教育技术研究的创新：前沿、热点及趋势

赵福政 李哲 张海 刘炬红

摘 要：为应对教育技术研究新近出现的问题，信息、媒体与工程国际联合会议（International Joint Conference of Information， Media，and Engineering）于2018年12月在日本大阪举办。本文从教育技术研究的历史脉络、基本指向、重要挑战、关键趋势四方面，对会议进行评析。研究内容包括：（1）借助应用技术接受模型、SECI模型、ETIAS编码系统等多元视角，考察教师教育的信息化影响因素、发展特征及方法策略;（2）通过对不同学习平台与新型学习资源的分析，以多元化与跨学科的分析方法，探究激励策略的学习动机与个性化学习方式的重要性;（3）以CDIO理念的教学设计、数字化的学习空间、假设验证的方法为研究重点，解决教学资源有效性和利用率低等问题;（4）借助学习分析技术、虚拟现实技术、人工智能技术及生理指标技术，促进教育的变革发展。研究成果显示：关键趋势层面，研究领域呈现长期性连续与阶段性再现特征;整体趋势层面，在整体平稳的现状中，教育信息技术与数字媒介技术的跨学科融合现象日趋明显。

关键词：教育技术;国际会议;重要挑战;进展趋势

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：2096-0069（2019）04-0001-08

收稿日期：2019-04-16

一、引言

美国教育传播与技术协会（Association for Edu-cational Communications & Technology，简称AE-CT）主席尤金·G.库奇（Eugene G. Kowch）认为“在人工智能技术不断参与教学活动的当下，人工智能技术参与学习活动，并改变教学原则，这已成为一个既定事实”（Eugene G. Kowch， 2018）。受信息技术发展的影响，教育技术研究的理论、方法及特征呈现出新的进展，其最明显的特征就是研究热点的更迭与其所支撑的理论与方法的迁移。

在此背景下，信息、媒体与工程国际联合会议 （International Joint Conference of Information， Media， and Engineering，简称ICIME） 于2018年12月在日本大阪举行，主要探讨教育技术、媒体及信息工程领域的新动向、面临的挑战及实践案例。会议由日本大阪大学知识媒体动力学国际联合实验室主办，日本大阪大学与中国武汉大学联合承办，由电气和电子工程师协会（IEEE）日本关西分会、日本教育工学会、中国教育技术学会、日本教育支援机构和日本信息媒介工程研究所等单位协办。来自美国、加拿大、日本、德国、俄罗斯、立陶宛、中国等多个国家及部分地区的学者和研究人员积极投稿，经过同行评审，会议最终从146篇论文中选取了69篇论文予以出版。

ICIME由全体研究会、分论坛、海报讨论、圆桌会议四部分组成，并由AECT会长、加拿大卡尔加里大学的尤金·G.库奇、台湾“中山大学”陈年兴、美国詹姆斯·麦迪逊大学刘炬红、日本神户大学殷成久进行主题发言。与会期间，来自世界各地的研究人员各抒己见，对当前研究热点问题进行了广泛的探讨。ICIME主题包括增强现实、数字媒体工程、虚拟现实、大数据、通信技术、计算机中介传播、社交媒体与技术，如表1所示。其中社交媒体与技术约占总录稿数的28.97%，计算机中介传播约占24.30%，通信技术约占20.56%。三者合计占了整体的七成，构成ICIME讨论的核心重点，它包括以虚拟现实技术与大数据为代表的教育技术创新研究，基于社交媒体与计算机传播的教育理论、应用及策略的研究，依托通信技术与数字媒体工程的技术与教育整合研究。

二、脉络与进展：21世纪后教育技术研究的发展

为梳理教育技术研究的历史发展脉络，本文尝试总结当下研究热点背后所潜藏的理论内在衍生路径，并与本次ICIME的研究成果进行溯源式对比分析，围绕当前教育技术研究发展的关键问题、重要挑战及未来可能，进一步探究会议研究成果的社会价值和亟待解决的课题。

