2021地平線報告（基礎教育版）

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《2021地平線報告（基礎教育版）》由美國新媒體聯(lián)盟正式授權北京開放大學地平線報告項目組翻譯并發(fā)布。2021地平線報告（基礎教育版）聚焦最有可能影響今后五年(2021-2021)技術規(guī)劃和決策制定的六項主要趨勢、可能阻礙新技術采用的六個關鍵挑戰(zhàn)、基礎教育應用的六項重要技術進展—創(chuàng)客空間、分析技術、人工智能、機器人、虛擬現(xiàn)實、物聯(lián)網(wǎng)。多年來，地平線系列報告對于我國基礎教育信息化發(fā)展，尤其是推動技術在教育領域的應用具有重要參考價值。

基礎教育的發(fā)展動向

對地平線報告的六大趨勢、六個挑戰(zhàn)和六項技術進行元分類，從六個方面反映出基礎教育的發(fā)展動向：

1、增加學習機會和便捷性。人們希望能夠隨處學習和工作，不斷地獲取學習資料，彼此之間建立聯(lián)系。學校為教職員工、學生創(chuàng)建更多的學習方法和平臺方面取得了很大進步，師生可以隨時隨地進行合作，提高了工作效率。實時聯(lián)網(wǎng)設備的出現(xiàn)，為隨時隨地的學習提供了更大的靈活性，許多學校也相應升級了他們的IT基礎設施。雖然移動和數(shù)字學習策略現(xiàn)在有了很大的發(fā)展，但是高速寬帶接入的不同情況，以及不同學生群體(社會經(jīng)濟地位、性別等)之間的差距促使學校領導者不斷評估其學習內容和產(chǎn)品的成本、機會與質量。

2、激勵教學創(chuàng)新。如果教育被視為推動全球經(jīng)濟發(fā)展的工具，那么它必須要像北極星一樣引領社會進入下一個大事件，照亮新的思想，以解決當前緊迫的挑戰(zhàn)，創(chuàng)造機會，塑造美好未來。從這個意義上來說，基礎教育機構也可以成為培養(yǎng)發(fā)明和發(fā)展的孵化器，不僅可以促成積極趨勢的形成，更重要的是為所有人形成最重要的影響：畢業(yè)生不僅為上大學做好準備，還滿足了不斷發(fā)展的就業(yè)市場需求，而且重新定義和提高了他們即將進入的環(huán)境?；A教育中拓展創(chuàng)新的領域很多，推進創(chuàng)業(yè)思維文化和設計新形式的人工智能只是其中兩個方面。

3、開展實景體驗學習。無論是基于項目的學習、基于挑戰(zhàn)的學習，還是基于能力的學習，這些教學法上的發(fā)展趨勢為學生創(chuàng)造了更豐富、更具有實操性、更接近真實世界的體驗。當學校把主動學習置于死記硬背之上時，學生們自身的作用也得到了重新認識。學生曾經(jīng)被認為只是知識學習的參與者和消費者，而創(chuàng)客文化在基礎教育中的應用使他們成為知識生態(tài)系統(tǒng)的積極貢獻者。他們通過體驗、實踐和創(chuàng)造進行學習，以更具體和創(chuàng)造性的方式展示新獲得的技能。學生不必等到畢業(yè)才去改變世界。然而，要在傳統(tǒng)實踐所形成的空間和范式上創(chuàng)造這些機會，教育機構將持續(xù)面臨挑戰(zhàn)。

4、跟蹤和評估學業(yè)進展數(shù)據(jù)。如果結果沒有經(jīng)過仔細的測量和分析，也未能根據(jù)結果來調整教育教學，新方法或技術的推廣還有什么意義?教育機構越來越擅長擷取程序化數(shù)據(jù)。這一原則已被應用于跟蹤學生的成就、參與情況和行為，并利用這些數(shù)據(jù)為基礎教育機構各部門、各校園的決策提供信息。這些信息還通過自適應學習工具促進更加個性化的學習體驗，分析需要改進的領域，并相應地為每個學生提供定制化內容。隨著這種數(shù)據(jù)驅動的話題在基礎教育中激增，領導者必須考慮如何分析利用數(shù)據(jù)，以更全面的方式展現(xiàn)學生的成就，打破數(shù)據(jù)孤島，擁抱共享文化，同時堅持道德和隱私標準，是利用數(shù)據(jù)中最重要的原則。

