当今世界，科技技术日新月异，信息技术正悄然地渗透到我们的教育之中。 大家看到的这样增强现实情景，这条鲨鱼实际上是虚拟的，场景是真实的。虚拟的跟真实的叠加在一起就叫AR，增强现实。AR、VR技术的导入，使我们可以进行情景的教学，更加真实性的教学。还有一些典型的学校生态开始诞生，一所名为埃科尔42的职业教育学校，专门培养软件工程师的学院，是一所“三无学校”——没有老师、没有课本、没有学费。但是它采用了几个比较重要的教学方法，一个叫作“校企的融合”，它的所有的软件培养的这种问题都不是假想的问题，都是来自于企业的真问题；第二个就是“同伴式学习”，三年级教二年级，二年级教一年级，其他的都组成研讨式的学习；另外一个教学方法叫“游戏的学习”，像我们打游戏一样，是逐渐晋级式的，效果非常好。 我再讲一个，现在比较知名的密涅瓦大学，它没有固定的校园，也不是我们的广播电视大学，它是真正的一个大学，它的学习全是线上的。他们邀请全世界最好的老师，包括斯坦福大学、哈佛大学这些学校的老师来进行授课。而且有实时课堂，也有异步的课堂，知识的学习都在指尖上。但是它要求它的学生，四年期间要在世界的七个城市要进行游学，增加他的国际的视野和跨文化的学习。一般都是二十多个人的小班教学，进行小班的、研讨式、探究式的学习。现在这种教学模式，也得到年轻人的特别的追捧。所以这样一所大学，从体制、学校的支撑环境到最后的评价方式，整个都有一个新的变化。 当今世界信息技术已经渗透到我们的教育教学和学校的管理，我们来看一看信息时代教育所面临的机遇和挑战。 信息社会，传统教育陷入重重困局 回顾人类的历史，每一次重大的技术变革，都会产生社会形态的转型，特别是对教育产生的作用，也正在悄然发生着变化。 农业社会主要是私塾制的教育，就是“一日为师、终身为父”，知识主要是集中在教师的身上，学生依附于教师；到了工业时代，我们进入了现代教育模式，以教室为中心，以老师为中心，以考试为中心，因为它要实现规模化、标准化的教育，但是也带来了同质化问题；到了信息社会，对人才的需求就发生了一个巨大的变化，需要学生具有创新的能力、批判性思维的能力、合作的能力、跨界的能力、计算思维的能力。但现在这种工业化教育的支撑体系很难支撑起21世纪人才培养的“彩虹桥”，这就有很多的不适应。 第一个，是教育者与被教育者之间的不适应。现在的教育对象被称为“数字原住民”。大致有一个划分，那些1990年以后出生的孩子进入了数字时代，但是大部分的老师都是“数字移民”，他们是从模拟时代过来的，教育者与被教育者之间的不适应，就存在着数字鸿沟问题。 第二个，是优质资源的需求与供给之间的矛盾，这也是长期要解决的一个问题。这几年无论是国际上还是中国都做了很大的努力，但是互联网就是放大器、倍增器，如果处理得不好，也有可能会加剧新的鸿沟。 第三个，我们还可以看到教育节奏的不适应。比如说出国的人数已经达到60多万，而且年龄也逐渐地低龄化，到中国来留学的也将近50万，人的流动加速。 第四个，是资源流动的加快。特别以“慕课”为代表的资源的流动、跨校的流动甚至跨境的流动。 第五，就是知识的生产速度加快。农业社会知识的全面变化估计800年到1000年才一次；工业社会估计在80年到100年；到信息社会，很可能在5年到10年就会有比较大的变化。但是我们反过来看，教育的改变还是比较缓慢的，所以“乔布斯之问”，大家也都清楚，为什么IT（互联网技术）改变了几乎所有的领域，却唯独对教育的影响小得令人吃惊？这就是一个节奏的冲突。 再一个，人才的产出与社会需求的不适应。我们现在比任何时候都需要创新型的人才，特别是基础研究的创新人才。