《2017地平線報告(基礎教育版)》由美國新媒體(ti) 聯盟正式授權北京開放大學地平線報告項目組翻譯並發布。2017地平線報告基礎教育版聚焦最有可能影響今後五年(2017-2021)技術規劃和決(jue) 策製定的六項主要趨勢、可能阻礙新技術采用的六個(ge) 關(guan) 鍵挑戰、基礎教育應用的六項重要技術進展-創客空間、分析技術、人工智能、機器人、虛擬現實、物聯網-即將在未來五年影響基礎教育的重要發展。多年來地平線係列報告對於(yu) 我國基礎教育信息化發展尤其是推動技術在教育領域的應用具有重要參考價(jia) 值。

基礎教育的發展動向

　　對地平線報告的六大趨勢、六個(ge) 挑戰和六項技術進行元分類，從(cong) 六個(ge) 方麵反映出基礎教育的發展動向。

　　增加學習(xi) 機會(hui) 和便捷性。人們(men) 希望能夠隨處學習(xi) 和工作，不斷地獲取學習(xi) 資料，彼此之間建立聯係。學校為(wei) 教職員工、學生創建更多的學習(xi) 方法和平台方麵取得了很大進步，師生可以隨時隨地進行合作，提高了工作效率。實時聯網設備的出現，為(wei) 隨時隨地的學習(xi) 提供了更大的靈活性，許多學校也相應升級了他們(men) 的IT基礎設施。雖然移動和數字學習(xi) 策略現在有了很大的發展，但是高速寬帶接入的不同情況，以及不同學生群體(ti) (社會(hui) 經濟地位、性別等)之間的差距促使學校領導者不斷評估其學習(xi) 內(nei) 容和產(chan) 品的成本、機會(hui) 與(yu) 質量。

　　激勵教學創新。如果教育被視為(wei) 推動全球經濟發展的工具，那麽(me) 它必須要像北極星一樣引領社會(hui) 進入下一個(ge) 大事件，照亮新的思想，以解決(jue) 當前緊迫的挑戰，創造機會(hui) ，塑造美好未來。從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上來說，基礎教育機構也可以成為(wei) 培養(yang) 發明和發展的孵化器，不僅(jin) 可以促成積極趨勢的形成，更重要的是為(wei) 所有人形成最重要的影響：畢業(ye) 生不僅(jin) 為(wei) 上大學做好準備，還滿足了不斷發展的就業(ye) 市場需求，而且重新定義(yi) 和提高了他們(men) 即將進入的環境。基礎教育中拓展創新的領域很多，推進創業(ye) 思維文化和設計新形式的人工智能隻是其中兩(liang) 個(ge) 方麵。

　　開展實景體(ti) 驗學習(xi) 。無論是基於(yu) 項目的學習(xi) 、基於(yu) 挑戰的學習(xi) ，還是基於(yu) 能力的學習(xi) ，這些教學法上的發展趨勢為(wei) 學生創造了更豐(feng) 富、更具有實操性、更接近真實世界的體(ti) 驗。當學校把主動學習(xi) 置於(yu) 死記硬背之上時，學生們(men) 自身的作用也得到了重新認識。學生曾經被認為(wei) 隻是知識學習(xi) 的參與(yu) 者和消費者，而創客文化在基礎教育中的應用使他們(men) 成為(wei) 知識生態係統的積極貢獻者。他們(men) 通過體(ti) 驗、實踐和創造進行學習(xi) ，以更具體(ti) 和創造性的方式展示新獲得的技能。學生不必等到畢業(ye) 才去改變世界。然而，要在傳(chuan) 統實踐所形成的空間和範式上創造這些機會(hui) ，教育機構將持續麵臨(lin) 挑戰。