5、促進教學專業(yè)化。更多地強調親身實踐、技術增強的學習已經(jīng)影響了校園生活的方方面面，而教學是其中的核心推動力。隨著學生們能夠經(jīng)常開展創(chuàng)新、迭代和協(xié)作，教師的角色已經(jīng)發(fā)生了改變，從“講臺上的圣人”轉換成了“身邊的向導”。學生在解決復雜問題，探索新領域和獲得具體技能時需要相應的輔導和指導。從以學生為主體的課堂討論深入到學習內容時，教師必須采用巧妙有效的方法來平衡以學生為中心的的教學模式。學校有必要啟動相應項目對積極的教學實踐進行認可和大規(guī)模推廣。此外，正如需要提高學生的數(shù)字素養(yǎng)，教師也必須在教育機構的支持下參與持續(xù)的專業(yè)發(fā)展。

6、普及數(shù)字化素養(yǎng)。技術和數(shù)字工具已經(jīng)變得無處不在，但是當它們沒有以有意義的方式被納入學習過程時，可能會起反作用。高等教育和當代職場需要精通數(shù)字化技術的職工，他們可以很容易地將新出現(xiàn)的各類媒體和技術應用到工作中。促進這種高級素養(yǎng)的一個主要因素是人們認識到僅僅了解如何使用設備或某些軟件是不夠的;教職工和學生必須能夠在工具和預期成果之間建立聯(lián)系，以創(chuàng)新的方式利用技術，能夠根據(jù)各種不同環(huán)境使用合適的技術。這項舉措必須由教育機構的各個部門協(xié)同開展與支持，因為數(shù)字化素養(yǎng)是貫穿教和學各個方面的主線。

在接下來的報告中，開始的前兩部分著重分析了驅動技術決策和規(guī)劃的關鍵趨勢，以及可能阻礙新技術采用的挑戰(zhàn)。每一部分都明確討論了趨勢或挑戰(zhàn)對基礎教育組織的政策、領導力和實踐的影響。將政策、領導力以及實踐這三個要素納入進來意味著將管理、愿景和行動結合起來，從而促進積極的趨勢和克服緊迫的挑戰(zhàn)。

報告的第三部分重點介紹了消費者技術、數(shù)字化策略、使能技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、學習技術、社交媒體技術和可視化技術的重大進展，這些技術將在未來五年內影響基礎教育。

加速基礎教育采用技術的關鍵趨勢

1.長期趨勢

未來五年乃至更長時間，推動基礎教育采用技術的關鍵要素。

(1)推進創(chuàng)新文化

目前，學校已經(jīng)被視為推動創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的場所。這一趨勢的焦點已經(jīng)從理解培養(yǎng)創(chuàng)新思想的價值轉變?yōu)閷ふ曳椒ㄒ员銖椭频讲煌摹ⅹ毺氐膶W習機構中去。過去一年的研究讓我們能更好地了解學校是如何培育不同類型文化來促進改革的。其中推進這一改革進程的關鍵點是要求基礎教育改變其現(xiàn)狀，接受把失敗作為學習過程中的重要組成部分。而將創(chuàng)業(yè)精神融入基礎教育的行動也進一步承認，每一個偉大的想法都有開始的地方，學生和教育工們都可以配備需要的工具來激發(fā)真正的進步。為了跟上改革的步伐，學校必須嚴格評估課程，并改革評估方法來消除阻礙新思想發(fā)展的障礙。

(2)深度學習策略

在基礎教育中，越來越多的人重視深度學習策略，威廉和弗洛拉·休利特基金會(WilliamandFloraHewlettFoundation)把它定義為在學生掌握學習內容的同時，培養(yǎng)其批判性思維、解決問題的能力以及協(xié)作學習和自主學習的能力。為了保持學習的積極性，學生們需要了解現(xiàn)實世界，以及新的知識和技能帶給他們的影響。教學法將從被動學習轉向主動學習，允許學生從新資訊中拓展思路，并學會怎樣管控他們建立的主題活動。具體方法包括基于問題的學習、項目式學習、挑戰(zhàn)式學習以及探究性學習等，這些方法都在鼓勵學生創(chuàng)造性地解決問題和主動實施解決方案。

