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《EDUCAUSE 2020地平线报告》解读:信息化加速教学创新
2020-05-20 15:40  

由来自全球54位专家共同撰写的《2020年地平线报告(教与学版)》在3月正式发布。报告分析了社会、技术、经济、高等教育、政治对高等教育教学可能产生影响的15个趋势,介绍了自适应学习技术,人工智能/机器学习,学生成功分析,教学设计、学习工程和用户体验设计提升,开放教育资源,扩展现实这6大应用于教学的新技术、新实践,描绘了增长、约束、崩溃和转型四种高校未来可能的发展场景,分享了9位专家从不同国家、不同层次高校,及企业视角的观点。   

此次地平线报告将宏观战略趋势分析与技术教学应用典型案例举证相结合,为我们展现了全球高等教育教学信息化发展的趋势。因为国内已有文章按报告框架做了详细介绍,所以笔者拟从高校教学信息化战略目标(信息化要解决教学的什么问题)、战略重点(教学信息化建什么)、组织变革(信息化推动下高校变革方向)、所带来启示四个维度,结合我国高等教育教学发展的现实需要,对报告进行介绍、分析和解读,以期对我国高等教育教学信息化发展有所启示。   

一、战略目标:以信息化帮助高校应对人才培养面临的巨大挑战

高校师生不是存在于真空之中,大学也早非“象牙塔”,高校人才培养必需要应对社会、政治、经济、文化、技术发展所带来的挑战。帮助高校更好应对人才培养面临的挑战,服务于高校人才培养使命的实现,是教学信息化的战略使命所在,这也是报告为何会从社会、技术、经济、高等教育、政治等宏大视角分析可能影响教学信息化发展趋势的原因。   

报告指出的社会趋势包括:幸福感与心理健康、人口变化以及公平与公正实践;技术趋势包括:人工智能技术应用、下一代数字学习环境、分析与隐私问题;经济趋势包括:高等教育成本、未来工作与技能、气候变化;高等教育趋势包括:学生数量变化、替代性教育路径、在线教育;政治趋势包括:减少高等教育经费、高等教育价值、政治分化。这15种趋势相互影响,向全球高等教育教学提出了新的挑战,也为教学信息化的发展明确了战略目标。   

1. 信息化如何促进大学生心理健康发展与幸福感提升

报告指出,越来越多的大学生患有焦虑、抑郁及其他心理问题。缺乏幸福感,心理问题频发,成为导致大学生学业失败、社交困难的主因之一。高校师生员工需要频繁地与寻求幸福感和心理健康帮助的学生打交道,高校面对面的心理咨询已超负荷运转,无法满足大学生日益增长的心理咨询需求。新西兰、澳大利亚的高校开始使用Ripple应用程序,关注学生感受及饮食和睡眠方式。如何用新技术开展“幸福感和心理健康计划”,以信息化帮助更多大学生提升幸福感,解决心理问题,正成为世界高等教育教学信息化发展的重点。   

2. 信息化如何帮助高校和学生减轻经济压力

报告指出,随着美国、埃及、德国、法国等国家私立教育的增长,学生学费不断上涨,学生债务危机扩大。全球生育率的下降使高校面临生源危机,学费收入减少,如美国高校入学人数连续八年持续降低。与此同时,美国等国家对高等教育的公共财政支持不断减少,高校财政压力日渐增大。所以如何以更为经济的方式提供教育,提升教育的成本效益,成为高校与学生都非常关心的问题。报告认为高校需要通过新的业务或融资模式寻求突破,如美国社区大学、公立高校与 EdX、Coursera等在线教育供应商合作,提供低成本的硕士学位课程。通过在线教育与跨组织合作以降低学生教育成本,正成为不少高校采用的方式。   

