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陈冬华:重新定义智慧课堂

2022-02-08

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“我是老师出身,后成立公司开始做教育信息化产品,在这个行业里摸爬滚打已近20年,先后投入7个多亿,用于教育云平台建设,只想解决一个问题,教学凭数据比凭经验更科学……”

    作为国家教育信息化进程的见证者、参与者、实践者,教育部网络学习空间人人通装备研究中心执行主任、学乐云创始人陈冬华认为,未来要深入推进“互联网+教育”大平台的建设,要重新定义智慧课堂。

    1982年,是我与教育开始结缘的一年。在那年,我进入了一所师范学校攻读物理专业。我在读高中的时候就对计算机很感兴趣,所以也有自学一些计算机的相关知识。大学毕业后,我一心想成为一名教师,于是便在临安初级中学教授物理学科,从此开始了我的十余年教师生涯。

    工作的第二年,我被评为临安市第一届教坛新秀。1996年,我被调任至重点高中任教,在任教期间,我极为重视计算机辅助教学,获得了杭州市计算机辅助教学CAI特等奖。
01  教育是否存在可量化的标准?
    我喜欢教学,也喜欢琢磨教学。在教学的过程中,我逐渐生出一个百思不得其解的问题:无论我多么努力,多么热爱学生,多么投入精力备课、批改作业,我教的学生的成绩却存在很大差别。这些学生都挺聪明,智力也没有问题,我讲的课也特别精彩,那么,到底是什么原因造成了巨大的差别。 
    虽然我曾做过十余年的老师,但我一直没有很看重老师这一职业,甚至可以说,我其实是“否定”老师这个岗位的。 
    很多老师自豪于教出了很多清华北大的学生,但是这些老师却从来没有说过他们教的学生也有很多是考不上高中、大学的。如果我们认为考上清华、北大的学生是因为老师教得好,那如此之多学生又是为什么考不上?如果我们认为学生考得好是因为的智力水平高,那我们的老师又起到了什么作用?
    在教学过程中,我发现,有的学生会突然变好,也有的学生会突然变差,造成这个的因素和老师的关系不大,因此我一直觉得,教育最大的问题就是没有标准。
    比如,当老师发出要求学生把今天所学的内容掌握的指令,那么,何谓掌握?这其实是没有标准的,有些学生的标准高,通过查看笔记、查阅资料等方式可以把内容真正掌握,这些学生其实非常优秀,甚至比老师还优秀。另外一部分学生是中等水平,其实大部分学生都是中等水平,他们对于老师的指令执行了七八成,理解、掌握了书本上的知识。还有一部分学生压根就没有执行老师的指令,或者说执行的程度很低,这个时候他就变成了差生。
    从这个例子中,我们可以发现,对学生起决定性作用的根本不是智力水平,学生自我标准的高低以及对于标准的执行程度是影响教学质量的最大因素。
    2002年,我创办杭州博世数据网络有限公司,以原创的虚拟实验室作品起步,开始投身于中国的教育信息化浪潮。在一生的教育事业中,我研究所得出的结果是:我们的教育没有标准,所谓的标准只是非数据化时代、非定量的定性标准。
    举个例子,一个学生完成作业用了一分钟的时间,另一个学生完成作业用了10分钟时间,而老师在批改作业的时候是没有办法看出学生是用了多长的时间完成作业的,这两个学生对知识的掌握程度可能完全不同。这种只通过分数来评价学生是否掌握知识的单一维度评价,给教学质量提升造成了相当大的困难。
    教育是一个日积月累的过程,我曾经计算过,一个学生从小学一年级到高三毕业大概要上一万五千节课,如果从第一节课开始,学生以低的自我标准和低的标准执行程度进行学习,这所造成的差距是极为可怕的。
    何谓听懂,何谓理解,何谓掌握,何谓记住,何谓举一反三?我们的教学中存在大量的错误,比如举一反三,举一反三是一个结果,并不是知识,老师是没有办法教会学生“举一反三”的,我认为,当学生有扎实的基础,对所学的内容有深刻的理解和掌握时,举一反三就会自然发生。
02  设计教育信息化产品应基于什么?

    教育需要数字化,20年前,大家对数字的概念都没有形成,教育没有量化的标准,老师、教研机构、管理者等都是在凭经验做教育。2011年5月,乔布斯与比尔·盖茨会面讨论关于教育和未来学校问题时曾提出过一个著名的问题:“为什么IT改变了几乎所有领域,却唯独对教育的影响小得令人吃惊?”把乔布斯之问放在今天仍然适用。