2.中期趨勢

在未來三到五年內，推動基礎教育采用技術的關鍵要素。

(1)對量化學習的日趨關注

人們越來越多地對量化學習這種新的評價方式感興趣。這種方式需要教育工使用多種方法和工具來對學生在學業(yè)準備、學習過程、技能獲取以及其他教育需求階段，進行評估、量化和記錄。由于社會和經(jīng)濟因素重新定義了當今職業(yè)所需人才的能力，學校必須重新思考如何去界定、測量和證明學生掌握的學科知識和軟技能(如創(chuàng)造力和協(xié)作能力)。數(shù)據(jù)挖掘軟件逐步融入到在線教育、移動學習和學習管理系統(tǒng)中，形成了新的學習環(huán)境。這類環(huán)境利用數(shù)據(jù)分析和可視化軟件能多維度、便利地描繪學習的相關數(shù)據(jù)。在線上和混合課程中，數(shù)據(jù)可以展示出學生的行為是如何促進他們的進步以及影響學習效果的。

(2)重構學習空間

傳統(tǒng)教育依賴于以教師為中心的教學方式，講座是知識傳遞的主要來源。如今，人們正在擁抱以學生為中心的教學，這讓學習者能更好地為未來職場做準備。同時，教室設計的新方法正在支持這種轉變。此外，在建筑和空間規(guī)劃方面的創(chuàng)新思維正在影響新學?；A設施的設計和建設，進而有可能對課堂實踐和學生學習產(chǎn)生重大影響。

3.短期趨勢

在未來一到兩年內，推動基礎教育采用技術的關鍵要素。

(1)編程素養(yǎng)

編程是指計算機能理解的一組規(guī)則，可以采用多種語言的形式，如HTML語言、JavaScript語言和PHP語言。許多教育工認為，編程是一種激發(fā)計算思維的方式，這項技能需要將計算機科學知識與創(chuàng)造力、問題解決能力深度結合起來。知名編程教學網(wǎng)站C最近預測，到2021年，美國將有140萬個計算機工作崗位，而只有40萬計算機專業(yè)的學生來填補這一職位。為了更好地讓學生從較小的年紀開始學習，越來越多的學校領導和專家正將編程嵌入到基礎教育課程中來。世界各地的學校正在開設編程課，如讓學生共同設計網(wǎng)站，開發(fā)教育游戲和APP，并通過建模和設計新產(chǎn)品來設計應對挑戰(zhàn)的方案。

(2)增強STEAM學習

近年來，人們越來越重視加強科學、技術、工程和數(shù)學(STEM)課程的學習，因為這些學科被廣泛視為促進創(chuàng)新和促進國家經(jīng)濟增長的動力。一些教育領導者認為，作為機構聚焦STEM學習的一種回應，有必要建立一個更加均衡的課程，如將藝術、設計和人文學科等整合到科學領域。這一概念促進了STEAM教育的產(chǎn)生，在這里，A代表“藝術+”。STEAM教育將這一定義擴展為一種基本理念，即所有學科都能且應該緊密地揉和在一起，以給學生提供一個如何把廣泛的知識和技能在現(xiàn)實生活中相互聯(lián)系的大圖景。換句話說，技術的使用不僅是與推進科學和工程技術的進步有關。

阻礙基礎教育采用技術的重要挑戰(zhàn)

1.可解決的挑戰(zhàn)

(1)實景學習體驗

目前，帶著學生接觸現(xiàn)實問題和工作場景的實景學習體驗在學校還沒有普及。實景學習被看作一些重要教學策略的支撐，它有著巨大的潛能讓學習者沉浸在獲得終身學習技能的環(huán)境中學習。實景學習體驗的方法包括職業(yè)培訓、學徒制和某些科學調查。實景學習強調以元認知反映和自我意識作為基礎的重要性。因而，越來越多的學校通過與更多的社區(qū)建立關系，與當?shù)亟M織積極合作，讓學習者可以體驗到學校之外的未來生活和工作情境，并以此種方式來縮小學科知識與具體應用之間的差距。