3. 信息化如何帮助高校满足多元化学生群体的复杂学习需求

为增加生源,面向全球、面向社会招生,成为不少高校保持其生存发展的重要举措。与此同时,随着全球经济压力的日益增大,企业对劳动者终身学习和技能更新的需求增加,部分学习者进入高校的目的不再是学历,而是提升技能以更好就业。这就使得当前大学生家庭背景、文化背景、年龄结构开始多元化。学生对半工半学、终身学习、弹性化学习的需求日渐增加,也希望学校能提供学历证书、专业证书等更加多样的认证方式。   

教职工决定课程结构、教学方法及为学生提供教育服务的方式。单一文化或种族背景的教职员工群体为多元背景的学生群体提供教育服务,就有可能产生教育不公平。报告提到2019年4月,皮尤研究中心发现美国高校学生的黑人比例是教职工中黑人比例的两倍,拉美裔学生比例是拉美籍教职工的四倍,由此让哈佛大学的招生政策因种族歧视而陷入争议。   

面对上述挑战,高校如何公平满足各群体的多元化教育诉求,如何让更多学生获得成功,成为高校面临的主要难题。信息化在帮助高校应对上述挑战中,再次发挥出其独特价值。不少高校通过扩展在线教育,为非传统学生群体提供弹性化学习方式。推进开放教育资源的发展与应用,让师生能获得来自不同文化、国家、高校的课程资源。推进人工智能、自适应学习技术等教学应用,为学生的个性化学习提供支撑。利用区块链技术支撑联盟组织的深度合作,支持弹性学分、数字徽章、微证书的跨组织互认和转移。以信息化公平满足不同学生群体的复杂学习需求,正成为当前高校教学信息化的新使命。   

4. 信息化如何让高校因气候等不可抗因素实现停课不停学

报告指出随着气候变化的影响,极端条件下学生和教师不愿意到实体校园授课和学习,全球极端天气事件会影响学生的幸福感和学业成就。每年全球因气候或其他不可抗拒因素而导致实体学校停课的事件不少。2019年2月,雪暴席卷加拿大等地,大批中小学校宣布停课。加州大学伯克利分校有时因大面积停电,被迫减少教学时间。此次新型冠状病毒肺炎肆掠全球,导致全球史无前例的大面积的实体学校长时间停课。   

随着全球生态环境的恶化,承载人类知识文明传承的高等教育如何具备可持续运转能力,如何最大程度降低其影响,成为高校不得不优先考虑的战略议题。面对这一难题,越来越多的高校将在线教学作为保持教育可持续运转的主要模式。虽然此次疫情在线教学中,很多人质疑其效果,但我们必须要清醒地认识到,如果没有高校近三十年在线教学的发展,那势必让我们遭遇史上规模最大、历时最长的一次学校教育停摆。所以在线教学与面对面教学不是谁替代谁,或谁比谁好的问题,而是已然成为现代教育组织生存发展所必须具备的能力,是其必须为师学生提供的一种可供选择的教与学方式。   

二、战略重点:高校教学信息化发展路径

面对人才培养的诸多挑战,不少高校积极开展以信息化助推教学创新发展的实践探索。报告所描述的对未来高等教育教与学产生影响的三大技术发展趋势,以及高校教学应用的六大新技术、新实践,既有新兴技术的应用,也有专门的学习技术与数字化教育产品,更有在信息技术与教学深度融合中而产生的新的教学实践与学习实践方式。   

1. 人工智能/机器学习与扩展现实的教学应用是主要增长点

虽然教学信息化发展不能片面追求新技术,但我们不能忽视人工智能、扩展现实等新技术为解决教育问题或者改进教育解决方案提供了更多可能性。人工智能与扩展现实正成为与教育契合度高,并有可能推动高校教学变革的重要动力。   

