支持

2006年，荷兰进行的一项调查显示，超过75%的高等院校正在建设数字教学环境（Digital Learning Environment，DLE）。这不仅是因为院校发觉要更多地管控师生所用的工具和应用，还因为大多数的院校与Blackboard公司的授权协议到期了，需要进行新的招标。数字教学环境开发如图1所示。

图1 数字教学环境开发

通过采用可改变和可扩展的组件组成数字教学环境的思想得到了许多院校的认可。他们对这一概念在某些情境下进行了实验。然而，当需要替换教学管理系统（Learning Management System，LMS）时，绝大多数的院校仍然选择了一体化的系统，因为他们还没有确定好对模块化教学环境的需求。此外，实施模块化的数字教学环境还存在着技术和组织方面的问题。

SURF是荷兰教育和科研IT部门的合作组织，其使命就是通过信息通信技术（Information and Communication Technology,ICT）的创新来提升其IT部门的工作质量。数字教学环境是SURF正在应对的主题之一，其主要目标就是使院校具备构建数字教学环境的能力，以支持灵活和个性化的学习。SURF和院校一起寻求对普遍性问题的解决方法，这样就可以让相关的院校专家都参与工作，不然院校就只能自己来干。在荷兰，主要的普遍性问题有以下几个方面：

数字教学环境是否能支持院校的教育愿景？院校的教育愿景在多大程度上影响或决定数字教学环境的选择？通过讨论和圆桌会议的形式，高等院校的代表们就这一主题出版了荷兰教育科研网SURFnet期刊的专刊，如果院校对于数字教学环境对教育愿景的支持存在疑问时可以参考。该专刊根据当前的教学趋势提出了数字教学环境所隐含的全局条件要求。

其中，一个有趣的组织悖论暴露出来：从教育愿景向教学模型和授课方式的转化经常是在大学或学院中的多个层次上进行的，如院系、专业、项目、课程等。但是，关于数字教学环境的责任和决定经常是在学校层次上的，这个层次上不可能满足所有的、各种各样对于数字教学环境的愿望和需求。尽管如此，数字教学环境也还得尽可能多地支持不同的教学和学习过程。因此，学校层次的选择必须让个体项目层次有充分的灵活性，同时还要让院校有充分的控制力。

一个重要的教学趋势是：院校规定学习的产出，而不是预定的课程。学习产出是指学生所知道的、所理解的，以及在学习过程结束后对所能做到事情的描述。

数字教学环境必须对教师和学生都提供有效支持，让学生可以负责自己的学习过程。为了实现这一点，数字教学环境必须要为院校的教学活动与相关任务及期限提供一个清晰且透明的展示。这就要有更多的变化来适应各种不同的学习途径和学习方式，而且更进一步通过（同伴）反馈等方式深入洞察个体和全体学生的学习过程。最后，还可以实现与他人的合作，无论合作是发生在院校边界之内还是边界之外。

图2 堡垒和开放城市的比喻

院校如何管理其应用布局？如何为可靠性、安全性以及用户的选择自由提供支持？荷兰的高等院校用堡垒和开放城市模型作为比喻（如图2所示），用来确定哪些工具在学校层次管理，哪些分散管理，还有哪些不需要管理。

许多荷兰院校在自身组织中使用这个模型。该模型多次出现在数字教学环境的报告展示和愿景陈述中，为这个议题的讨论提供了一个便捷的方法，而且有助于确定各个组件在数字教学环境架构中位置。院校经常倾向于将所有东西都放在堡垒中，但这并不总是最佳选择。借助这个比喻可以做出更加平衡的选择，而且这个比喻也为院校从事数字教学环境相关工作的人们提供了一个共同语言。

如何确保不同应用之间的互操作性？EDUCAUSE的报告指出，有一系列的计划正在塑造着NGDLE的愿景，而且要实现愿景还有很多必要的工作。在荷兰，我们根据NGDLE的特性开发了一个通用架构。这个架构模型中的内容和功能来源于多个组件，而且有互操作性标准让分离的系统可以一同工作。这种“组件”为教育任务的有效执行提供职能（functionality），此处的职能指的是全部可能应用（例如功能）组成的整体。下一代数字教学环境要由哪些组件构成？要实现数字教学环境的个性化和灵活性还需要做什么？进行集成还需要什么？

来自十所不同院校的架构师们一起研究了每个组件的情况：哪些数据需要和哪些其他的组件交换；应当使用的标准；这些在组件之间交换的数据是流入的还是流出的；这个研究形成了可以院校在数字教学环境的设计中使用的一个功能模型。

