新技术支持下义务教育的学习环境与方式变革

互联网、大数据、人工智能等一系列新技术的发展与普及，不仅改变了人们的生产与生活方式，也正在逐步重塑教育教学的新生态。近二十年来，中小学校进行了多轮次的软硬件基础设施改造，逐步提升了学校的教育信息化应用水平。面向新时代，新技术与教育教学的深度融合面临新机遇，特别是让技术真正作用于学生学习方式转变，真正作用于课程教学的设计与实施，仍然有待实质性突破。这离不开教师与学生信息素养、数字素养与技能的进一步发展与提升。2018年，《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》指出，“坚持兴国必先强师，不断提升教师专业素质能力”。[1]同年，《教育信息化2.0行动计划》的颁布，标志着我国教育信息化进入2.0时代。[2]2019年，《中国教育现代化2035》指出推进教育现代化，进一步强调终身学习、因材施教、共建共享。[3]同年，中央政治局会议指出，“发挥网络教育和人工智能优势，创新教育和学习方式，加快发展面向每个人、适合每个人、更加开放灵活的教育体系，建设学习型社会”。[4]

2022年4月，《义务教育课程方案和课程标准(2022年版)》正式发布。新课程方案中进一步明确指出，“积极探索新技术背景下学习环境与方式的变革。发挥新技术的优势，探索线上线下深度融合，服务个性化学习”。新技术带来教育的新挑战，如何在新技术支持下改变学习环境，如何进一步基于新技术展开教与学方式变革，是当下义务教育阶段的重要发展方向，是教育现代化的必经之路。

一、 新技术与教育的关系

进入21世纪以来，社会、经济、文化、科技快速发展变化，未来变得充满不确定性与未知性。教育如何促成现在的学生适应未来的世界，是世界各国教育需要共同面对的时代挑战，也是义务教育阶段需要回应的时代命题。

(一) 新技术给教育带来的挑战

技术的发展一直在塑造着社会发展的方方面面。技术带来的不仅仅是资源、工具、平台的变化，更重要的是改变了人类的生产力与生产关系，潜移默化地影响着人们的思维方式。近二十年来，面向所有人的信息科技取得了长远的发展与广泛的应用。互联网成为了连接所有人的方式，移动互联网与智能设备让任何事情在任何地点随触即发，经济、政治、医疗、生活与娱乐等领域都受此影响，产生了新的形态。近五年来，人工智能的发展成为了人们关注的焦点，它在一些细分领域挑战着人类智能，并在各行各业里赋能产业发展。当AlphaGo战胜人类顶级棋手时，人们意识到： 学习了人类海量棋谱，并运用神经网络进行机器学习的人工智能，能够完胜人类。这种全新的方式，带给每个人深深的震撼。在某些领域，机器即使不依靠人的经验，也能够远超人类。由此，人们开始深思技术，我们正在步入智能时代，我们到底需要何种观念、能力与价值观，才能适应新时代的发展，构建新时代的文明。

新技术的诞生，促成了产业结构的重整，许多旧有的工作岗位正在被重新定义。大量银行职员被ATM机所取代，转而需要更复杂的金融产品人员；大量生产流水线上的工人被机械臂所取代，转而需要更多设计与开发自动化系统工程的人才；大量的客服被智能答疑助手所取代，转而需要处理更综合问题的调解人员……这些渐进性的系统变化还将逐步出现在法律、医疗、运输等行业之中。技术催生了对于新型人才的需求，不知不觉间，社会对于人才的定义产生了本质性变化。人工智能正在助力人类探索从未发现的领域，面向未来的人才需要解决过去所未曾解决的问题。大量的新兴学科诸如计算物理、计算化学、信息生物、城市规划、数据分析、智能伦理等正在崛起。在即将到来的人工智能时代里，只能从事简单重复工作的劳动者，将在这个时代面前举步维艰；而能够从事复杂而有创造性工作的专业劳动者，却能在智能时代的赋能下如鱼得水。我们无法穷举，也难以预测未来的行业交替，但我们可以面向未来，激发学生们的潜力，引导他们着眼未来，以创造者的方式面对未来的挑战。“什么知识更重要，以什么方式展开学习”成为了技术革新不断追问教育自身的核心命题。

