新技術支持下義務教育的學習環境與方式變革

互聯網、大數據、人工智能等一系列新技術的發展與普及，不僅改變了人們的生產與生活方式，也正在逐步重塑教育教學的新生態。近二十年來，中小學校進行了多輪次的軟硬件基礎設施改造，逐步提升了學校的教育信息化應用水平。面向新時代，新技術與教育教學的深度融合面臨新機遇，特別是讓技術真正作用于學生學習方式轉變，真正作用于課程教學的設計與實施，仍然有待實質性突破。這離不開教師與學生信息素養、數字素養與技能的進一步發展與提升。2018年，《關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見》指出，“堅持興國必先強師，不斷提升教師專業素質能力”。[1]同年，《教育信息化2.0行動計劃》的頒布，標志著我國教育信息化進入2.0時代。[2]2019年，《中國教育現代化2035》指出推進教育現代化，進一步強調終身學習、因材施教、共建共享。[3]同年，中央政治局會議指出，“發揮網絡教育和人工智能優勢，創新教育和學習方式，加快發展面向每個人、適合每個人、更加開放靈活的教育體系，建設學習型社會”。[4]

2022年4月，《義務教育課程方案和課程標準(2022年版)》正式發布。新課程方案中進一步明確指出，“積極探索新技術背景下學習環境與方式的變革。發揮新技術的優勢，探索線上線下深度融合，服務個性化學習”。新技術帶來教育的新挑戰，如何在新技術支持下改變學習環境，如何進一步基于新技術展開教與學方式變革，是當下義務教育階段的重要發展方向，是教育現代化的必經之路。

一、 新技術與教育的關系

進入21世紀以來，社會、經濟、文化、科技快速發展變化，未來變得充滿不確定性與未知性。教育如何促成現在的學生適應未來的世界，是世界各國教育需要共同面對的時代挑戰，也是義務教育階段需要回應的時代命題。

(一) 新技術給教育帶來的挑戰

技術的發展一直在塑造著社會發展的方方面面。技術帶來的不僅僅是資源、工具、平臺的變化，更重要的是改變了人類的生產力與生產關系，潛移默化地影響著人們的思維方式。近二十年來，面向所有人的信息科技取得了長遠的發展與廣泛的應用?；ヂ摼W成為了連接所有人的方式，移動互聯網與智能設備讓任何事情在任何地點隨觸即發，經濟、政治、醫療、生活與娛樂等領域都受此影響，產生了新的形態。近五年來，人工智能的發展成為了人們關注的焦點，它在一些細分領域挑戰著人類智能，并在各行各業里賦能產業發展。當AlphaGo戰勝人類頂級棋手時，人們意識到： 學習了人類海量棋譜，并運用神經網絡進行機器學習的人工智能，能夠完勝人類。這種全新的方式，帶給每個人深深的震撼。在某些領域，機器即使不依靠人的經驗，也能夠遠超人類。由此，人們開始深思技術，我們正在步入智能時代，我們到底需要何種觀念、能力與價值觀，才能適應新時代的發展，構建新時代的文明。

新技術的誕生，促成了產業結構的重整，許多舊有的工作崗位正在被重新定義。大量銀行職員被ATM機所取代，轉而需要更復雜的金融產品人員；大量生產流水線上的工人被機械臂所取代，轉而需要更多設計與開發自動化系統工程的人才；大量的客服被智能答疑助手所取代，轉而需要處理更綜合問題的調解人員……這些漸進性的系統變化還將逐步出現在法律、醫療、運輸等行業之中。技術催生了對于新型人才的需求，不知不覺間，社會對于人才的定義產生了本質性變化。人工智能正在助力人類探索從未發現的領域，面向未來的人才需要解決過去所未曾解決的問題。大量的新興學科諸如計算物理、計算化學、信息生物、城市規劃、數據分析、智能倫理等正在崛起。在即將到來的人工智能時代里，只能從事簡單重復工作的勞動者，將在這個時代面前舉步維艱；而能夠從事復雜而有創造性工作的專業勞動者，卻能在智能時代的賦能下如魚得水。我們無法窮舉，也難以預測未來的行業交替，但我們可以面向未來，激發學生們的潛力，引導他們著眼未來，以創造者的方式面對未來的挑戰?！笆裁粗R更重要，以什么方式展開學習”成為了技術革新不斷追問教育自身的核心命題。