这个功能模型（如图3所示）确定了数字教学环境中最重要的五项标准:IMS LTI（教学工具可操作性和集成）、IMS LIS（个性化教学信息服务）、XAPI（分析）、SAML/VOOT（合作）和OOAPI（可达性和通用设计）。

院校如何确保这些服务是符合相关标准的？在数字教学环境的实现中，供应商扮演着不可或缺的角色。在当前，几乎没有厂商完全支持模块互操作。厂商的确提供了（部分）产品包，但是经常不能和其他系统互操作。只有厂商采纳互操作的途径，我们才能实现模块化数字教学环境的目标。这需要服务提供商进行改变，需要他们按照相关的标准开放服务，并且提供与之前不同的授权模式。

SURFnet向厂商提出了挑战，促使他们向院校展示其产品在模块化数字教学环境方面的贡献。SURFnet开发了一个模拟演示环境，厂商可以在其中展示他们的服务兼容相关标准的程度。国家层面的这项工作是对供应商和院校双方的支持。厂商只要进行一次对接就可以向全荷兰院校进行展示；院校可以利用集成在模拟演示环境中的所有知识。

在学校层面上院校如何根据教育方法和教学模型运用正确的工具和设计用户界面呢？下面将要描述的就是麻省理工学院（MIT）和加泰罗尼亚开放大学（UOC）所合作的企业级架构，使这一问题得以解决。

UOC/MIT：为高等教育中的教学技术提供支持

加泰罗尼亚开放大学（UOC）和麻省理工学院（MIT），总部分别位于西班牙巴塞罗那和美国马萨诸塞州的剑桥市，彼此之间有一段国际合作的历史。

图3 数字教学环境的功能模型

加泰罗尼亚开放大学是加泰罗尼亚高等教育系统中第一个远程教育大学，并从1995年起作为完全在线的大学，采用基于个性化的教育模型和电子教学（E-learning）为学生提供持续支持。加泰罗尼亚开放大学有大约54000名学生，6438个虚拟教室，2988名课程讲师，366名教职人员和研究人员。

麻省理工学院数字教学办公室（Office of Digital Learning，ODL）的战略教育项目（Strategic Education Initiatives，SEI）小组负责支持麻省理工学院与其他大学、基金会、信托机构、非政府组织和国家政府在数字教学的实验和实施方面的合作关系。一些SEI项目扩展到不同的国家和上百所学校，协助着麻省理工学院和全世界的实践者、研究者和学习者促进数字教学领域的进步。

加泰罗尼亚开放大学和麻省理工学院自2006年以来就（通过SEI/ODL）在教学技术项目上开展合作。

现代教学技术必须能实现任何地点和任何时间进行学生的学习和教师的讲授，而不必考虑他们的物理位置。例如，如今在某所医院中的住院医师学生可以与不同国家和不同地点的教授进行在线交流，而不只是在某个大学附属医院中的面对面交流。有了这些技术，我们就可以使教育过程出现在最需要的时间和地点，包括工作场所在内——医院、实验室、工厂、农场，以及其他地方。

这种新的教育现实要求教育者和教学设计者们重新思考教育的一些基本方法。授课教师的角色也许要从教室教学转移到辅导和指导上。学生也许将被要求扮演更加活跃的角色，向同学提问并请求授课教师的辅导。同时也要求能有一些更加有用的教学方法：在支持下一代的教育体验的过程中，对基于能力的教学（competency-based education）、面向问题解决的方法（problem-solving approaches）和基于项目的学习（project-based learning）的接受程度都在不断增加。促进创造、支持动态指导、鼓励学生之间的讨论和合作工作的工具和服务将变得越来越多样化和可交互。在未来的几年中，我们将见证新的教学方法和新的软件服务在教育行业中的繁荣发展。

社会也正在变化。如今的从业者们都在分布式的、跨学科的和国际化的团队中工作，而且工作场所数字化的进步已经改变了绝大多数的职业。每个领域中的创新都在持续，要求工作技能的终身更新。在线教育很有可能是同时提供数字化素养和终身学习的最佳环境。

1995年，能使用的数字教学环境的学校并不多，所以加泰罗尼亚开放大学自己开发了一个。如今，加泰罗尼亚开放大学的虚拟校园使用的是一个复杂的技术混合体，源于后来根据用户需求、技术升级和教学方法改变而不断进行的改写。与之相并行的是，基于互联网的教学技术行业在世界范围内出现并发展至今。许多厂商从事这个行业并且生产出了可靠的教育应用和教学系统。