(2)提高數(shù)字素養(yǎng)

技術使用的生產(chǎn)性和創(chuàng)新性是21世紀實踐的重要特征，這對在工作場所和其他領域取得成功是至關重要的。數(shù)字素養(yǎng)超越了學習者所獲得的孤立的技術技能，可使人產(chǎn)生對數(shù)字環(huán)境的更深理解，更能夠直觀地適應新環(huán)境，并與他人協(xié)作創(chuàng)建內容。因此，學校應致力于發(fā)展學生的數(shù)字公民權，確保其能夠負起掌握和使用技術的責任，包括混合式、在線學習環(huán)境和其他場合中的在線交流的禮儀、數(shù)字權利和責任等。這類能力正在影響著課程設計、專業(yè)發(fā)展和面向學生的服務和資源。由于數(shù)字素養(yǎng)牽涉眾多因素，學校領導面臨的挑戰(zhàn)是獲得更多公共機構的認可，并支持所有的利益相關者發(fā)展這些能力。

2.有難度的挑戰(zhàn)

(1)反思教師的角色

教師越來越多地被期望能熟練掌握多種基于技術的方法，并用其來傳遞內容、支持學習者以及進行評價。在有技術支持的課堂上，教師的主要責任從傳遞專業(yè)知識轉變?yōu)闃嫿▽W習環(huán)境，以幫助學生獲得創(chuàng)造性探究能力和數(shù)字素養(yǎng)。教育者現(xiàn)在扮演著指導者和教練的角色，為學生提供機會，引導他們自主規(guī)劃學習路徑，進而將其培養(yǎng)成為有責任的全球化公民，并激勵他們樹立終身學習的習慣。這些不斷變化的期望正在改變著教師們參與專業(yè)發(fā)展的方式方法，如更多地利用社交媒體和校內外的同行進行互動合作，并使用在線工具進行資源共享等。

(2)傳授復雜思維

對于學習者來說，他們能夠理解成長過程中的網(wǎng)絡化世界和利用復雜思維學習都很重要。復雜思維學習就是學會如何使用抽象法和分解法處理復雜任務，以及如何將啟發(fā)式推理運用到復雜問題上。獨立掌握復雜思維方式往往難以在應用中奏效，只有掌握了溝通技巧，復雜思維的應用才有意義。事實上，高效率的領導者都是杰出的具有高水平社會智商的溝通者，他們有能力把不同的人連接起來，并利用技術進行協(xié)作和采用數(shù)據(jù)來支持他們的想法。這些都需要宏觀的理解能力，以及相關的邏輯、數(shù)據(jù)和直覺意識。雖然復雜思維這一話題的某些方面，與設計思維類似或者完全相同。但本報告的目的是要把兩者作為不同的概念來處理?！皬碗s思維”指的是理解事物復雜性的能力，這是一種利用系統(tǒng)化的工作思維來解決問題的能力，可以與“計算思維”互換概念。

3.嚴峻的挑戰(zhàn)

(1)成就差距

成就差距指的是學生群體之間在學業(yè)表現(xiàn)上的差異，特指社會經(jīng)濟地位、種族、民族或性別所造成的各種差異性，而同行競爭壓力、學生比較、消極印象以及考試偏見等因素加劇了這一挑戰(zhàn)。學校使用多元化成功標準來定義學習期望，其中包括分數(shù)、標準化考試成績和完成率等，這導致學生的表現(xiàn)在個人和團體層面產(chǎn)生比較。適應性學習和個性化學習技術在識別表現(xiàn)較差的學生和學生群體時所發(fā)揮的作用越發(fā)重要。它能幫助教育者和領導者了解影響因素，進而啟用和擴展有針對性的干預方法和參與策略，以縮小成績差距。