(二) 教育是回應新技術挑戰的核心

盡管全球化、數字化、智能化正在席卷世界，但是大量的課堂教學依舊停留在教師講解、學生聽課的單向傳遞模式之中。盡管新課程改革以來，義務教育階段的學生們有了更多自主、合作、探究的時間與空間，但是他們仍然不太適應數字化學習環境帶來的新變化，大量學習的場域脫離了互聯網的支持與人工智能的賦能。學習者被困在了傳統的模式之中，出現了越學習反而對世界越陌生的現象，出現了掌握了越多的知識卻越不懂得解決問題的狀況，出現了學習時間越長卻越厭倦學習的情況。

在互聯網等一系列技術的支持下，學習者幾乎可以獲取任何主題的資訊，并能夠一定程度上與他人展開溝通與交流。新技術為學生提供了豐富的社會性學習空間。學習者可以探索自己感興趣的話題，不斷形成自主學習意識和自我發展能力?；诖?，教育行業中出現了諸如“互聯網+”“人工智能+”等一系列融合創新的新形態，涌現出了各類實踐探索案例，諸如以項目式學習為主體的高科技高中，以全過程個性化反饋為理念的Altschool，以提升學生解決問題能力為特色的D·School，以線上沉浸授課為新模式的密涅瓦大學，以自適應學習系統支撐下的混齡教育為創新的可汗學院等。這些新技術支持下的課堂教學，正在擁抱新的學習形態。面對時代的挑戰，重塑教育與學習本身變得尤為重要。OECD組織強調培養學生的核心素養，并將核心素養界定為“人在特定的情境中引出、運用社會心理資源，面對更復雜的需要的能力”[5]。學習者要逐步形成在不同情境中應對復雜的需求而能夠靈活運用的知識與技能、過程與方法、情感態度價值觀。素養導向下的課堂教學，強調學生學習過程中的結構化理解、問題進階解決、思維遷移發展以及協作中的群體建構?；诖?，教師可以選擇適恰技術，構建開放性學習環境，將技術融入教學，促進學生核心素養的發展。不同的技術將以不同的方式促進學習，不同的技術將適合于不同的學習者。打破單向傳遞的教學方式，打破班級授課的空間場域，將知識學習和社會實踐結合起來，把正式學習和非正式學習融為一體，采取靈活、多元和個性化的學習方式。學習者可以自由地選擇學習時間與空間，自我定義學習的內容與進度，選擇興趣相同的學習同伴，充分地開展基于情境、問題導向的互動式、啟發式、探究式、游戲化、體驗式學習。

二、 新技術支持下的學習環境轉變

在新技術支持下，中小學校構建了以學習者為中心，更加開放、更加個性化的學習環境。技術與教育的融合過程，不是一個孤立事件，也并非某個獨立群體單方面努力所能完成的，其設計與實施過程不僅需要一系列軟硬件的保障與支持，還需要系統性的體系建構，才能夠形成整體學習環境的轉型升級。中小學經歷了教育信息化1.0的“三通兩平臺”建設時期，普及了信息化基礎設施工程，并同步提升了教師的信息素養。緊接著，中小學進入了教育信息化2.0階段，其特征表現為“以數據為基礎，以體驗為中心，以智能為導向”[6]。近幾年來，隨著從信息化到數字化的整體轉變，義務教育階段也正在步入教育數字化轉型的新時期。教育數字化以數據資源為基礎，以現代信息網絡為載體，以數字技術融合教育全要素為方式，推動教育理念、教學要素、組織架構等全方位變革，從而實現學習環境的全方位賦能和革命性重塑。

筆者認為，對于義務教育階段而言，技術改變中小學學習環境可以劃分為三個主要階段，分別是： 計算機輔助教學階段；“互聯網+教育”階段；“人工智能+教育”階段。其對于學習環境的改變，呈現出三個方面的轉變特征，分別是： 從“以教為中心”到“以學為中心”的數字資源；從課堂技術應用到線上線下融合；從標準化到個性化學習服務。