像许多其他的大学一样，加泰罗尼亚开放大学致力于一个充满生机的教育行业的形成。因此，加泰罗尼亚开放大学正处于从自建系统到第三方系统的转变过程之中，并寻找着那些不仅是软件和服务提供商同时也是教育合作者的厂商。

EDUCAUSE下一代数字教学环境报告为数字教学环境的演变提供了一个明确的愿景。因此，加泰罗尼亚开放大学和麻省理工学院共同提出了支持这一愿景的下一代企业架构的设想。

图4描绘了这个教育生态系统中的组件，使用了三个主要元素之间的关系来表示：应用程序（右上）、教学服务（教育服务基础设施EIS），以及一个新的概念——教学方法体验（learning method experience，LMX）。

图4 教育生态的模型

应用程序

Web、移动或任何形式的应用实现了最佳的教学资源的个性化提供。每个职业都需要多种多样的应用，因此应用市场涵盖了所有种类的数字应用程序，类似于普通的移动应用商店和应用市场。如同IMS LTI那样的标准已经证实，事实上应用程序市场可以支撑教育的需求，而且也是可行的。正如前文所述，社会的快速变化同样催生了教学选用应用的经常性更新以及教育的集成需求。

教学服务

教育服务基础设施（Educational Infrastructure Services，EIS）是满足教学应用需要的一整套服务，提供了支持全校教育和行政管理业务模型的基本功能元素。实施和巩固更加具体的教育业务流程（如在线评价）将会造成变革后的服务从教学管理系统（LMS）中脱离并进入到企业架构之中。教育是一个复杂的领域，每一个部分的进步和精确化都要求专门的业务。下一代数字教学环境（NGDLE）将需要为这些从教学管理系统中分离出来的新服务的部署和持续提供支持，不仅在技术方面也在业务方面。在这一点上，加泰罗尼亚开放大学正在主持一个和18个欧洲合作伙伴共同开展的被称为TeSLA的项目，聚焦于在评价过程中使用生物识别技术。这个项目将要求有新的厂商，特别是生物识别厂商，而且毫无疑问的将要通过新的服务合同集成到教育生态之中。与此同时，在过去17年间，麻省理工学院基于一个可扩展的服务定义（service definition）集合，形成了由不断增加的教学相关服务组成的主体。图5展示了麻省理工学院开发的不断扩大的整套企业级教学服务（enterprise learning service）。

图5 MIT开发的EIS套件

教学方法体验（LMX）

教学方法体验（learning method experience）指的是一个实体，如用户界面或者其他的机制，用于提供一个特定的教育方法或教学模型所需的情境和完整用户体验。在当今的教学管理系统（LMS）概念中，教学方法体验（LMX）应当是教学过程的一组视图或者是访问点（access point），诸如课程列表、提醒、日历、新型的教学空间和更近的能力地图（competency map）之类。教学方法体验这一概念包括了教学人员根据他们的教育方法和教学模型设计出整体的用户体验所需的功能集合。与这一概念相一致，加泰罗尼亚开放大学对于新的数字教学环境的中心要求，就是要有设计和建立新的数字教学空间的能力，特别是为不同的项目建设不同教学方法体验环境的能力。

结论

作为对新的教育和工作现实的回应，教学系统的自然演化意味着传统的、一刀切的教学管理系统正在迅速地没落下去。下一代的教学环境必须要满足不断演化的教学方法、新的终身学习的人口结构现实和持续不断演化的软硬件技术的需求。

从根本上，我们探讨的是新的、开放定义的和不断演化的模型，从而以程序可访问的方式捕捉和共享真实的教育知识，激发新的教育业务和服务的出现。最终我们可以期待由丰富教育知识组成的不断增长的网络的形成，而且迈向全新类型的互联网体验和嵌入式技术，超越目前通过网页浏览器（一项有着25年之久的技术）所能达到的最高水平。

为了跟随和实现上述发展进步和获取一个适用的数字教学环境的尝试并不是独一无二的。美国、荷兰和西班牙都在进行相关的工作，推动数字教学环境提升到更高水平，而且这些项目已经联合起来，使形成的知识和经验能够在更大范围内共享。

（责编：杨洁）

（本文译自EDUCUASE REVIEW；翻译：陈强 清华大学信息化工作办公室）