学校里很多专业的设置、内容的设置，包括我们人才培养的方法、效果是与社会的需求是有脱节的。 最后，我们再来看看评价体系与人全面发展的要求之间的不适应。我们的应试教育基本上还是唯分数、唯升学、唯考试等等，这样的现象还是存在。现在的环境已经不是工业时代的环境，互联网给我们造就了一个新的空间。特别是近两年来“ABCDEFG”这些新型技术的导入，A就是人工智能，B就是区块链，C就是教育云、云技术，D就是大数据等等，这些为教育的变革和创新注入了新的活力。 1、激活课堂，打破排排坐的听课模式 未来的教育生态，首先是要建立连接、开放、共享的泛在教育。特别强调以学生为中心，而不是以教师为中心，一定是以学生为中心的连接开放、共享的泛在教育。比如说耶鲁大学的教室、斯坦福大学的教室、墨尔本大学的教室等等，这种教室的组织已经发生了革命性的变化，讲台不是以老师为中心，都是以学生为中心的。它支持合作式学习、探究式学习，将学生的主动性极大提升。 我们在苏州建了一批未来教室，在这个教室中，研究报告显示，学生自主学习的动力得到极大的转换，学习成绩也得到提高。 这是西安电子科技大学正在构建的智慧教室，在这个教室中教育的场景变成一种应用的场景。 2、扩大课堂，大家共享名师教学 未来的教育是共享的教育，共享的教育是优质资源的共享。 在基础教育方面，我们进行了“一师一优课、一课一名师”的活动，几年时间就聚集了几万堂课的优质资源。过去传统的纸质教材正在被数字化，变成智能教材，都是可以互动的。智能教材被注入数字图书馆、数字博物馆、数字展览馆，这种更大资源的共享正在发生。还有我们常说的同步课堂，我在华中师范大学做校长的时候，我们在推动这种信息化的教学过程中作了一些创新。代晋军老师是一位教线性代数的非常优秀的青年教师，拿到过很多教学竞赛的奖。他的课经常有很多人想选却选不上，那怎么办？我们就是通过同步课堂，“1+7”模式，就是一个课堂再拖7个课堂，每个课堂有助教，每一次课都在不同的课堂，老师不能重复在同一课堂上课，要挑个课堂去上课，因为跟他的学习者还是要“面对面”的，要实现优质资源的共享。 再一个是结合5G和AR、VR的技术，我们不仅把图像传过去，还可以把人，把真实的人传过去。我们前一段做了一个实验，首次利用5G，把远在福州的特级教师的三维全息教学影像传到在武汉华中师范大学第一附中，给学生们身临其境地进行教学。当地的老师主要进行辅导和答疑，远端的教师进行讲课，这样的效果非常好，改变了以往“一块屏”的教育模式。所以5G的发展为我们未来的教育，提供了非常强有力的技术支持。 另外，现在慕课在高校、职业教育中都得到了应用。2012年，我们称为“慕课元年”，包括哈佛大学、斯坦福大学等等建立了国际上三大慕课平台。2013年成为中国的慕课元年，我们构建了像中国大学慕课、学堂在线等等十几个有影响的大学慕课平台。我们在慕课平台上可以学习、研讨、答疑、考试。几年的时间，我们的慕课数量和应用规模都居于世界的第一位，资源得到了更广泛的共享。另外，慕课它主要是课程教育，最后会发给你一个课程证书。比如说科罗拉多州立大学，还有亚利桑那州立大学，这样的一些学校已经可以把你在慕课上的学习转化成学分，继而转化成学历教育的学分，这种非学历教育跟学历教育已经开始对接。而且你在中学的时候，你学了8门课，得到12个学分，学了这些慕课，就说明你有这样的学习能力，可以直接上大学二年级，这些变革已经显现。 以前，我们一个学生整个数据的记录只有10K字节，现在一个课堂、一个学生可能就要50兆的数据，而且是进行过滤处理以后留下的有效数据。