　　跟蹤和評估學業(ye) 進展數據。如果結果沒有經過仔細的測量和分析，也未能根據結果來調整教育教學，新方法或技術的推廣還有什麽(me) 意義(yi) ?教育機構越來越擅長擷取程序化數據。這一原則已被應用於(yu) 跟蹤學生的成就、參與(yu) 情況和行為(wei) ，並利用這些數據為(wei) 基礎教育機構各部門、各校園的決(jue) 策提供信息。這些信息還通過自適應學習(xi) 工具促進更加個(ge) 性化的學習(xi) 體(ti) 驗，分析需要改進的領域，並相應地為(wei) 每個(ge) 學生提供定製化內(nei) 容。隨著這種數據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據，以更全麵的方式展現學生的成就，打破數據孤島，擁抱共享文化，同時堅持道德和隱私標準，是利用數據中最重要的原則。

　　促進教學專(zhuan) 業(ye) 化。更多地強調親(qin) 身實踐、技術增強的學習(xi) 已經影響了校園生活的方方麵麵，而教學是其中的核心推動力。隨著學生們(men) 能夠經常開展創新、迭代和協作，教師的角色已經發生了改變，從(cong) “講台上的聖人”轉換成了“身邊的向導”。學生在解決(jue) 複雜問題，探索新領域和獲得具體(ti) 技能時需要相應的輔導和指導。從(cong) 以學生為(wei) 主體(ti) 的課堂討論深入到學習(xi) 內(nei) 容時，教師必須采用巧妙有效的方法來平衡以學生為(wei) 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模推廣。此外，正如需要提高學生的數字素養(yang) ，教師也必須在教育機構的支持下參與(yu) 持續的專(zhuan) 業(ye) 發展。

　　普及數字化素養(yang) 。技術和數字工具已經變得無處不在，但是當它們(men) 沒有以有意義(yi) 的方式被納入學習(xi) 過程時，可能會(hui) 起反作用。高等教育和當代職場需要精通數字化技術的職工，他們(men) 可以很容易地將新出現的各類媒體(ti) 和技術應用到工作中。促進這種高級素養(yang) 的一個(ge) 主要因素是人們(men) 認識到僅(jin) 僅(jin) 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係，以創新的方式利用技術，能夠根據各種不同環境使用合適的技術。這項舉(ju) 措必須由教育機構的各個(ge) 部門協同開展與(yu) 支持，因為(wei) 數字化素養(yang) 是貫穿教和學各個(ge) 方麵的主線。

　　在接下來的報告中，開始的前兩(liang) 部分著重分析了驅動技術決(jue) 策和規劃的關(guan) 鍵趨勢，以及可能阻礙新技術采用的挑戰。每一部分都明確討論了趨勢或挑戰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(ge) 要素納入進來意味著將管理、願景和行動結合起來，從(cong) 而促進積極的趨勢和克服緊迫的挑戰。報告的第三部分重點介紹了消費者技術、數字化策略、使能技術、互聯網技術、學習(xi) 技術、社交媒體(ti) 技術和可視化技術的重大進展，這些技術將在未來五年內(nei) 影響基礎教育。

驅動學校應用教育技術的重要趨勢

　　遠期趨勢

　　未來五年乃至更長時間驅動基礎教育應用技術的關(guan) 鍵要素。

　　1　推動創新文化

　　學校的創新日益關(guan) 注以學習(xi) 者為(wei) 中心的教學範式，學生在模擬現實世界的環境中建立批判性思維能力。STEAM(Science、Technology、Engineering、Art、Mathematics：科學、技術、工程、藝術、數學)的實踐發展催生了旨在推動學習(xi) 者合作、創新能力發展的項目學習(xi) 。重視學校文化是這一長期趨勢的關(guan) 鍵。許多教育家認為(wei) ，學校的使命必須幫助那些思維敏捷、善於(yu) 協作的學習(xi) 者健康成長，才能保持持續的創新。學校領導者正以強有力的使命和願景作為(wei) 學校發展的方向，從(cong) 而轉變學校的文化、課程設置和運作方式，以支持學校的創新模式。