(一) 從“以教為中心”到“以學為中心”的數字資源

在早期的計算機輔助教學階段，中小學的資源建設往往集中在多媒體資源，特別是教師日常課堂教學中經常使用的幻燈片資源。雖然資源的豐富度已經日益增長，但是過往的資源建設主要以教師使用為主，并沒有真正站在學習立場，以學生學習為主體進行資源的開發和設計。在一定程度上，這也是數字資源的使用基礎和應用導向所決定的。在此之前，數字資源往往是教師使用的，并未常態化運用于學生學習。在新技術支持下，從教育者便利導向轉向學習者使用，開發循序漸進、有機銜接的體系化學習資源。面向中小學生的學習，進一步加強開發專題學習資源、學科和跨學科主題學習資源、生成性學習資源等，全面建成類型豐富多元、可供學生學習交互的數字教材與數字資源體系，滿足學生的多樣化學習需求。

數字資源的建立應按照國家課程標準進行開發，形成與課程標準、教材內容匹配的學習資源架構與體系。在建設過程中，進一步加強數字資源擇優和更新機制，根據資源應用效果與學生學習反饋，能夠對課程資源進行動態更新和改進。教師可以對數字資源進行二次開發和設計，深化資源共建共享水平，發揮名校名師的示范引領作用，協同開發高質量教育資源。近些年來，隨著國家智慧教育公共服務平臺的建立，以及各省級云課堂、空中課堂的學習資源體系建立，我國已逐步具備新形態的數字資源體系。在此基礎上，首先要進一步構建全學科、全學段、支持學生自主學習的資源平臺，完善資源共建共享、共創共生機制；其次要形成多樣的學習資源形態，利用數字教材、視頻課程、虛擬現實、仿真實驗等多種資源形式，使得每門學科、每門課程、每個單元都能夠在學習平臺上找到配套、體系化的學習資源。進而，應利用人工智能、大數據等新技術，立足課程標準建立學科知識圖譜，收集基于學習資源的學后反饋數據，完善學習資源的推送與迭代機制，實現“以學為中心，因學而優化”的高質量數字資源新形態。

(二) 從課堂技術應用到線上線下融合

在課堂中，中小學教師不斷深入信息技術與學科教學的融合，創新育人方式，無論是通過多媒體技術增加課堂教學的吸引力，還是運用幻燈片增強知識內容的可視化，抑或是采用互動白板增進課堂中的師生互動。隨著互聯網、移動互聯網的發展，以及新冠疫情等諸多突發情況的影響，我國中小學校多次開展大規?！巴Ｕn不停學”，普遍開展過多次大范圍線上教學。這在一定程度上是應急之舉，但也進一步提升了師生的數字素養，促進了線上教學的逐步普及與共識建立，加速了中小學推進線上線下融合的學習環境。線上教學既可以是同步實時的，也可以是異步非實時的。線上教學在時空上擁有更具自主性的特性，同步與異步的方式為學習者提供了更為廣闊的學習靈活度。與此同時，線上教學可采取嵌入式、伴隨式評價，有助于及時反饋學生學習情況，便于更加多樣有效地展開師生互動。

教育要面向每個人、適合每個人，就離不開線上線下的融合。線下教學凸顯教學臨場感、面對面交流、社會化育人空間的優勢；而線上教學的優勢在于時空擴展、互聯互通、資源豐富、路徑多樣、評價伴隨。盡管幾輪教育信息化建設取得了重要突破，我國中小學(含教學點)互聯網接入率已接近100%，98.35%的中小學已擁有多媒體教室。但是，絕大多數中小學的學校網絡環境尚不能支持所有學生便利、便捷、同時并發地接入互聯網。直面這一事實和狀況是下一步發展的重要環節。學校及教育體系還需要進一步統籌協調多方力量，加強教育新基建，全面提升校園網絡帶寬，使得中小學生在校園里能隨時隨地展開線上線下融合學習。中小學校應鼓勵與引導學生自帶或配備用于學習的智能設備，逐步實現全體師生人手一臺智能終端的新常態?？傊?，線上線下融合的學習環境，是指在互聯網、大數據、人工智能等技術日益增長下，教師充分運用線上線下的教學資源、教學工具和教學平臺，發揮線上線下融合所帶來的互聯互通、開放靈活、智能個性的優勢，在教學過程中凸顯拓展時空、重組教學內容、重構教學流程以及促進人機協同過程中的數據診斷等特征，構建更加公平、更加開放、更加靈活的教學。