10K的数据能够精准地描述一个学生吗？是很难的，所以我们要进行数据过程性地采集、评价，进而完成对学生状态的诊断。在这个方面已经有一些很好的应用和案例，比如说普渡大学的课程信号灯计划，学生整个的学习数据是过程采集的，它可以分析这个学生，分析学生的知识背景以及学这门课有什么困难。如果你还缺很多的线下知识，那你就不要学这门课，你再去学别的课，它就会给你提示。另外就在学习的过程中，通过信号灯计划，不断给学生提供反馈的服务。通过分析给你亮黄灯、亮红灯来指导学生，使学生的课程通过率提高将近20%以上，不让你到最后去挂科。 美国顶尖的私立高中组成了一个联盟叫“MTC联盟”，在8个方面对学生进行过程性的评价和分析。以后学生上大学，他提供给大学的材料不是高考的分数，也不是哪一次考试的分数，而是过程性评价的数据。学校根据这些数据来建立自己的模型进行录取，可能以后就没有高考了。 另外我们可以看到国家数字化学习工程技术研究中心，在华中师范大学第一附中部署了个性化诊断的系统，我们也构建图谱、精准诊断。这不仅提高了学生成绩，关键是让这个学生的能力、核心素养得到了极大提高。2019年这个学校考上清华、北大的学生达到了七十多位，还有西安电子科技大学也开始部署数据驱动的精准教育这项工作。 2019年8月，由西安电子科技大学计算机科学与技术学院自主研发的智慧教育平台—C语言程序设计正式上线，这个系统提供完备的线上教学环境和精准的数据分析，为学校的教学和管理提供了很好的助力。 4、翻转课堂，上课不再是传授知识 21世纪怎么来构建以能力为主的“翻转教育”？ 未来的人才要具备“6C”的能力，就是这些6个方面的能力在英文中都是C开头的，包括批判性思维的能力、协作沟通的能力、合作的能力、创新的意识和解决复杂问题的能力、跨界融合的能力，特别是计算的思维能力。 现在课堂的这种教学方法大家说能够看作是培养吗？同学们排排坐，都听老师在讲，以老师为中心，老师把知识咀嚼了以后，再一点一点地喂给孩子，生怕学生们听不懂，我们必须要对教学的组织方式和教学流程进行重组和再造。2007年，美国的两个化学老师提出来“翻转课堂”的概念，就是把知识传授放到课外去，把知识的内化过程，就是转化成能力的过程放到课堂里面来，这个模式深受学生的欢迎。2014年，美国对“翻转课堂”作出一份报告，“翻转学习”已经得到96%的美国中小学教师的认同，78%的教师在教学中可以实施一门课的“翻转”，因为“翻转”是很难的。像斯坦福大学提出了“2025大学计划”，就是说在2025年要转入到另外一个新型的教育支撑体系，这个教育支撑体系叫作“轴翻转”，从知识传授为先的教育模式转到以能力为先的教育模式，其中也包括学习的节奏。我们现在的学制是4年，而这种模式却是弹性的学制，可以让学生在3年到6年，甚至更长时间，在任何一个时候以他认为合适的节点来进行学习。他在学习过程中创业，或到企业和政府工作去了都可以。 另外一个就是学科的知识要进行融合，因为我们现在遇到的问题很多都不是单一学科能够解决的，而是多学科的整合。以现在比较流行的“STEAM教育”为例，所谓“STEAM教育”，就是科学、技术、工程、数学，课程体系的整合和融合。信息技术的导入为“STEAM教育”注入了新的动力，这就是说，很多知识我在指尖上可以学，在课堂可以培养孩子的综合解决问题的能力。 另外我们再看看芬兰的现象教学法。芬兰的基础教育也算是最先进的国家之一，现在它在推广这种现象教学法。什么是现象教学法？