北京师范大学何克抗对21世纪以来的教育技术理论与实践分析后认为，“教育技术学科的理论基础包括學习理论、教学理论、系统论和教育传播理论四个方面，进入21世纪以来学习理论和教学理论发生很大的变化”（何克抗， 2009），同时认为21世纪后建构主义理论对教育技术研究发展起了积极的支持作用。在建构主义哲学理论及信息通信技术发展的影响下，何克抗认为“教育技术研究呈现三大主流趋势，即信息技术促进‘教与学’的变革，并衍生出新型‘教与学’理论与实践;受‘以学生为中心’转向‘主导—主体相结合’研究指向的影响，研究内容开始集中在教育设计与学习环境;评析分析则处于纯主观主义转向主客观统一转向”（何克抗， 2009）。

近年来，教育技术研究发生了诸多革命性的变化，台湾“中山大学”陈年兴认为“基于机器人教育与物联网传感技术的实践应用已经反映出了技术对教育革新的巨大潜能”（Cheng，Sun & Chen，2018）。为掌握近年来教育技术研究关键趋势，本文以美国新媒体联盟发布的《地平线报告》（Johnson，Levine&Smith，2009;Johnson，et al.，2010，2011a，2013b， 2014c，2015d;Johnson，Becker&Cummins，2012， 2016a;Becker，et al.，2017，2018a）为参考，将2009年至2018年十年间教育技术研究发展历程进行了梳理。如图1所示，从2009年到2018年间，根据不同年份20个教育技术研究热点被关注的情况，本文以年份为横坐标、研究热点为纵坐标，将研究热点被关注的年份标记为黑色实心点，表示出20个研究热点的兴起年份、持续年份、中断及消失年份的整体趋势。分析图1中研究热点的演变趋势，可以推断出信息技术对教育技术研究的影响主要体现在两个方面：一是多媒体网络工具和数字化教学资源为新型“教与学”方式提供强大支持，促进了新学习方式的兴起，如协作学习 （Collaborative Learning）、基于问题式学习（Problem-based Learning）、泛在学习（Ubiquitous Learning）;

二是信息技术与课程整合所引发的思考热点，如分布式信息技术应用（Distributed information technology）、教育者角色转变（Role change of educators）及学习交互性与共享性（ Learning and Sharing of Inter-active）。同时，随着建构主义教育理论的成熟与转向，多元化理论融合的趋势也越发明显，表现为混合式学习（Bended Learning）、学习测量与分析（Learning Measurement and Analysis）、开放教育资源（Open Educational Resources）及学生角色（Learner Role）的转变等。近幾年在人工智能（Artificial Intelligence）、机器人（Robot）等新技术变革的推动下，教育技术研究正在转向深度学习方法，如应用伦理与技术素养和设计、管理与实施策略、新型跨学科研究、学习空间等研究问题。

三、关键内容：当前教育技术研究的基本指向

利用文字云（Word Cloud Art Creator）数据可视化工具对ICIME论文关键词进行综合分析，得出关键词云图如图2所示。研究的关键领域主要是信息技术推动下的教育应用研究，其中重点关注了教师教育的信息化、学习效果与意识、教学资源开发与设计等多个方面，以下则逐一进行重点分析。

（一）教师教育的信息化

与会人员探讨了教育评估和测试在教育技术媒体发展中的重要性，刘炬红认为从当前的教育评估和测试的趋势看，“教与学”环境的变革面临着巨大的挑战，急需开展应对策略研究（Juhong Christie Liu，2018）。在技术和教学技巧持续变革的背景下，提升数字素养与教师角色转变已成为教育技术研究的重要课题，尤其是需要解决在教育技术研究及评估测试方面强化教师教育职业能力培养的问题。