(三) 從標準化到個性化學習服務

各類信息平臺往往是從標準化建設和配置開始，普及基礎功能和應用。在創設校園內外的智慧學習環境中，不斷優化學習環境的個性化屬性。學習工具從通用性、標準化轉向專業性、學科性和針對性。義務教育課程方案明確提出，“深化教學改革，落實因材施教”。因材施教是學校教育一直在追尋的理想狀態，但是受到規?；б娴南拗?，學生的個性化需求無法得到及時的關注和滿足?；趯W生學習數據的分析是實現大規模個性化教育的必經之路。[7]要充分發揮網絡數據無感留痕的優勢，通過分析學習過程自動生成的數據，及時地評價學生的學習效果?；诖髷祿牟杉?、挖掘、分析和反饋，可以實現對個體成長的追蹤和分析，進而全面、準確、及時地實現教學設計的動態調整與迭代改進，促進學生全面發展與個性發展的統一。

通過基于智慧教育平臺、學生數字畫像和課程知識圖譜，使每個學生都可以根據自己的學習認知風格，采取靈活、多樣、個性化的學習方式，并將知識學習和科學實踐、社會實踐結合起來。學習者可以自由地選擇學習時間與空間，自定學習內容與進度，選擇興趣相同或優勢互補的學習同伴，在學習中碰撞出更多可能性。要利用人工智能和大數據技術，采集全樣本、全過程、多模態的教育數據，注重過程評價、綜合評價和增值評價，改變傳統評價過于強調甄別與選拔的現狀，使評價、提升、改進融為一體。記錄學生成長數據、學校運行數據和教育資源配置情況，匯聚形成區域教育大數據，以此支持對個體成長的縱向追蹤和課程學分互認，建構學生的學業和身心成長軌跡，促進學生的全面成長。[8]通過學生學習和教師教學的大數據分析，描述學生成長的動態過程，幫助他們持續不斷地提升自我。[9]與此同時，要注重綜合評價，完善學生學習模型，建立個人成長檔案，洞察學生的認知特征和優勢潛能，提供可視化的“學習體檢表”。要從學生視角出發，為每位學習者配置個人學習空間，使學生可以根據個人學習需要與學習風格選擇學習內容，形成個性化學習服務路徑。

三、 新技術支持下的教學方式變革

技術與教育的融合，其最終落腳點在課程與教學上。最新頒布的《義務教育課程方案(2022版)》明確指出，“發揮新技術的優勢，變革育人方式。在素養導向的教學中，凸出引導學生明確目標、自主規劃與自我監控，提高自主、合作和探究學習能力，形成良好的思維習慣?！币虼?，技術在教學中的應用要轉變新理念。技術并非只能用于輔助教師教學，也并非局限于簡單的疊加式工具組合或標準化平臺的支撐。在新技術支持下，立足改變教學方式，實現多維度的情境構建、互動性的探究方式、個性化的測試跟蹤。從而，真正實現新技術支持下的素養導向教學。

(一) 多維度的情境構建，促進真實情境的深度學習

數字資源不僅僅是為了吸引學生學習注意力的多媒體片段，也不僅僅是一個用于導入的多媒體素材，它能夠成為一種用于構建真實情境，幫助學生在其中面對問題、分析問題、解決問題的學習場域。學習素材的選擇邏輯反映了教學設計的價值取向。教師應選擇對學生核心素養發展有效的教學內容和學習資源，其選取和組織邏輯應該體現出引導學生將學習內容從碎片化到結構化、從抽象概括到情境沉浸。由此可見，從構建真實情境的視角出發，選擇適當的學習資源，對促進學生深度學習的發生至關重要。

