教育装备发展的趋势

施建国 程莉莉

摘  要 随着人类社会进入智能化时代，“互联网+”和人工智能正深刻改变人们的生产生活。教育装备作为教育的重要组成部分，面临巨大的机遇与挑战。基于技术赋能教育教学创新的视角，阐述教育装备将呈现的十大发展趋势，以期为教育装备建设和研究提供参考和借鉴。

关键词 教育装备;信息技术;深度学习;劳动教育;智能校园

中图分类号：G48    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）11-0003-03

0  引言

随着人类社会加速从工业社会向智能时代迈进，“互联网+”和人工智能正逐渐成为世界各国发展战略的重心，推动生产生活方式发生深刻变革。作为人才培养的活动，教育也由此面临社会发展和技术进步的双重呼唤。从技术赋能教育教学创新的视角分析，教育装备将呈现十大发展趋势。

1  教育装备发展的趋势

1.1  支撑课程实施，提高认知和动手能力的装备

在新一轮课程改革中，课程多样化、综合化、生活化成为主要特征，启发式、建构式学习被大力倡导，学生动手实践和创新能力被高度关注。围绕提升学生认知水平和动手能力，教育装备面临三个方面的创新。

一是信息技术融入实验教学。传统仪器设备与信息技术的融合成为教育装备创新的重要方向。传感器能够将力、温度、光、声、化学等非电学量按照一定的规律转换成电压和电流等物理量，将许多“不可见”变成“可见”，从根本上改变了认知方式，提高了认知水平。

二是人工智能等新技术在教育领域的应用。图像识别、语音识别、机器翻译、人机交互等人工智能技术在教育教学领域的应用，让教师从繁重的作业批改中解放出来，让学生的学习、学业测评、个性化学习和教学反馈等更加智能化。

三是围绕音体美的装备创新。音乐是一种表现艺术，学生通过对音乐的学习，能够充分展示自我。作为视觉艺术的美术则离不开具体的、可视的形象。在传统的教学过程中，学生几乎没有自主学习的机会，容易存在胆怯心理，信息技术为学生提供了更为广阔的表演和创造空间。

1.2  支撑教学变革，提高课堂教学效率的装备

教育部提出“课堂革命”号召，要求从以教为中心转向以学为中心，创新教与学的方式，促进学生高级思维发展。围绕课堂教学变革，教育装备创新主要体现在四个方面。

一是智能教室的构建。智能教室包含新一代多媒体投影系统和基础录播系统。班级多媒体应该具有舒适的大屏投影、健康的视觉环境、简单易用的操作方式、连接互联网络、完美的外观造型等特点。课堂中的录播系统应该具备自动记录课堂教学过程、支持在线教研活动、实现远程网络课堂、记录微格教学过程的功能，同时要有适合普及的价格定位。

二是未来课堂的色彩设计和空间布置要能够营造浸润式学习的氛围，具备良好的学习带入性，总体上应呈现出情境化、跨学科、研究性教与学、社会资源整合等特点。

三是课堂装备体现多样性的组合，为教师和学生创设舒适、实用的教学活动空间，教室内的温度、自然采光和空气质量等都能满足促进学生身心健康的需求。

四是移动终端设备的常态化应用，为课堂教学组织方式的转变、师生互动和及时反馈的增强、学生认知水平的提升创设条件，为教师精准把握学情、实施因材施教提供技术支撑。

1.3  支撑个性学习，促进潜能发展的装备

教育现代化进程中，育人的思路在不断变革：从工具主义目标转变为以人为本;从升学教育、应试教育转变为培养合格公民、全球公民，实行生活教育;从学科中心、知识本位转变为能力本位;从教什么、如何教转变为学会学习、学会生存。顺应教育变革的需要，教育装备将面临三个维度的创新。

一是应用信息技术装备建立起学习者与社会的广泛联系，汇聚优质教育资源，供师生按需选择使用。

二是应用技术装备保障学生的选择权，全面推进选课走班的个性化教学方式，服务学校的教学组织和管理形态的根本变革。

三是应用技术装备支撑学有所长和学有兴趣的学生开展研究性和探究性学习，促进潜能发展。例如，上海市市西中学为满足学生个性化发展需求，装备互联网实验室和人工智能实验室等，且根据学生需求变化与技术创新两个维度不断地更新实验室的名称和内容。

1.4  支撑深度学习，基于问题探究的装备

新时代的教育改革要基于对具身认知、建构主义等认知和学习理论的深刻理解，引导学生开展基于兴趣导向的学习、基于现象的学习、基于个性特长的学习和基于问题探究的学习，在实践中应用知识，从而更好地认识世界，更好地适应未来社会。新一代信息技术装备可以精准获取感知数据，通过数据分析为学生开辟新的认知新维度;同时可以缩小宏观、放大微观，实现虚拟现实，改变认知方式，让学习者通过分层认知实现深度学习，形成有序组织的知识获得，并随时通过知识迁移解决新的问题。例如，法拉第电磁感应定律是比较抽象的概念，采用传统的教学方法，学生很难掌握;通过应用电磁传感器获取数据、改变认知方式，学生就能比较容易地突破这一难点问题。