教师教育的信息化影响因素、发展特征及方法策略成为ICIME关注焦点之一。首先，在影响因素方面，王月等（Wang，Zhang，Wang & Liu）应用技术接受模型（TAM）的基本理论框架，对教师的信息化能力进行了测量，肯定了接受模型中“感知有用性”和“感知易用性”对教师教育具有正向影响。杨絮等（Yang，Ji，Zhang，Zhang & Zhang）则从教师技术教学内容与知识定量分析的现存问题，即效度标准与全面分析入手，针对科技与数学学科的职前教师，验证了影响其学科知识整合教学发展的因素，提出教育技术课程、人、教学实践、动机和自我效能感等五个方面。其次，在发展特征方面，李哲等（Li，Yuan，Zhao，Zhang & Lei）梳理了日本教师教育发展历程，认为日本教师教育发展呈现多样化趋势，其中基于ICT下教师培训形式凸显了该特点。最后，在方法策略方面，杨上影等（Yang，Liu & Liang）借助野中郁次郎和竹内博提出的SECI模型，分析知识转化的四个动态过程，分析显示出社会化促进了隐性知识向隐性知识的转化，并提出知识管理、个人知识库、知识管理体系的相关策略。另外，李波等（Li，Zhao & Zhang）根据课堂视频分析，采用基于TPACK的改进ETIAS编码系统，从教学行为、教学媒体和教师TPACK知识三个维度进行编码，对智能课堂教学媒体应用对教师TPACK和教学结构的影响进行了实证研究，为教学智能媒体应用研究提供了一定参考。

（二）学习分析与测量

美国新媒体联盟发布的《地平线报告》显示，学习分析是未来重要的发展趋势，分析技术的发展则是其重要的驱动力，并且分析技术的发展与应用也使得学习分析的指标、方法及工具发生了显著变化。ICIME则从学习形态与意识分析、学习分析工具与方法创新两个方面印证了这一特点。

首先，在学习形态与意识分析方面，郑玉洁等（Zheng，Cheng & Chen）通过三维模型学习工具和实证方法，验证了教学形态中的即时和交互式的反馈属性可以提高学生成绩。而近年来，在线网络学习平台与资源的广泛应用，使得学习测量、数据收集及数据转化迅速发展，因此，樊雅琴等（Fan，Cui & Zhou）关注网络学习环境下学习动机缺乏、自主学习能力差的问题，通过个性化学习关键要素和在线学习行为的分析，构建了个性化在线学习激励机制的数学模型，这一尝试也说明了在线学习环境的有效性分析还亟待进一步完善。

其次，新型学习资源的应用也势必会影响到学习方式和学习意识的改变。在虚拟现实技术与学习方式关系的问题上，郑玲等（Zheng，Xie & Liu）将虚拟现实技术对协同学习的支持分为社会互动、资源共享和知识构建等三个方面，分析结果显示该正向效应的平均效应为0.41。魏晓东等（Wei & Guo）则基于对学习意识的认知、情感、行为意向元素分析，认为使用Web VR技术的学生比使用传统教学模式的学生对创造力有更加积极的态度。

最后，在分析方法与工具方面，相对分析方法的多元化与跨学科趋势，目前学习分析的主流工具包括结构化与非结构化的数据、数据库管理平台与系统、数据可视化软件、数据分析模型及文本分析工具。张睿等（Zhang，et al.）采用Logistic回归的数据分析模型来确定学习评价项目的难易程度和鉴别度，通过数据分析发现预测学习者的性能下降概率不仅取决于数据的数量，而且取决于数据的质量。

（三）教学设计与资源开发

何克抗认为“体验式学习渊源于实用主义，受到美国约翰·杜威（John Dewey）的经验学习（Experiential Learning）、德国让·皮亚杰（Jean Piaget）的认知心理（Cognitive Psychology）等理论影响，强调学习空间和过程的互动性与关联性”（何克抗， 2009）。虚拟现实技术与在线网络学习在促进学习体验方面的作用受到本次ICIME的关注，ICIME研究从虚拟现实技术、大规模网络在线课程（Massive Open Online Courses，简称MOOC）、小规模私人在线课程（Small Private Online Courses，简称SPOC）及视音频学习资源的应用入手，探讨当下教学设计与资源开发的因素、原则、特征及方法。

在基于在线网络的教学设计方面，胡神松等（Hu & Jiang）选取了中国三个最具代表性的MOOC平台开展分析，指出目前在线网络课程存在缺乏统一标准、课程完成率低等问题，认为教学设计中要充分考虑学生的兴趣，应增加教师参与讨论互动。而相对MOOC，SPOC则集中于小规模、限制性、在线性，是在线网络课程的一种优化设计，孙秩等（Sun，Li，Li & Wang）以构思、设计、实现及运行（Conceive Design Implement Operate，简称CDIO）理念为基础，基于教学与实践所需要的功能，设计了一种集在线自学、在线协作学习、线下个人与团队协作实践等为一体的SPOC混合教学模式。目前，基于在線网络的教学设计更强调突出技术属性的优势，偏重于探索在线网络技术整合课程的可能性，同时在线教学课程仍然还存在利用率低、被滥用和误用等诸多问题。