(2)領導變化后的創(chuàng)新的維持

維持長期成功是開發(fā)新項目時需要重點考慮的一個因素，尤其是資金和領導層等外部因素容易發(fā)生變化的情況下。然而，未雨綢繆并不總是能得到明確的實施，也不是目前學校的常態(tài)。為促使學生在學校的成功，所制定和實施的創(chuàng)新方法，需要來自領導及全體教職工的全身心投入。不幸的是，領導職位的空缺或過渡會導致項目延遲或阻礙項目的發(fā)展，從而不能有效地滿足學生的需要。人員調整后的關鍵挑戰(zhàn)是，學區(qū)或學校在沒有舵手的情況下，也能提出有前途的方案，但各地區(qū)和學校必須要確定成功的戰(zhàn)略，以便在轉型的過程中能繼續(xù)推進創(chuàng)新方法的實施。

基礎教育中教育技術的重大發(fā)展

1.近期采用的技術

采用的時間：1年或1年以內。

(1)創(chuàng)客空間

21世紀的變化正在揭示：在一個快速發(fā)展的世界里，什么樣的技能具有真正的適用價值。如何更新或改造教室才能滿足未來的需要?這個問題的答案是通過創(chuàng)客空間，或者是提供工具和學習體驗來幫助學生實現(xiàn)他們的想法。創(chuàng)客空間旨在吸引各個年齡段的學生，并基于開放的實驗進行迭代和創(chuàng)造。在這種情況下，3D打印、機器人技術和基于網(wǎng)絡應用的3D建模等工具可以讓更多的學生接觸到最前沿技術。支持者們認為教育創(chuàng)客空間最突出的優(yōu)點是通過動手設計、構建和迭代提高學習者的創(chuàng)造力和高階問題解決能力。

(2)機器人技術

機器人技術指的是機器人(是完成一系列任務的自動化的機器)的設計和應用。最初的機器人被安置到工廠的裝配線中，以實現(xiàn)流水線生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率，如汽車的生產(chǎn)。如今，機器人進入采礦、軍隊和運輸?shù)阮I域，通過完成對人類來說不安全或單調的任務，改善了行業(yè)的運營。預計到2021年，全球機器人數(shù)量將翻一番，達到400萬，這一轉變預計將形成全球化的商業(yè)模式和經(jīng)濟模式。全球經(jīng)濟的增長越來越依賴機器人，尤其是在機器人更自動化、更安全、更廉價的情況下，工人們將受到怎樣的影響，這是一場激烈的爭論?，F(xiàn)在，機器人項目關注的一項推廣工作是將機器人技術和編程整合為跨學科的STEM學習活動，進而讓學生成為21世紀更好的問題者。

2.中期采用的技術

采用的時間：2到3年。

(1)分析技術

今天，幾乎所有通過互聯(lián)網(wǎng)或商品消費服務進行的交互，都被有針對性地追蹤、存儲和使用，從而導致了大數(shù)據(jù)概念的產(chǎn)生，大數(shù)據(jù)指的是用大量的數(shù)據(jù)反映大家行為以及各種人群的活動?，F(xiàn)在，數(shù)據(jù)科學家和數(shù)據(jù)收集平臺能夠組織計算PB和EB量級的數(shù)據(jù)，從而分析和識別那些可能沒有被發(fā)現(xiàn)的活動模式。如此龐大、多樣化的復雜性的數(shù)據(jù)集所呈現(xiàn)的信息對于某項活動能否取得成功是至關重要的。在教育方面，數(shù)據(jù)挖掘已經(jīng)開始針對性地用于處于危險中的學生、個性化學習和靈活創(chuàng)建成功路徑等方面。如今，學校變得更加善于處理和解釋大數(shù)據(jù)，從而可以做出更明確地反映學習者真正需要的決策。然而，同時也需要更好的工具來發(fā)掘更深入收集和分析數(shù)據(jù)的潛力。對于教師和學生來說，理解如何使用新的數(shù)據(jù)工具和培養(yǎng)分析技能(包括數(shù)據(jù)素養(yǎng)、計算思維和編程)是至關重要的。

(2)虛擬現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實指的是在計算機生成的環(huán)境中，模擬實際存在的人或物體并獲得身臨其境的感官體驗。在基礎階段，此技術采用3D圖像的形式，讓用戶通過鼠標和鍵盤進行人機交互操作。如今，此應用程序允許用戶通