人工智能是泛在意义上的机器学习,人工智能的迅速发展将深刻改变人类社会生活,改变世界。不少国家把发展人工智能作为提升国家竞争力、维护国家安全的重大战略。报告指出,人工智能开始被越来越多地用于高校教学中。如美国西北大学将自动聊天机器人整合入在线教学系统,回答师生提问。宾夕法尼亚州立大学利用机器学习算法预测学生成绩,识别潜在学习困难学生,定制自适应学习路径。人工智能的教学应用已内嵌入学习管理系统、学生信息系统、办公系统、图书馆和招生服务等数字化教学应用中。报告指出尽管存有隐私、道德规范等争议,尽管人工智能目前更多用于重复性的低阶认知任务,但人工智能/机器学习的教学应用一定是未来教学信息化发展的主流。   

扩展现实是指物理环境与虚拟环境混合,提供完全沉浸式虚拟体验的环境,主要包括增强现实、虚拟现实、全息技术。报告支出,当前不少高校建立了专门的扩展现实实验室,为残障学习者提供新的学习内容访问方式,改进传统教学方式。如内华达大学里诺分校为脑瘫学生提供感觉自己走路的扩展现实体验,莱顿大学在医学教学中推进增强现实应用,我国部分国家虚拟仿真实验教学项目使用虚拟现实技术、增强现实技术。报告指出虽然扩展现实技术的教学应用面临着开发成本高、使用技能门槛高、学业成就效果尚不明显等问题,但在降低真实实验学习成本,扩大学生实践学习时空范围,提升学生学习体验方面富有成效。尤其随着5G技术的推广,扩展现实技术的应用场景和方式将更加灵活、多样,其在医学、工科、理科,乃至人文社科的教学中将有很大的应用前景。   

2. 自适应学习技术与开放教育资源(在线教学)是教学信息化建设重点

教学信息化的发展仅引入新技术显然是不够的。如报告所言,只有技术被嵌入支持学习者和教师的框架时,才会对学习产生影响。而如自适应学习技术、开放教育资源这些历经多年探索,由信息技术与教学融合而成的专门教学信息化产品必然是建设重点。   

自适应学习是个性化学习的一种形式,自适应学习技术是能根据学习者个人需求调整课程体验的数字化平台和应用程序,可以帮助学校满足学生个性化学习需求。自2011年,自适应学习技术开始逐步在高校教学中应用,从2015年开始,连续6年被地平线报告列为主要趋势。当下自适应学习技术纳入人工智能要素,嵌入在线教学系统,开始在科学、技术、工程、经济学、历史学、心理学等学科教学实践中探索。亚利桑那州立大学发现将自适应技术与主动学习相融合能有效提升学生学业成功率。作为能有效帮助高校满足不同群体学生个性化学习需求,促进学生成功的重要学习技术,自适应学习技术正成为高校教学信息化建设的重点。   

开放教育资源是指为教学而设计的各种材料,可供教师和学生公开使用,无需购买、许可和版税。从2001年MIT发起的OCW项目,到MOOC(大规模在线开放课程)、MOOE(大规模在线开放实验),几乎所有高校都参与了开放教育资源运动。委实难以说开放教育资源是未来趋势,尤其近几年随着MOOC热的退潮,对开放教育资源发展可持续性与学习效果的批判不少,开放教育资源也很少被地平线报告列为热点。此次之所以再次被列为教学信息化发展重点,正如报告中所言,是因为开放教育资源在降低学生费用,促进优质教育资源共享,解决教育公平,提升高校招生吸引力等方面具有优势。笔者认为全球高校财政压力、学生债务危机、教育不均衡等问题可能长期存在,所以在线教学及相伴而生的开放教育资源运动也会长期成为高校教学信息化建设的重点。   