就是首先要展示一个现象，再来分析和解释这个现象；其次这就需要学到相应的知识，并且运用这些知识，综合地来判断这个现象；第三步就是要获得对这个现象分析的结果，知道是什么导致了这个现象；最后再提出解决这种现象的方法。这不是一个老师就能够完成的。我们现在是数学老师只教数学，物理老师教物理，化学老师教化学，但它不是，它是一个现象教学法，由共同几个学科的老师来完成。我觉得这里面最最重要的，就是对教师能力的角色的转换，老师要转换成教学活动的导学者、学生活动的组织者，要会开发课程，组织优质资源，或者自己创造资源组织很好的课程。老师也是教育的创新者和研究者，也是终身学习者，因为知识、方法、人才的需求都是在变化的。所以，未来的教师行业，特别要强调老师的融合能力，强调技术、艺术和学术的高度融合，融在一起不是加法，而是化学反应，我想这一定会成为老师的“标配”。 5、人技结合，人工智能助力改教为育 未来的教育是人技结合的智能教育。 人工智能是未来10年对教育最具有颠覆性的技术，利用人工智推进教育的创新、改革，我觉得有两个重要的方面。 第一方面就是学会使用人工智能。我们在中小学阶段就开始设置人工智能课程，我们出台了高等学校加强人工智能创新的行动计划，教育部直属的大学成立人工智能学院和人工智能研究院的学校已经有50多家，发展非常快。 第二个，怎么用人工智能来进行学习和教学。人工智能可以赋能老师，让老师从简单、重复性的繁重的教学中，包括作业批改中都解脱出来，而让老师能够进行个性化、差异化的教学，更多地把时间花在心灵启迪和心灵的教学上，花在“育”的上面。 美国佐治亚理工学院的人工智能助手，叫吉尔·沃森。2016年，这个人工智能系统开始投入计算机课程的教学。它可以直接跟学生沟通，特别对学生常问的四万条问题进行了深度学习，可以人和机器的自然交互，指导学生答疑和辅导。据说这个系统上线三个月以后，大家才发现这是一个人工智能在后台做他们的助教，把老师从很多的工作中解放出来，而且让学生的需求也得到极大的满足。 现在西安电子科技大学也正在打造人技结合的智能教育，因为西安电子科技大学是我们国家著名的一所IT特色大学，主要承担的是IT领域的人才培养。但是我们面临一个大的问题，就是我们的师生比过高，老师相对学生少，这样培养质量一定会下来。怎么解决这个问题？我们就想到人工智能能不能赋能一所大学。 另外，人工智能可以赋能学生，要把时间还给学生，把方法教给学生，要激励学生的学习主动性和激情。我们看一个例子，清华的“小木”机器人。在慕课平台中，小木也是智能学习的助理，它可以帮助你去进行选课、知识的查询、学习的问答、学习的管理等等方面，有的时候你学习累了，它还会给你唱首歌、作个诗跟你进行交互，这个机器人已经投入使用了。 再一个方面，人工智能赋能课堂。过去音乐考试跟人是有关的，现在利用AI在后面进行辅助。2019年，国家数字化学习技术研究中心研发的基于AI的音乐智能测评，已经在四川开始进行应用。 最后就是人工智能赋能学校。物联网等等这些跟人工智能结合，能够进行有效的资源管理，提高我们使用的效率。 在AI时代，我觉得教师是不会被取代的。因为教师的需求量会更大。因为教育促进人的全面发展，是一个心灵启迪另外一个心灵的一个过程，是帮助人成才的过程，我们不可能让机器人来帮助人成才的过程。特别是今后的教育会更加个性化，我们需要的教师会更多。还有教师的能力和角色要转换。如果教师再是传授，只是满堂灌输，只是传授知识，那么这样的教师可能会被淘汰。我们需要的是人技结合的教师，特别是三个技能，就是将技术、艺术和学术紧密融合的能力，这样的能力将会成为教师今后的标配。 未来的教育一定是人技结合的教育，一定是以学生为中心的教育，一定是能力为重的教育。所以人工智能与教育的深度融合和有效结合，改变教育方式进行教育动力结构的转换，将是通向未来教育的必然的选择。