而在辅助教学资源的开发与分析方面，国际上对重新设计学习空间的浓厚诉求正在不断发酵，以混合式教学为代表的教学变革尝试，将教学资源的开发视为重要的环节和措施，并对学习空间的交互性、移动性、灵活性及多设备辅助提出新的要求，这也促进基于数字技术的主动性学习的发展。姜杰等（Jiang，Zhi & Xiong）认为虚拟现实技术是一种新的知识载体和认知工具，针对基于虚拟现实技术的学习资源相关的设计瓶颈，将影响学生独立学习自由度的因素提炼为情绪和运动技能两个元素。实验发现学习过程中情绪目的和运动技能目标的无效性，最终提出学生独立学习自由度难以把控的结论。同时，季苏鹤等（Ji & Li）就教学资源有效性的问题，尝试用假设验证的方法以双耳和单耳听力材料为研究对象，开展不同听力材料与信息获取能力高低的关系研究，发现在涉及说话人的位置有关的听力材料中，双耳听力材料更容易理解。

四、重大挑战：技术创新与应用

当前学习分析技术、虚拟现实技术、人工智能技术及生理指标技术已经成为教育技术研究的主要对象，已经凸显出创新与变革的潜力，与之相关的研究课题同样获得本次ICIME的关注。

（一）数据分析与方法创新

新的学习分析方法基于数据分析技术开展信息收集、组合及解释，使得传统的、被动的衡量方法演变得具有实时化、可视化、互动性的特点，从而对教学信息化、教学方法及学习评测产生巨大影响，使得数据驱动教育发展成为可能。因此，在数据促进个性化学习与自主学习方面，任舟等（Ren & Yin）开发出一种用于班级数据采集的数字图书馆系统，通过系统的阅读日志采集数据，增加数据分析和信息反馈功能，为改善学习设计、学习结果和学习环境提供有效的实时互动信息，提高了教学效果。

另外，数据可视化挖掘对于增强数字素养有着积极的促进作用，亦可实时反馈教学效果，提高教师对问题分析的能力。赵健（Jian Zhao）则引用人类感知和认知空间“数据-信息-知识-智慧（DIKW）”模型，以数据可视化软件Gapminder为典型案例，探讨了数据开发批判思维的内容和方法，其研究表明基于Gapminder的教学资源在初中地理、历史、社会科学等课程上具有良好的教学效果。而在数据反馈现状与趋势方面，王飞等（Wang & Tao）借助CiteSpace数据可视化软件，以人工智能教育为关键词对时间分布、协同编辑（Collaboratively edited）文档、作者、关键词分布等进行数据可视化处理，认为当前人工智能应用研究主要集中在以下五个方面：教学方面、学习方面、评估、认知科学及智能技术。

（二）生理指标技术

如何对学习活动进行科学检测分析是教育活动中重点关注的问题，在诸多检测分析技术中，脉搏测量技术的应用成为ICIME的另一个重要议题。胡毓瑜等（Hu， Mayumi & Emako）利用脉搏测量技术分析最大Lyapunov指数（LLE）、自主神经平衡（ANB）和样本熵（SampEn）等参数，分析了不同行为条件下的心理特征与生理状态，为科学量化教育活动提供了一个新的思路。李哲等（Li，Hu，Cheng & Liu）则通过生理指标的LLE和ANB来验证学习效率和教育生理指标，通过对比分析发现学习压力对LLE没有显著影响，但会增加ANB，而缺乏兴趣和疲劳则会导致ANB降低。此外，铃木春子（Junko Tsujino）采用了手指脉搏波的双重测量，借助儿童与他人心理互动形象化的实验策略，使用“困难儿童检查表”对困难儿童的行为与幼儿教师配对进行双重测量，观察儿童的心理状态的变化，发现了被监控的困难儿童的形成原因与群体活动有关。