　　2　深度學習(xi) 策略

　　深度學習(xi) 方法旨在培養(yang) 學生的批判性思維、解決(jue) 問題、協作和自主學習(xi) 能力。教育範式從(cong) 被動學習(xi) 轉變為(wei) 主動學習(xi) ，才可以幫助學生發展原創思想、提高信息保持能力、建立高階思維技能。這些教學方法包括基於(yu) 問題的學習(xi) 、基於(yu) 項目的學習(xi) 、基於(yu) 挑戰的學習(xi) 和基於(yu) 探究的學習(xi) ，鼓勵創造性地解決(jue) 問題並積極實施解決(jue) 方案。教師必須承認學生先前的經驗，幫助學生將知識整合和轉移到新的情境中，支持學生對自己的學習(xi) 能力有充分的認識，獲得解決(jue) 問題的信心。

　　中期趨勢

　　未來3~5年內(nei) 驅動基礎教育應用技術的關(guan) 鍵要素。

　　1　注重學習(xi) 測量

　　這一趨勢主要關(guan) 注各種測評工具和方法的使用，教育者可以用來評估、測量和記錄學生的學業(ye) 準備、學習(xi) 進度、技能獲取和學業(ye) 成就。過分強調對學生成績的測評通常占用了大量教學時間，對教師和學生的精神造成不必要的壓力。“學習(xi) 分析”是基礎教育中測量學習(xi) 進展的一項重要技術。學習(xi) 分析對學習(xi) 者及其背景資料進行收集、分析和報告，學校通過學習(xi) 分析來優(you) 化教育環境、改善學生學習(xi) 。此外，“基於(yu) 能力的學習(xi) ”提供了一種很有前景的替代終結性測評的方法，通過數字檔案袋和真實性評價(jia) ，讓學生在現實世界的環境中執行任務或項目，來評估學生的學習(xi) 狀況。

　　2　重構學習(xi) 空間

　　有效的學習(xi) 空間應具備移動、靈活、多樣化和相互連接的特點，因此桌子、中心台、線路要優(you) 於(yu) 空間硬件的考慮。此外，建築和空間規劃的創新理念正在影響新學校基礎設施的設計和施工，新設計重在節約能源，提升學習(xi) 舒適度，從(cong) 而大大改善學生學習(xi) 。新的學習(xi) 空間與(yu) 傳(chuan) 統教室不同，要以模塊化的排列組合代替傳(chuan) 統的一排排座椅，支持各種形式的學習(xi) 。這些新的學習(xi) 空間必須從(cong) 過去的產(chan) 業(ye) 模式轉變為(wei) 以學生為(wei) 中心的學習(xi) 模式。他們(men) 的設計應該更加支持協作學習(xi) 、自主學習(xi) 、主動學習(xi) 以及探究和創造。

　　近期趨勢

　　未來1-2年內(nei) 驅動基礎教育應用技術的關(guan) 鍵要素。

　　1　編程作為(wei) 一項專(zhuan) 業(ye) 素養(yang)

　　許多教育工作者認為(wei) ，編程可以幫助孩子了解計算機的工作原理，通過結構和邏輯來表達自己的想法，進行批判性地思考，在日益數字化的工作環境中取得成功。計算機科學仍然是全球增長最快的行業(ye) 之一，做好人力資源儲(chu) 備是未來經濟發展的關(guan) 鍵。編程素養(yang) 在所有行業(ye) 中變得越來越必要，特別是在數據分析、市場營銷、網絡開發等領域更需要某種形式的編碼能力。基礎水平的編程素養(yang) 可以幫助學生建立可遷移的技能。編程還能培養(yang) 解決(jue) 問題的能力、協作能力，甚至可以通過與(yu) 遊戲、機器人和動畫的互動來培養(yang) 學生的學習(xi) 興(xing) 趣。