(二) 教育是回应新技术挑战的核心

尽管全球化、数字化、智能化正在席卷世界，但是大量的课堂教学依旧停留在教师讲解、学生听课的单向传递模式之中。尽管新课程改革以来，义务教育阶段的学生们有了更多自主、合作、探究的时间与空间，但是他们仍然不太适应数字化学习环境带来的新变化，大量学习的场域脱离了互联网的支持与人工智能的赋能。学习者被困在了传统的模式之中，出现了越学习反而对世界越陌生的现象，出现了掌握了越多的知识却越不懂得解决问题的状况，出现了学习时间越长却越厌倦学习的情况。

在互联网等一系列技术的支持下，学习者几乎可以获取任何主题的资讯，并能够一定程度上与他人展开沟通与交流。新技术为学生提供了丰富的社会性学习空间。学习者可以探索自己感兴趣的话题，不断形成自主学习意识和自我发展能力。基于此，教育行业中出现了诸如“互联网+”“人工智能+”等一系列融合创新的新形态，涌现出了各类实践探索案例，诸如以项目式学习为主体的高科技高中，以全过程个性化反馈为理念的Altschool，以提升学生解决问题能力为特色的D·School，以线上沉浸授课为新模式的密涅瓦大学，以自适应学习系统支撑下的混龄教育为创新的可汗学院等。这些新技术支持下的课堂教学，正在拥抱新的学习形态。面对时代的挑战，重塑教育与学习本身变得尤为重要。OECD组织强调培养学生的核心素养，并将核心素养界定为“人在特定的情境中引出、运用社会心理资源，面对更复杂的需要的能力”[5]。学习者要逐步形成在不同情境中应对复杂的需求而能够灵活运用的知识与技能、过程与方法、情感态度价值观。素养导向下的课堂教学，强调学生学习过程中的结构化理解、问题进阶解决、思维迁移发展以及协作中的群体建构。基于此，教师可以选择适恰技术，构建开放性学习环境，将技术融入教学，促进学生核心素养的发展。不同的技术将以不同的方式促进学习，不同的技术将适合于不同的学习者。打破单向传递的教学方式，打破班级授课的空间场域，将知识学习和社会实践结合起来，把正式学习和非正式学习融为一体，采取灵活、多元和个性化的学习方式。学习者可以自由地选择学习时间与空间，自我定义学习的内容与进度，选择兴趣相同的学习同伴，充分地开展基于情境、问题导向的互动式、启发式、探究式、游戏化、体验式学习。

二、 新技术支持下的学习环境转变

在新技术支持下，中小学校构建了以学习者为中心，更加开放、更加个性化的学习环境。技术与教育的融合过程，不是一个孤立事件，也并非某个独立群体单方面努力所能完成的，其设计与实施过程不仅需要一系列软硬件的保障与支持，还需要系统性的体系建构，才能够形成整体学习环境的转型升级。中小学经历了教育信息化1.0的“三通两平台”建设时期，普及了信息化基础设施工程，并同步提升了教师的信息素养。紧接着，中小学进入了教育信息化2.0阶段，其特征表现为“以数据为基础，以体验为中心，以智能为导向”[6]。近几年来，随着从信息化到数字化的整体转变，义务教育阶段也正在步入教育数字化转型的新时期。教育数字化以数据资源为基础，以现代信息网络为载体，以数字技术融合教育全要素为方式，推动教育理念、教学要素、组织架构等全方位变革，从而实现学习环境的全方位赋能和革命性重塑。

笔者认为，对于义务教育阶段而言，技术改变中小学学习环境可以划分为三个主要阶段，分别是： 计算机辅助教学阶段；“互联网+教育”阶段；“人工智能+教育”阶段。其对于学习环境的改变，呈现出三个方面的转变特征，分别是： 从“以教为中心”到“以学为中心”的数字资源；从课堂技术应用到线上线下融合；从标准化到个性化学习服务。