（三）虚拟现实技术

虚拟现实技术的沉浸感、交互性及想象特征与人类对自然的反应相似，使得教育活动中的参与者能够在虚拟现实的基础上形成一种新的思维方法。为此，高楠等（Gao，Xie & Liu）通过利用虚拟现实技术，设计出教育游戏学习者参与模型，并从可用性、可玩性和沉浸性等三个方面提出了提高学习者参与性的具体方案，同时还指出虚拟现实技术的应用可以完善教育游戏中存在感和互动性的不足，激发学习者的兴趣，增强他们的参与度。此外，在虚拟现实技术的平台延展性方面，王凯等（Wang & Sun）通过基于人机交互系统的虚拟技术应用，与传统方法开展对比研究，发现在辅助手部震颤功能障碍的人群时，虚拟现实辅助系统有着非植入性、抗疲劳感等诸多优点，验证了虚拟现实技术的应用有效性。

（四）人工智能

人工智能技术所表现出的决策与预测功能，源于大数据信息处理与语义分析的发展，由此衍生出新一轮关于机器学习、个性化学习及开放教育资源的讨论。人工智能技术应用到教育领域，正在影响着学习生态的改变，尤金·G.库奇和刘炬红（Kowch & Liu， 2018）以科沃奇的参与式教学理论为基础，从活动系统的角度分析了信息时代以学生为中心、问题为基础的学习模式转变的必要性，对人类与人工智能动态的特征进行定义和概念化。同时指出设计下一代科技强化教育环境的原则：教育系统设计原则，设计基于问题的学习和人工智能环境的原则，引领教育体系变革的原则，领导高容量网络团队的原则，引领深度创新的原则。

人工智能技术应用中的教与学形式、学习检测与评估需要重新定义与思考，同时在线网络学习、移动学习及开放网络资源不断普及，新型“教与学”活动对教师的角色与行为提出了新的要求。余露瑶等（Yu，Cui & Zhang）利用与智慧课堂教学特点相结合的方法，优化设计了ETIAS媒体编码，探索教师在智能教学环境中的行为模式。最终基于滞后序列分析（LSA）方法，提出了智慧班数学教师行为模式的六种模式，并以此提出了具体的教学行为促进策略。

五、回望与管窥：教育技术研究的发展趋势

本文通过回望教育技术研究理论、实践及应用的发展，对比本次ICIME研究的核心指向，反思当前教育技术研究的发展特征。

（一）关键趋势层面：再现与连续的特征

我们总结了2009—2018年近十年教育技术研究关键趋势，从热点研究领域的历时分析上可见三种较为明显的发展特征。

特征1：随着普及而消失

在教育技术研究的重要进展中，一些进展趋势出现频次仅为一两次，其背后的原因可能是这些进展趋势在日后已经转变成为日常实践，所以出现次数较少。例如移动工具普及、全球化影响、群体智慧、游戏化学习等，随着日常实践的普及与深入，这些研究领域的关注度也随之锐减。在ICIME论文中，只有2篇论文关注上述研究领域。

特征2：随着深入而再现

另一些进展趋势则以再现的形式出现在最近的研究中，比如协同学习、深度学习、开放教育资源。从时间线上看，由于这些进展趋势尚未完全被转化为日常化的实践研究，但随着研究实践的不断深入，引发出新的问题或交叉性问题，从而使其再次进入研究视野，例如协作学习与深度学习。如上文所述，研究人员将虚拟现实技術与协作学习和游戏化学习相结合，探讨了新的数字技术在上述两种学习模式中的可承受性。而在开放教育资源普及上，与会者则讨论了其研究内容的拓展，从以往的讨论普及化问题，扩展至教学设计优化、使用效率提升等策略研究方面。此外，移动工具与社交媒体研究也同样出现了研究内容深度化的现象，在新的媒介技术条件下，媒介的传播结构、受众的使用行为及诸多影响因素的分析都呈现出不同程度的变化，需要对过去的结论进行重新评析。