　　2　STEAM學習(xi) 興(xing) 起

　　為(wei) 了回應對STEM學習(xi) 的重視，許多教育者主張將藝術、設計和人文科學整合到STEM課程中，這對理解力和創造力的構建至關(guan) 重要。這種理念促進了科學、技術、工程、藝術和數學(STEAM)項目的開展，其中A代表“藝術+”。STEAM、多學科、交叉學科和跨學科等術語反映了將校內(nei) 課程與(yu) 現實世界環境整合的趨勢。學生從(cong) 一個(ge) 全局視角開始，通過自己的調研探索和知識分享，設計問題的答案，創造性地提出解決(jue) 問題的方法。

影響學校應用教育技術的重要挑戰

　　可解決(jue) 的挑戰

　　我們(men) 可以理解，且知道解決(jue) 之道的挑戰。

　　1　怎樣開展實景體(ti) 驗式學習(xi)

　　“實景體(ti) 驗式學習(xi) ”是指那些可以讓學生直接接觸到現實問題和真實工作場景的學習(xi) 活動。它可以為(wei) 許多重要的教學策略提供有效支撐，並擁有巨大的潛力讓學習(xi) 者融入那些可以獲取終身學習(xi) 技能的學習(xi) 環境。越來越多的學校開始和眾(zhong) 多社區組織和機構合作，幫助學生在知識學習(xi) 和實踐應用之間建立有效的橋梁。通過與(yu) 本地組織的積極合作，學習(xi) 者可以體(ti) 驗未來的社會(hui) ，發展步入社會(hui) 的基本技能。通過 “實習(xi) 項目”、“基於(yu) 社區的實踐項目”、“學徒項目”、“職業(ye) 學校”等方法來應對和解決(jue) 這一挑戰。

　　2　如何提升數字化素養(yang)

　　為(wei) 了挖掘科技的生產(chan) 力，以及順利地適應新知識、合作創建數字內(nei) 容，學生必須深入理解數字化環境。信息素養(yang) 的重要元素就是如何尋找、獲取和使用數字內(nei) 容的能力。學校所要麵臨(lin) 的挑戰是如何為(wei) 學生提供機會(hui) ，讓他們(men) 創建自己的數字內(nei) 容，這樣學生可以親(qin) 自體(ti) 驗並理解知識是如何產(chan) 生和傳(chuan) 播的。學生分析能力隨著概念化、組織化以及數據合成的需要而得到不斷強化，這些技能又能幫助學生處理更加複雜的社會(hui) 問題。由於(yu) 培養(yang) 學生的數字化素養(yang) 跨越了學科和年級，學校需要全力以赴的嵌入到教學大綱中，這樣可以確保學生掌握適應瞬息萬(wan) 變的信息世界的能力。

　　有難度的挑戰

　　主要指那些我們(men) 可以理解，但還沒有找到解決(jue) 方案的挑戰。

　　1　怎樣重構教師角色

　　現在教師需要更多的關(guan) 注對學生學習(xi) 造成重要影響的社會(hui) 因素和情緒因素，給學生提供合適的指導，示範其如何成為(wei) 負責任的全球公民，激勵和培養(yang) 他們(men) 形成終生學習(xi) 的習(xi) 慣等。這些與(yu) 時俱進的期望，正在改變著教師自己的專(zhuan) 業(ye) 發展和繼續教育。為(wei) 了適應新角色，教師需要不斷研究學習(xi) 方法，而學校必須建立機製來讓教師可以跟蹤相應的進展，並收集建設性的反饋意見。教師在課堂上的創新證據可以納入相應的研究，而成功實踐又可以幫助其他同事來提升他們(men) 的課堂教學。