(一) 从“以教为中心”到“以学为中心”的数字资源

在早期的计算机辅助教学阶段，中小学的资源建设往往集中在多媒体资源，特别是教师日常课堂教学中经常使用的幻灯片资源。虽然资源的丰富度已经日益增长，但是过往的资源建设主要以教师使用为主，并没有真正站在学习立场，以学生学习为主体进行资源的开发和设计。在一定程度上，这也是数字资源的使用基础和应用导向所决定的。在此之前，数字资源往往是教师使用的，并未常态化运用于学生学习。在新技术支持下，从教育者便利导向转向学习者使用，开发循序渐进、有机衔接的体系化学习资源。面向中小学生的学习，进一步加强开发专题学习资源、学科和跨学科主题学习资源、生成性学习资源等，全面建成类型丰富多元、可供学生学习交互的数字教材与数字资源体系，满足学生的多样化学习需求。

数字资源的建立应按照国家课程标准进行开发，形成与课程标准、教材内容匹配的学习资源架构与体系。在建设过程中，进一步加强数字资源择优和更新机制，根据资源应用效果与学生学习反馈，能够对课程资源进行动态更新和改进。教师可以对数字资源进行二次开发和设计，深化资源共建共享水平，发挥名校名师的示范引领作用，协同开发高质量教育资源。近些年来，随着国家智慧教育公共服务平台的建立，以及各省级云课堂、空中课堂的学习资源体系建立，我国已逐步具备新形态的数字资源体系。在此基础上，首先要进一步构建全学科、全学段、支持学生自主学习的资源平台，完善资源共建共享、共创共生机制；其次要形成多样的学习资源形态，利用数字教材、视频课程、虚拟现实、仿真实验等多种资源形式，使得每门学科、每门课程、每个单元都能够在学习平台上找到配套、体系化的学习资源。进而，应利用人工智能、大数据等新技术，立足课程标准建立学科知识图谱，收集基于学习资源的学后反馈数据，完善学习资源的推送与迭代机制，实现“以学为中心，因学而优化”的高质量数字资源新形态。

(二) 从课堂技术应用到线上线下融合

在课堂中，中小学教师不断深入信息技术与学科教学的融合，创新育人方式，无论是通过多媒体技术增加课堂教学的吸引力，还是运用幻灯片增强知识内容的可视化，抑或是采用互动白板增进课堂中的师生互动。随着互联网、移动互联网的发展，以及新冠疫情等诸多突发情况的影响，我国中小学校多次开展大规模“停课不停学”，普遍开展过多次大范围线上教学。这在一定程度上是应急之举，但也进一步提升了师生的数字素养，促进了线上教学的逐步普及与共识建立，加速了中小学推进线上线下融合的学习环境。线上教学既可以是同步实时的，也可以是异步非实时的。线上教学在时空上拥有更具自主性的特性，同步与异步的方式为学习者提供了更为广阔的学习灵活度。与此同时，线上教学可采取嵌入式、伴随式评价，有助于及时反馈学生学习情况，便于更加多样有效地展开师生互动。

教育要面向每个人、适合每个人，就离不开线上线下的融合。线下教学凸显教学临场感、面对面交流、社会化育人空间的优势；而线上教学的优势在于时空扩展、互联互通、资源丰富、路径多样、评价伴随。尽管几轮教育信息化建设取得了重要突破，我国中小学(含教学点)互联网接入率已接近100%，98.35%的中小学已拥有多媒体教室。但是，绝大多数中小学的学校网络环境尚不能支持所有学生便利、便捷、同时并发地接入互联网。直面这一事实和状况是下一步发展的重要环节。学校及教育体系还需要进一步统筹协调多方力量，加强教育新基建，全面提升校园网络带宽，使得中小学生在校园里能随时随地展开线上线下融合学习。中小学校应鼓励与引导学生自带或配备用于学习的智能设备，逐步实现全体师生人手一台智能终端的新常态。总之，线上线下融合的学习环境，是指在互联网、大数据、人工智能等技术日益增长下，教师充分运用线上线下的教学资源、教学工具和教学平台，发挥线上线下融合所带来的互联互通、开放灵活、智能个性的优势，在教学过程中凸显拓展时空、重组教学内容、重构教学流程以及促进人机协同过程中的数据诊断等特征，构建更加公平、更加开放、更加灵活的教学。