迈入21世纪，信息技术迅猛发展，它几乎彻底而深刻地改变了我们的生活，唯独对教育的影响还十分有限，似乎只改变了教学工具和硬件设施。但是，学校还是那个学校，教室还是那些教室，而坐在里面的却早已不是从前那样的学生了。他们是全新的数字一代，他们出生在互联网时代，各种电子产品和信息技术伴随他们成长；他们更喜欢丰富、新鲜、碎片化的信息，更愿意通过互联网、电子产品等渠道学习和社交；他们思维活跃、想法独特、更新快速，知识结构、接受能力和思维方式更是今非昔比。面对数字一代，传统教育模式陷入了怎样的困境？科技创新步步紧逼，能力培养成为重中之重，教育变革迫在眉睫。互联网、大数据、人工智能、5G、虚拟现实、增强现实等信息技术不断渗透，智慧教室、精准教育、合作式学习、探究式学习等各种教育新样态、新模式持续涌现，我们如何利用先进的信息技术激发课堂活力，展现教学魅力？未来的教育该如何传授知识、培养创新能力？《中国经济大讲堂》特别策划“奋斗在科学前沿”系列节目，特邀重量级嘉宾西安电子科技大学校长杨宗凯，为您深度解读《信息技术如何“翻转”课堂？》。
韩国提出了“智慧教育战略”；法国推出“数字化校园”教育战略规划；德国发布“数字化教育战略2025”；美国从1996年开始，每隔四年发布“国家教育技术计划”，大力推动信息技术支撑下教育系统的结构性变革。2012年3月，我国也发布了《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》，对教育信息化工作进行了整体设计和部署。并于2018和2019年先后发布《教育信息化2.0行动计划》、《中国教育现代化2035》等一系列战略规划，以加快推动我国教育信息化转段升级，助力教育强国的建设。随着信息技术的渗透，老师和学生，这一最基本的教学关系，正在被重新定义。传统的课堂也正在被翻转、颠覆。信息技术能给我们带来哪些全新的教学模式？未来的课堂又会是什么样子呢？信息技术对教育的改变是迫在眉睫的，通过信息技术与教育的融合，对教育的组织结构进行重组，对流程进行再造，进而促进人的全面的、个性的、自由的发展，培养大批的创新人才。这就是我们这个时代面临的一个重要的任务。
对学生的心理和学习的状态进行有效的诊断，发现问题实施针对性的教学策略，这叫精准教育。怎么给不同的学习者，包括教师，实施不同的教学策略和教学服务呢？最重要的就是数据驱动，人工智能和大数据就可以提供对学生心理和学习学业的诊断。3、因材施教，信息技术实现精准教育
在2.0阶段关键是要融合和创新。融合的意思就是离不开信息化，创新就是系统结构支撑体系的变革，这个是需要探索的，因为它是一个人类共同面临的重大课题。国家也启动了首批智慧教育示范区的建设，包括我们第一批，教育部启动了8+2的建设，8+2个城市在基础教育方面开始进行部署。对高等教育来讲，大家听到比较多的就是淘汰“水课”、“水师”等等，我们要建立“金课“”、“金师”。所谓“金课”就是要进行课堂的革命，现在打造五类的“金课”，包括线上线下的“金课”、混合式的“金课”，包括虚拟实验等等这样几大类的“金课”，充分融合信息技术来促进教育教学的课堂革命。从2018年开始，中国的教育信息化，特别是信息化带动教育现代化的进程开始全面进入2.0阶段。我们对学生的管理，不仅是给学生通过大数据、人脸识别测试脑电波之类的，我们是要对整个教育系统进行重组和再造，是要打造能力为主的教育，是要打造精准的教育。