　　2　如何發展計算思維

　　計算思維是一項基本技能，這種能力可以表述為(wei) ：“在理解和解決(jue) 問題的過程中，運用技術來形成和驗證解決(jue) 方案是否正確有效的能力”。“計算思維”應該是閱讀、寫(xie) 作、計算之外的另外一項需要熟練掌握的基本技能。但是“計算思維基本處於(yu) 起步階段，所以專(zhuan) 家還是把它歸為(wei) 有難度的挑戰。因為(wei) 在計算機科學領域之外，國際公認的定義(yi) 現在還沒有建立起來，而且還缺乏把這樣的概念和各級各類的教育進行有效融合的成功案例。這一挑戰的另外一麵是教師還沒有準備好把“計算思維”融入到他們(men) 的教學中。研究人員認為(wei) 教師的職前教育需要增加更多的教學內(nei) 容、教學方法以及教學策略來讓“計算思維”變得更具實效。

　　嚴(yan) 峻的挑戰

　　那些非常複雜、很難解決(jue) 的挑戰。

　　1　怎樣彌合學業(ye) 成績差距

　　“學業(ye) 成績差距”是指，特定學生群體(ti) 之間出現的學業(ye) 績效的明顯差距，而這些“差距”是因為(wei) 他們(men) 的地域、社會(hui) 經濟地位、種族、民族、性別等引起的。學生身處一個(ge) 充滿偏見和消極影響的學習(xi) 環境時，不僅(jin) 會(hui) 影響學業(ye) 成績，而且還阻礙其潛能的發展。教師的偏見在課堂上也會(hui) 表現為(wei) 不同的教學行為(wei) 。美國教育研究協會(hui) 的研究發現，小學教師認為(wei) 那些和男孩子取得一樣成績的女生，一定是她們(men) 比男孩更加努力，而且表現比男孩更好的情況下才有可能。這樣的觀念就會(hui) 影響女生對自身能力的認知，從(cong) 而加大STEM領域職業(ye) 的性別差距。

　　教育工作者和領導者應該更好地研究和理解哪些因素可以產(chan) 生積極的影響，並且設計有效的教學指導和激勵策略來彌合這些差距。

　　2　如何在領導的變更中保持持續創新

　　“領導層對提升標準、改善教學和學習(xi) 是最重要的影響力”。領導的變更會(hui) 導致很多“大有前途”的計劃失去驅動力。學校如果想要實施新的教學方法，穩定性是取得長期成功的關(guan) 鍵因素，尤其當外部因素比如資金和領導層發生變化的時候。眾(zhong) 多證據顯示一位新校長需要至少5年時間來實現一個(ge) 新的願景，實施新的政策和舉(ju) 措從(cong) 而在學生身上產(chan) 生積極的影響，而管理團隊的穩定性直接影響創新舉(ju) 措的穩定性。學校必須開發一個(ge) 成功的策略，來消除領導變更對創新項目所產(chan) 生不良影響，或者通過采取一些防止項目停擺的措施來讓學生取得更大的成功。

進入主流應用的教育技術進展

　　近期：1年以內(nei)

　　1　創客空間

　　“創客空間”是指為(wei) 培養(yang) 實踐操作能力和創造能力所營造的實際環境，一般會(hui) 配有各種新興(xing) 的技術。基礎教育越來越關(guan) 注培養(yang) 和發展學生21世紀所需的技能，創客空間作為(wei) 重要的橋梁，為(wei) 學生搭建適應全球知識經濟發展的平台。學校領導正在將“創造”(making)寫(xie) 進課程表，以此鼓勵學生和老師把生活中的創意帶進來，並探索設計思維的方法。創客空間也為(wei) 學生在技術學科和形成創業(ye) 思維方式方麵提供接觸的機會(hui) ，學習(xi) 者通過創新的方式使用創客技術回應世界範圍內(nei) 的緊迫問題。