在有限的課堂時間內，教師要注重文字、圖片、視頻、數據集、虛擬實驗等資源對于構建真實情境的契合度，支持學生在真實情境中展開深度探究與學習。不同資源類型對于構建真實情境的作用有所不同： 文字側重真實情境的描述性與解釋性;圖像凸顯可視化和具象性;視頻注重真實性和過程性;數據集凸出結構化和客觀性;虛擬實驗關注模擬性和互動性。根據真實情境選擇針對性的資源類型進行構建，為學生構建富有啟發性的學習材料，讓學生深入多維度的情境之中，增強他們發現問題、分析問題、解決問題的能力。

(二) 互動性的探究方式，構建素養為本的單元設計

素養導向下的教學不能局限于單節課的設計，而應站在單元的視角進行整體規劃。[10]因此，學生運用技術整合方式展開的學習任務，也不應停留于碎片化的小技術結合小任務，而是以單元為單位進行技術應用的整體設計。智能終端為學生提供記錄、搜索、分享、協作、創造的技術整合方式，在教學過程中培養學生自我建構、小組合作、勇于創新的科學求知精神與廣泛的人文關懷視野。在挑戰性學習任務中，促進支持信息查詢類工具、支持認知加工類工具、支持協同學習類工具等多類別工具的整合應用。

單元設計過程中融合互動性探究方式，需要思考四個方面： 第一，明確學習目標，促進學生有意義的認知活動。這需要教師根據學習目標更有針對性地選擇認知加工工具，使課堂活動或課堂任務具有更加鮮明的目標指向性。第二，減少認知負荷。雖然真實情境中的問題解決，非常類似于專業化、學科化的業務實踐解決過程。但是，認知加工過程不宜過于瑣碎，缺失焦點。因此，在學習的過程中，要采取技術手段，保留與凸顯關鍵要素，為學生搭建認知腳手架。第三，使真實實踐的部分內隱要素外顯化。否則，學生容易迷失與無所適從。運用技術方式外顯化部分要素，有助于學生觀察、分析與討論。第四，認知加工的進程要有一定的發展順序設計。運用技術設計學生認知加工的過程要結合學生的先驗知識、經驗以及能力，循序漸進、螺旋式地引導學生使用不同的認知發展工具。讓學生們選擇適合的技術整合方式，進一步激發學習動機，形成更豐富的學習互動體驗過程，達成素養導向下的單元學習目標。

(三) 個性化的測試跟蹤，實現問題解決的進階測試

《義務教育課程方案(2022版)》指出，“要推進考試評價與新技術的深度融合”。評價的主要路徑包括紙筆考試、表現性評價、基于新技術融合的過程評價。應充分運用學習平臺，加強學習平臺對學習過程中的數據收集、數據分析、數據診斷與數據反饋，改進結果評價、強化過程評價、探索增值評價、健全綜合評價。融合新技術的評價，一方面，有助于教師從一次性的教學流程設計轉向個性化的教學動態調整。教師通過對學生即時的學習數據收集與反饋，能夠在課堂中快速調整教學活動組織，并對學生進行針對性的個性化教學反饋。另一方面，基于知識圖譜、自適應、人工智能等新技術的進一步支持，有助于實現大規模個性化教育，進一步把握每一位學生的核心素養水平，更準確地掌握學生學習情況，分析學生學習路徑，推送個性化學習資源，促進每一位學生展開不同的進階學習。在運用技術展開學習評價的過程中，也要格外注重數據安全與數據隱私，避免用過于簡單的方式給學生們“貼標簽”，也不能一味的注重數據表面的變化，而忽視了學生的學習情感、元認知等更深層次的變化?；谛录夹g的評價，能夠把握更多學生學習的數據與證據，更加全面且多維度地了解學生學習動態，兼顧過程性與結果性評價。

總之，從發展關系來看，新技術給教育帶來了挑戰也帶來了機遇。教育是面向新技術新時代的重要選擇和決定性道路。在義務教育階段，每一次技術革新都將進一步地改變學習環境，要求中小學校形成與時俱進，融入社會發展的現代化學習環境。歸根結底，新技術將進一步賦能教師教學與學生學習，但這有賴于技術融合素養導向下的教學設計，才能讓技術真正改變育人方式，真正深化教學改革。