3. 学生成功分析、教学设计与学习设计是教学信息化发挥价值的关键

学生成功分析是首次提出,是指利用工具测量、收集、分析和报告学生学习过程数据,对学生学习进行诊断、预警、干预,通过这样的学习分析帮助学生获得学业成功。笔者认为这是高校学习分析发展,及尝试以学习分析解决学生成就差距的必然。从2011年起,地平线报告一直把学习分析、学习测量列为重点。2017年报告提到“成就差距”,是指大学生群体在入学率和学业成绩上的差距,2019年报告再次把“成就差距”列为艰难挑战之一。高校生源多元化,而统一教育模式不能满足多样化学习群体的需求,是造成美国高校“成就差距”的原因之一。因此如何根据不同群体学生特征,调整课程设置,提供灵活的学位方案,是提高学生学业成就的有效方式。学生成功分析就是针对“成就差距”问题,利用学习分析帮助学生取得学业成功。虽然存在数据不全、数据质量不高、数据隐私被侵犯、数据兼容性有待提高等诸多问题,但以信息化提升学生学习绩效,促生每个学生成功是高校人才培养的目标,所以从学习分析发展而来的学生成功分析必将长期成为高校教学信息化的建设重点。   

“教学设计、学习工程和用户体验设计提升”被列为六大实践之一,这充分说明教学信息化建设中“软技术”的重要性。报告在讨论扩展现实技术的教学应用中就提到,要把扩展现实嵌入整体教学和学习设计,方能显示出其巨大的学习潜力。教学设计对技术应用于教学的重要性不言而喻,这是教育技术发展多年的共识。不过近年来,报告几乎没有独立将教学设计列为主要趋势。此次之所以提出,是因为随着信息技术与教学融合向纵深发展,高校对教学设计的期待不再局限于课程、课堂设计,而开始拓展到教学项目管理、学习分析、教学研究、教师教学支持服务等,教学设计对高校教学信息化发展的重要性凸显。而报告此次提出的“学习设计、学习工程”则更值得我们关注,这说明专家群体认为高校教学信息化应紧密围绕学生学习,在推动中要强调“设计思维、工程思维、系统思维”。为此报告提出了新职位--学习设计师,指出学习设计师要以学生为中心,掌握学生学习发生机理,评估学生学习方式,测量学生用户体验,将设计思维应用于课程开发,为教师与学生数字技能和文化素养的提升提供服务。报告还专门提到用户体验设计,用户体验设计是融交互设计、神经科学、认知心理学、学习科学等多学科元素,强调对学生学习体验的设计。学习设计正成为以学生学习为中心,促进教师、管理者跨部门合作,推动教学信息化发展的重要实践形式。而学习工程是从学习空间、下一代数字学习环境发展而来,是应用工程方法,对学习数据采集、分析、学习技术支持、数字化学习内容推送等进行系统设计,形成信息技术支撑下的学习生态系统,以实现提升学习绩效的目标。由此可见,围绕学生学习,从系统工程视角进行整体学习设计,建立学习生态系统已成为高校教学信息化发展的重要思路。   

4. 隐私安全与教育技术应用开放性是教学信息化可持续的保障

信息安全一直是高等教育信息化的投资重点。近年随着学习分析、人工智能教育应用的发展,隐私保护成为高校信息安全的重心。对高校而言,有效保护师生员工数据,确定与其他组织、供应商、政府进行数据交换的准则,找到学生数据隐私保护与数据整合间的均衡,直接决定了人工智能、自适应学习技术等能否被广泛应用于高校教学。   

报告在讨论下一代学习环境中提出要推进教育技术应用开放标准体系的建立。自适应学习系统的建设、学生成功分析、人工智能教育应用都需要破除不同教育技术应用间的信息壁垒,实现数据、应用、服务的整合。而要做到这一点,高校需要确定教育技术应用开放标准体系,如正在被广泛使用的IMS全球学习工具互操作性( LTI) 开放标准,为高校教学信息化的深入发展提供保障。   

三、组织变革:信息化推动下高校发展场景的预测

人才培养是高校核心使命,掌控学历证书颁发及获得证书所需课程教学的权力,是当前高校存在的基础。从英国开放大学到美国凤凰城大学,从风起云涌的Coursera等在线教育企业,到密涅瓦大学的破茧而出,以信息化突破高校物理空间,打破现有组织形态,推动高等教育组织形态变革发展一直是焦点所在。   