1.5  支撑创客学习，实现知识创新的装备

创客教育与STEAM教育具有一定的共性，都是让学生面对真实情境中的问题，通过科学探究、工程设计、数学方法和技术制作的有机统一，让学生用积极主动的行为来感受知识的发生过程，从而增强对知识的理解。同时，通过跨学科对话、互动与融合，使不同学科的知识由分散、封闭、单一走向融合、开放、多元，改变单纯的以学科逻辑组织课堂教学的做法，强调学习者基于现象、基于经验和生活打破学科界限，以真实问题为核心进行课程重构，发展学生的核心素養。围绕创客教育和STEAM教育，教育装备创新主要体现在创意编程、创意电路、创意模型（3D打印）、人工智能（开源硬件）这四个方面。这类教育装备的构建要定位成活动型、生成型，突出真实问题的解决和问题设计的开放性，遵循学生的认知规律、学习特点，使学生在实践中学习和在活动中学习。

1.6  支撑专业发展，赋能教师成长的装备

信息技术应用能力是新时代高素质教师的核心素养。新时代技术装备赋能教师专业成长具有丰富的内容，突出表现为：

一是应用信息技术装备构建网络研修共同体，通过网络空间获取优质教育资源，传播教学经验，从个体优秀走向群体智慧;

二是应用录播教室，积累教学资源，进行自诊式的教学反思和开展网络教研活动;

三是应用信息技术参与建设“三个课堂”（专递课堂、名师课堂、名校课堂），促进优质教育资源广泛传播，推动教育均衡;

四是组织设计与应用学科教室、实验室建设，创新教学活动空间;

五是基于技术开展教学设计，自制教具，实现技术与教育教学的深度融合。

1.7  支撑劳动教育，服务劳动综合育人的装备

劳动教育给教育装备提出一个全新的课题，将成为教育装备的新增长点。教育装备支撑劳动教育可以从三个方面发挥作用。

一是围绕思想认识、情感态度、能力习惯三个方面构建劳动教育情境，通过教育让学生感悟劳动不分贵贱，培养勤俭、奋斗、创新、奉献的劳动精神。

二是为劳动教育课程提升与实施提供合适的劳动教育载体和工具装备。

三是应用技术装备开展劳动教育评价，把学生劳动素养作为衡量学生全面发展的基本内容，让学校与教育管理部门将评价结果在评优、升学、就业中应用。

1.8  支撑智能校园，探索“互联网+教育”的装备

智能校园是新时代学校发展的新形态。围绕智能校园建设，教育装备发展主要体现在五个方面。

一是基础环境装备，提供教育教学信息化的硬件物理条件，主要包含校园网络环境、数字终端、班级多媒体、校园环境感知设备、网络与数字中心等。

二是数字教学资源。技术装备要能够满足區域和学校对上级优质资源引入、本地特色资源汇聚、第三方应用资源接入的需求，实现各级各类资源平台的融通共享。同时，利用知识图谱和用户画像，逐步构建资源审核与资源评价的科学流程和机制，初步实现“资源找人”。

三是关键应用。学校特色构建主要体现在学科教学的特色化，技术装备应用于学科教学创新的实践路径将是应用技术改变认知方式、提高学生学习的内生动力等。

四是师生信息素养。构建有效的信息技术装备，支撑师生培育对信息技术的情感，学习掌握信息技术的基础知识与基本技能，应用信息技术创新教育教学活动方式和遵守技术的伦理。

五是政策机制。广义上讲，政策与制度建设是智能校园建设的重要组成部分，优良的装备与恰当的环境赋能教育教学创新需要评价导向与制度激励。随着技术的发展和应用实践，智能校园装备将重点围绕“学校大脑（数据中心）+云+端+资源”的智能校园基本架构展开建设。

1.9  支撑精准教学，基于数据驱动的装备

智能时代，要求学校能够实时、动态采集和挖掘学校管理、教师教学、学生学习、教育评价等全领域、全过程数据，并通过算法支撑和数据分析为师生精准画像，感知学习和管理状态，优化教育教学和管理评价的路径支持，实现资源的自动调配和精准供给。对此，技术装备支撑教学创新的趋势有以下体现。

一是以学科知识图谱为基石，分解知识内容，找到知识关系，为自适应学习找准路径。

二是通过学习行为与学业水平测试，了解学习者的认知水平和知识掌握程度，同时通过与学习者有关的其他因素进行关联性分析，找出影响学习效率的原因。

三是根据艾宾浩斯记忆和学习曲线模型等算法，通过数据分析，确定学生的学习内容与方式，强化实现长期记忆，以提高学习者水平。

四是制定自适应学习策略。如通过分析，根据所罗门学习风格类型分类，确定基于认知能力和学习风格的学习策略设计。

1.10  支撑治理创新，实现教育管理数字化转型的装备

教育管理的数字化转型，就是聚焦利用多媒体和信息技术实现教育领域各类条块管理的现代化，具体表现在政务管理和教学管理的数字化转型。建设数据标准、数据集成和数据可视化的教育装备，主要包含构建教育用户入口端，各类应用平台、业务平台和数据平台，大数据仓与云计算等。教育业务的数字化转型实质就是通过教育业务信息化流程再造，实现“组织在线、业务在线、沟通在线、协同在线、服务在线”，让数据多跑路，让师生少跑路。例如，浙江大学构建了“三单一网一厅”的校务服务体系，厘清责任清单、审批清单、服务清单，通过“网上浙大”，创办校园办事大厅，让职工、师生、学校和社会公众轻松地办理各种事务。

2  结语

草木蔓发，春山可望。站在社会发展的新时点，教育装备肩负新的时代使命，承载新的发展内涵，呈现新的发展趋势。教育装备当以积极的姿态融入教育教学，成为教育变革的“先手棋”。