(三) 从标准化到个性化学习服务

各类信息平台往往是从标准化建设和配置开始，普及基础功能和应用。在创设校园内外的智慧学习环境中，不断优化学习环境的个性化属性。学习工具从通用性、标准化转向专业性、学科性和针对性。义务教育课程方案明确提出，“深化教学改革，落实因材施教”。因材施教是学校教育一直在追寻的理想状态，但是受到规模化效益的限制，学生的个性化需求无法得到及时的关注和满足。基于学生学习数据的分析是实现大规模个性化教育的必经之路。[7]要充分发挥网络数据无感留痕的优势，通过分析学习过程自动生成的数据，及时地评价学生的学习效果。基于大数据的采集、挖掘、分析和反馈，可以实现对个体成长的追踪和分析，进而全面、准确、及时地实现教学设计的动态调整与迭代改进，促进学生全面发展与个性发展的统一。

通过基于智慧教育平台、学生数字画像和课程知识图谱，使每个学生都可以根据自己的学习认知风格，采取灵活、多样、个性化的学习方式，并将知识学习和科学实践、社会实践结合起来。学习者可以自由地选择学习时间与空间，自定学习内容与进度，选择兴趣相同或优势互补的学习同伴，在学习中碰撞出更多可能性。要利用人工智能和大数据技术，采集全样本、全过程、多模态的教育数据，注重过程评价、综合评价和增值评价，改变传统评价过于强调甄别与选拔的现状，使评价、提升、改进融为一体。记录学生成长数据、学校运行数据和教育资源配置情况，汇聚形成区域教育大数据，以此支持对个体成长的纵向追踪和课程学分互认，建构学生的学业和身心成长轨迹，促进学生的全面成长。[8]通过学生学习和教师教学的大数据分析，描述学生成长的动态过程，帮助他们持续不断地提升自我。[9]与此同时，要注重综合评价，完善学生学习模型，建立个人成长档案，洞察学生的认知特征和优势潜能，提供可视化的“学习体检表”。要从学生视角出发，为每位学习者配置个人学习空间，使学生可以根据个人学习需要与学习风格选择学习内容，形成个性化学习服务路径。

三、 新技术支持下的教学方式变革

技术与教育的融合，其最终落脚点在课程与教学上。最新颁布的《义务教育课程方案(2022版)》明确指出，“发挥新技术的优势，变革育人方式。在素养导向的教学中，凸出引导学生明确目标、自主规划与自我监控，提高自主、合作和探究学习能力，形成良好的思维习惯。”因此，技术在教学中的应用要转变新理念。技术并非只能用于辅助教师教学，也并非局限于简单的叠加式工具组合或标准化平台的支撑。在新技术支持下，立足改变教学方式，实现多维度的情境构建、互动性的探究方式、个性化的测试跟踪。从而，真正实现新技术支持下的素养导向教学。

(一) 多维度的情境构建，促进真实情境的深度学习

数字资源不仅仅是为了吸引学生学习注意力的多媒体片段，也不仅仅是一个用于导入的多媒体素材，它能够成为一种用于构建真实情境，帮助学生在其中面对问题、分析问题、解决问题的学习场域。学习素材的选择逻辑反映了教学设计的价值取向。教师应选择对学生核心素养发展有效的教学内容和学习资源，其选取和组织逻辑应该体现出引导学生将学习内容从碎片化到结构化、从抽象概括到情境沉浸。由此可见，从构建真实情境的视角出发，选择适当的学习资源，对促进学生深度学习的发生至关重要。