特征3：随着发展而持续显现

该特征主要包括两类情况：第一，新近出现的学习空间、跨机构跨部门合作、创新文化研究。该领域与当前教育技术研究所面临的问题相匹配，逐渐成为新的研究领域，具有极强的时效性。围绕该领域问题，ICIME通过人工智能、机器学习及虚拟现实技术等研究，借助新兴技术的技术优势与受此影响下教育理论、实践及方法的重构现状，讨论了信息技术与教育整合的问题，并给予了学术分析与论证。第二，持续发展的混合式学习与学习测量与分析研究。从中可以反映出教育技术研究的重要性、艰巨性及长期性。该研究领域之所以能够反复出现、持续发展的原因，在于其所面临的研究对象不断变化，涉及的研究内容更新换代频率高。针对该研究领域，ICIME在教师教育的信息化、数据挖掘与分析、生理指标技术等新兴技术创新等方面，展开了分析与讨论。

（二）整体趋势层面：稳中有变的特征

一般而言，教育技术研究的关键趋势、重要挑战及进展趋势会呈现出互相影响与促进的关系。本文对ICIME论文分析后，发现教育信息技术与数字媒介技术的交叉融合趋势越来越明显。如图3所示，从行为分析与技术属性分析角度进行教育技术研究，成为教育信息技术与数字媒介技术研究的关注点，成为共同的研究方向。

从图3可见，ICIME通过教育信息技术和数字媒介技术两个维度对信息化技术进行深入研讨。数字媒介技术的研究主题包括数字媒体工程和社交媒体与技术，共接收39篇论文，其具体研究内容包括技术属性分析（9篇）、受众行为分析（12篇）、社会文化分析（11篇）。而教育信息技术类研究主题中有22篇论文涉及技术属性分析、学习行为分析及社会文化分析，占到该类主题总数一半以上。

对比两个研究维度后，我们不难发现，在具体的研究对象上，数字媒介技术偏向微博、微信等移动网络技术，而教育信息技术则集中在虚拟现实技术、脉冲技术及人工智能技术。虽然在研究对象上，两者差异明显，但仍属于信息技术的范围。在分析角度上，两者则表现出一定程度的相似性：技术属性分析角度大都倾向于目的性、创新性、两面性及综合性;行为分析角度则侧重于特征、表现及影响。究其原因，本文认为这是受以虚拟现实技术、移动网络技术为代表的信息技术发展影响，教育信息技术不仅在研究范畴上与数字媒介技术研究相互融合，还在研究方法上相互借鉴，呈现出相似性。

虽然，在研究方向上教育信息技术与数字媒介技术跨学科融合的趋势不断凸显，但从ICIME论文的整体情况看，这还是一种细微的变化趋势，仅仅表现为相似的研究方式与分析角度，并未形成足以改变教育技术未来研究方向的趋势。

六、结论

ICIME以多元、开放的姿态，致力于汇集优秀的研究成果，重点围绕教育技术研究所亟待解决的问题，在理论发展、应用与展望上与会者进行了多元化深入讨论。ICIME的学术价值在于凸显了当前教育技术研究的基本指向，反映了技术创新与应用上的科研重要挑战。从教育技术研究的趋势特征上分析，专题研究内容体现了教育技术研究上的再现与连续化特征，如在协作学习、开放教育资源普及、游戏化学习、移动工具与社交媒体研究等领域，这些曾经受到关注的热点问题再次被提及。受到新的教育实践的影响，那些原本得以解决的问题，其准确性与有效性再次遭受质疑，引发新一轮的学术争论与实践困境。同时，有关人工智能、机器学习及虚拟现实技术的研究问题，在近几年一直处于被连续关注的状态，这种趋势可能会延续下去，势必会引发更多的学术猜想、实践尝试及理论论证。此外，教师角色与媒介素养相关研究问题再次进入研究核心领域，以新的研究内容表现出持续态势;整体趋势层面，显现稳中有变的特征，具体体现为教育信息技术与数字媒介技术的交叉融合也越来越明显。

ICIME通过搭建科研传播与学术争鸣的国际平台，集合了多个国家和地区的研究人员，为大家提供了一个国际化科研交流的舞台，在总结研究成果互相进行交流的同时，也提出了诸多新的研究问题，期待下一次会议能够汇集更多国内外优秀的研究成果，促进教育技术研究的持续发展。