1. 信息化推动下高校未来发展的4种场景

2020年报告则更为详尽地描述了信息化推动下高校未来发展的4种可能场景。   

第一种,增长型,即持续增长。报告认为高校在现有组织形式上,成人和远程学习者数量增加,学校通过提供在线课程让学生能负担起学习成本,学习时间灵活,学分转移便捷。学校提供学历证书、专业技能认证、微认证等方式,以满足不同群体的多元化学习需求。人工智能、开放教育资源的应用增强了高校教育的公平性和包容性。这种需求长期存在,并持续推动高校发展。   

第二种,约束型,先增长后稳定,即当前高校组织形态继续存在,但其部分教育功用被其他组织替代。报告认为随着入学人数下降、财政支持减少和就业导向,追求实用技能培养成为社会大众对高校的期许,追求投资回报成为高校的优先选择。高校会留下需要硬技能和就业机会高的专业和课程,缩减投资回报率低的学位项目和课程。与此同时融入人工智能、扩展现实、自适应学习技术的在线教学能让学习者更快、更经济地完成学业。拉低投资回报率的学业困难学生可能被高校拒之门外。那些被高校放弃的学生的教育需求,会由其他行业组织进入高等教育市场以弥补,高校将无法继续增长,进入平稳期。   

第三种,崩溃型,即现有高校组织无法应对变革力量的困扰而迅速崩溃。报告认为当高等教育成本增速超过通货膨胀速度,学生获得学位的成本与可支付能力之间差距巨大,通识教育迅速贬值并消亡,重视就业市场需求与实践技能培训成为学生对高等教育的主要需求。而具备行业优势并面向职业技能培训的在线教育企业会成为高等教育的支柱,更能满足学生对低成本、灵活的教育需求。学生对从正规高校获得学位的需求不断降低,正规高校开始倒闭或合并经营。   

第四种,变革型,即高校突破现有组织形态实现成功转型。报告认为在气候变化和信息技术推动下,高校开始主动建立合作联盟,为学习者提供更灵活的教育模式。学生可以随时注册、终身入学、个性化定制课程。到2027年,约75%的住宿学生会使用人工智能伙伴、人工智能导师等监督、指导学习,学生抑郁症和其他精神疾病的发生率也会大大减少。学校为学生提供技能证书、数字徽章、微证书、学历证书等多元化选择。学生既可以学习实践技能课程,也可以学习学术课程以获得学历证书。注册学生可在联盟中任意一个学校学习,课程学分互认。高校创建基金与慈善募捐等方式建立学生奖学金,积极推进在线教学,以此减轻学校与学生经济压力。   

2. 以信息化促进高等教育人才培养联盟的创新发展

报告所提出的15个趋势挑战,显然是单个高校所难以应对的。从2015到2019,地平线报告将“变革创新文化、跨机构合作持续增加、重新思考高等教育院校运行模式”列为重大挑战,报告提出高等教育组织需要寻求其他业务和资金模式,与其他高校、行业建立伙伴关系,寻找可持续发展模式。由此可见,虽然报告提出了四种未来场景,但毫无疑问倾向于第四种场景,即高校从单兵作战向跨组织合作的变革发展。   

近年来,高等教育联盟逐步从松散模式向学分互认、联合学位授予等深层合作方向发展。如何利用区块链等新技术为个人、高校、行业组织间学分互认、转移,学历证书管理提供支持,以突破时空局限和体制壁垒,解决高等教育联盟中联合授予学位、学生交换项目中的难题,以构建高等教育教学组织新形态,也会成为高等教育教学管理信息化建设的新议题。  

文章转载地址:http://www.edu.cn/xxh/yc/202005/t20200519_1728118.shtml

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