學校組織工作坊並創建免費創客空間實踐

　　2　機器人

　　機器人技術指的是對機器人的設計和應用——即能夠完成一係列活動的自動化機器。為(wei) 了應對未來的不確定性，應提前為(wei) 學生做好職業(ye) 規劃，基礎教育的教育工作者利用對機器人的研究來提升學生的批判性思維和計算思維，同時在STEM學科及其他領域培養(yang) 學生的動手實踐能力。機器人競賽為(wei) 學習(xi) 者提供了探索STEM挑戰的機會(hui) ，並將他們(men) 的技能應用於(yu) 全球重大問題的解決(jue) 方案中。教師還使用機器人加強課堂教學，提高學生的參與(yu) 率。同時，編程作為(wei) 一種素養(yang) 也將有助於(yu) 機器人在基礎教育中獲得更多的關(guan) 注。

學生利用課外實踐開展計算機編程

　　中期：未來2-3年

　　1　分析技術

　　分析技術包括各種工具及應用程序，可將數據轉化為(wei) 可執行的信息。在過去的20年中，衡量學生的學習(xi) 指標發生了很大的變化，過去以學期或季度成績、年級升學和畢業(ye) 率等被動的、潛在的指標作為(wei) 標準，而今已發展到滿足學生需求的交互式和實時性指標為(wei) 標準，教師可以根據指標及時調整課程和教學法。了解如何使用新的數據工具，開發分析技術，對推進教育環境中大數據的使用很有必要。數據可以用來預測學生的成果，加強幹預或調整課程，甚至製定有利於(yu) 促進學生成功的新方式或策略。利用分析技術是實現最佳學習(xi) 模式的關(guan) 鍵。

可視化的數據引擎

　　2　虛擬現實

　　虛擬現實指的是在計算機生成的環境中，模擬實際存在的人或物體(ti) 並獲得身臨(lin) 其境的感官體(ti) 驗。該技術主要以3D圖像的形式出現，用戶通過計算機界麵進行交互和操作。以學生為(wei) 中心的學習(xi) 方式正席卷全球，諸如虛擬現實這樣可以增加更多學習(xi) 體(ti) 驗的工具日益得到重視。虛擬現實模型可以使用各種CAD軟件進行創建，如Tinkercard、Unity以及Sketchfab。用戶所用的這些內(nei) 容創作工具可以使學習(xi) 更真實，如身臨(lin) 其境，進一步增加學生的參與(yu) 度。

教師認為(wei) 虛擬現實技術能夠加強學生對科學的理解

　　遠期：未來4-5年

　　1　人工智能

　　在人工智能領域，計算機科學正在創造更像人類的智能機器。在其他方麵，人工智能還包含著機器學習(xi) ，即電腦通過大量數據集和自然語言的處理形成決(jue) 策和預測的能力，旨在幫助人類與(yu) 機器之間的互動，如同人類之間的互動一樣。人工智能在教學方麵的應用具有積極的影響，能夠提高學生的元認知能力，為(wei) 有效的教學提供見解，並能夠減輕教師的繁瑣工作。隨著人工智能基礎技術的不斷發展與(yu) 普及，教育工作者必須讓學生接觸人工智能，以應對將來工作環境的變化，同時以批判性思維解決(jue) 應用人工智能所產(chan) 生的倫(lun) 理問題。

賓夕法尼亞(ya) 州立大學的教授為(wei) 職前教師的實踐而開發人工智能教室

　　2　物聯網

　　物聯網由具有計算能力的處理器或內(nei) 置傳(chuan) 感器的物件組成，通過網絡傳(chuan) 遞信息。這些連接能夠實現遠程管理、狀態監控、跟蹤及報警。隨著物聯網技術在教育應用的推進，學校將加強追蹤學習(xi) 者信息的能力，從(cong) 而了解影響學生成績的行為(wei) 表現。此外，學校也開始探索物聯網的潛在應用。美國康涅狄格州的柴郡公立學校(Cheshire Public School)安裝了能滿足日光條件的智能照明係統，晚上自動關(guan) 閉;因此，該區的電費降低了84%。

Gartner預測，到2020年底將有超過200億(yi) 個(ge) 物聯網設備投向使用

　　供稿：北京開放大學地平線報告K12項目組白曉晶、張春華、吳莎莎、季瑞芳、李國雲(yun)