在有限的课堂时间内，教师要注重文字、图片、视频、数据集、虚拟实验等资源对于构建真实情境的契合度，支持学生在真实情境中展开深度探究与学习。不同资源类型对于构建真实情境的作用有所不同： 文字侧重真实情境的描述性与解释性;图像凸显可视化和具象性;视频注重真实性和过程性;数据集凸出结构化和客观性;虚拟实验关注模拟性和互动性。根据真实情境选择针对性的资源类型进行构建，为学生构建富有启发性的学习材料，让学生深入多维度的情境之中，增强他们发现问题、分析问题、解决问题的能力。

(二) 互动性的探究方式，构建素养为本的单元设计

素养导向下的教学不能局限于单节课的设计，而应站在单元的视角进行整体规划。[10]因此，学生运用技术整合方式展开的学习任务，也不应停留于碎片化的小技术结合小任务，而是以单元为单位进行技术应用的整体设计。智能终端为学生提供记录、搜索、分享、协作、创造的技术整合方式，在教学过程中培养学生自我建构、小组合作、勇于创新的科学求知精神与广泛的人文关怀视野。在挑战性学习任务中，促进支持信息查询类工具、支持认知加工类工具、支持协同学习类工具等多类别工具的整合应用。

单元设计过程中融合互动性探究方式，需要思考四个方面： 第一，明确学习目标，促进学生有意义的认知活动。这需要教师根据学习目标更有针对性地选择认知加工工具，使课堂活动或课堂任务具有更加鲜明的目标指向性。第二，减少认知负荷。虽然真实情境中的问题解决，非常类似于专业化、学科化的业务实践解决过程。但是，认知加工过程不宜过于琐碎，缺失焦点。因此，在学习的过程中，要采取技术手段，保留与凸显关键要素，为学生搭建认知脚手架。第三，使真实实践的部分内隐要素外显化。否则，学生容易迷失与无所适从。运用技术方式外显化部分要素，有助于学生观察、分析与讨论。第四，认知加工的进程要有一定的发展顺序设计。运用技术设计学生认知加工的过程要结合学生的先验知识、经验以及能力，循序渐进、螺旋式地引导学生使用不同的认知发展工具。让学生们选择适合的技术整合方式，进一步激发学习动机，形成更丰富的学习互动体验过程，达成素养导向下的单元学习目标。

(三) 个性化的测试跟踪，实现问题解决的进阶测试

《义务教育课程方案(2022版)》指出，“要推进考试评价与新技术的深度融合”。评价的主要路径包括纸笔考试、表现性评价、基于新技术融合的过程评价。应充分运用学习平台，加强学习平台对学习过程中的数据收集、数据分析、数据诊断与数据反馈，改进结果评价、强化过程评价、探索增值评价、健全综合评价。融合新技术的评价，一方面，有助于教师从一次性的教学流程设计转向个性化的教学动态调整。教师通过对学生即时的学习数据收集与反馈，能够在课堂中快速调整教学活动组织，并对学生进行针对性的个性化教学反馈。另一方面，基于知识图谱、自适应、人工智能等新技术的进一步支持，有助于实现大规模个性化教育，进一步把握每一位学生的核心素养水平，更准确地掌握学生学习情况，分析学生学习路径，推送个性化学习资源，促进每一位学生展开不同的进阶学习。在运用技术展开学习评价的过程中，也要格外注重数据安全与数据隐私，避免用过于简单的方式给学生们“贴标签”，也不能一味的注重数据表面的变化，而忽视了学生的学习情感、元认知等更深层次的变化。基于新技术的评价，能够把握更多学生学习的数据与证据，更加全面且多维度地了解学生学习动态，兼顾过程性与结果性评价。

总之，从发展关系来看，新技术给教育带来了挑战也带来了机遇。教育是面向新技术新时代的重要选择和决定性道路。在义务教育阶段，每一次技术革新都将进一步地改变学习环境，要求中小学校形成与时俱进，融入社会发展的现代化学习环境。归根结底，新技术将进一步赋能教师教学与学生学习，但这有赖于技术融合素养导向下的教学设计，才能让技术真正改变育人方式，真正深化教学改革。