    现在的信息化基本上围绕着两个点来做:一个是为管理者做的信息化,帮助管理者进行监督、查看、控制、管理;一个是为教师做的信息化,给教师提供备课资源、授课工具、考试批改工具等。
    但问题是,学生才是整个学习的主体。为什么游戏行业那么发达,因为他们研究玩家、研究人性。我们拼命地研究这节课如何上好,但是在我看来,一堂课好不好?这个问题实际上已经做到95分以上,不需要再研究了。
    早在1987年,便有人提出教育的上限定理。教育的上限定理认为,学校教育中以知识传递为主的教学效率已接近上限。学校教育的教学设计效果在20世纪60年代就已经达到了其效能的97%,要想实现其效能的100%需要非常长的时间,而且我们需要增加百分之50%-100%的财力和精力投入。也就是说,在过去的60多年里,我们现有的教学其实很难再显著地提升知识传递式的学习的效能了。
    我认为,在这种背景之下,我们恰恰要研究的是:学生是怎么思考、学习、训练、掌握知识的,如何让学生有兴趣地学习。而现在所有的信息化几乎是都是在赋能管理者,赋能老师,给老师提供资源、工具,却没有关注到学生。 
    天天喊着以教为中心向以学为中心转变,但如何转变?我们首先要做到的就是换位思考,要站在学生的角度去设计我们的产品,而不是简单地做一个作业系统,这样的系统仍然是为老师设计的,是在简化老师的工作量。我们应该把精力转向学生,设计教育信息化产品应充分考虑学生的需求,以学生为先。
03  深入推进“互联网+教育”大平台的建设
    建设“互联网+教育”大平台,是发展以学习者为中心的教育的一大机遇,亦是推进教育信息化的应有之义。 
    我认为,教育信息化的发展过程可以分为数字化、智能化和智慧化三个阶段。
    首先,数字化是教育信息化的基础,具体内容是采集教育环境、过程、评价、资源、教研、管理中的数据,利用数据改变教学结构的形态和教学模式,但目前我们的数字化做的还远远不够。
    其次,智能化是在数字化的基础上,利用人工智能等先进技术与教育、教学、教研、管理进行融合,从而实现减负增效、增强教育系统性功能的目标。举一个智能化题库的例子。
    现在可能很多老师喜欢自己整理一套题库给学生练习,但是我觉得这样并没有效果,原因有两点:一方面,老师很难了解自己讲过的题型学生们是否掌握;另一方面,老师这样做可能加重学生学习负担。而教材题库却是一个很好的选择,教材例题能够让学生标准地掌握知识点。很多老师并不能达到教材的水平,所以他们想靠题海战术让学生学习和记住知识点,但是在学生都还没完全掌握课本内容的情况下,就让他们进入题海里,反而加重了学生的负担,也大幅降低了教学质量。  
    智能化题库最重要的一点就是足够标准,比如两个学生同做一道题,一个学生用了1分钟,一个学生用了20分钟。这时候系统题库就会自动判断并为两人推送练习,智能化题库并不会以是否做出题为推送标准,而是以两个人的做题时间为标准,这样才是真正的融合教育理论引导学生学习。
    因此,先掌握教学理论提出标准,再根据标准进行测量,然后根据大数据的算法和知识图谱进行推送,就是智能化。
    最后,当整个环境都达到了智能化,我们便进入了智慧化。比如,现在大家都在研究自动化驾驶,但是到智慧化阶段以后,不仅汽车是智能的,道路也是智能的,环境也是智能的。智慧化是智能化的高级阶段。
想要进一步推进教育信息化的建设,我们需要在数字化方面做的更多,进而逐步实现智能化与智慧化,在我看来,推进“互联网+教育”大平台的建设是一大关键点。
    互联网行业是以互联网为依托,以信息技术为主要支撑,面向单位、组织、企业、个人提供信息服务的现代服务行业,互联网的传播方式几乎革新了全行业,同时也极大地提高了行业的效能和效率,所以我认为当互联网应用于教育也一定会带来天翻地覆的改变。之前学校教育都习惯以教为中心,以老师为中心,但是没有以学生为中心,而且学校建设也大多是分布建设、伞状建设,缺少顶层设计,种种原因造成了互联网在教育当中没有完全发挥作用,但是我觉得如果将互联网真正应用起来,它的作用将会是巨大的。
    2018年,教育部印发《教育信息化2.0行动计划》,提出到2022年建成“互联网+教育”大平台。2021年7月,教育部等六部门发布《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》,再次提出建设“互联网+教育”大平台,为教育高质量发展提供数字底座。
    “互联网+教育”大平台的建设已被放置在极为重要的地位上。 
    2020年3月,教育部发布《关于加强“三个课堂”应用的指导意见》,提出到2022年,全面实现“三个课堂”在广大中小学校的常态化按需应用。教育部之所以推进“三个课堂”,是想通过信息化来推动教育均衡,提升教育质量,探索信息化背景下的育人模式的改变和教研模式的改变。

    “三个课堂”,指专递课堂、名师课堂和名校网络课堂。“专递课堂”强调专门性,主要针对农村薄弱学校和教学点缺少师资、开不出开不足开不好国家规定课程的问题。“名师课堂”强调共享性,主要针对教师教学能力不强、专业发展水平不高的问题。“名校网络课堂”强调开放性,主要针对有效缩小区域、城乡、校际之间教育质量差距的迫切需求。

    我觉得基于“互联网+教育”大平台,“三个课堂”主要有这四个发展方向:
    第一,物信融合,将物理空间和信息内容进行融合,从而实现线下教育环境、线上教育环境等各种环境的融合。
    第二,场景融合,具体指教、学、研、管、评、考、学习空间、家校共育等全教学场景融合。
    第三,数据融合,我们要将所有教学场景、教学环节、教学环境的数据融合起来,实现教学过程数字化、教研数字化、管理数字化。融合教学教研全过程,在地区教研部门的指导下开展常态化跨地区、跨班级的教学应用等等。
    第四,未来我们可以构建本地教育资源共享体系,融合名校资源、名师资源、外部资源、本校资源、师生资源,构建本地教育资源共享体系,为学生打造实时学习,处处学习的学习条件。打造骨干教师团队,打造本地教育信息化导师团,实现本地教师的教育信息化水平和能力的跨越式提升,实现用数字化来驱动管理。
    这里要强调一下,“三个课堂”不是一个孤立项目和产品服务,它只是在教育信息化和教育新基建整体建设中比较重要的一项应用而已。我们必须要将数据融合、场景融合、物信融合、本地教育资源共享体系等结合起来,围绕着教育信息化和教育新基建政策进行统一规划和建设,尽可能地避免无效建设和重复建设。或者也可以将项目分期进行,比如先把“互联网+教育”大平台做好再接着做其它项目,这样就避免了走回头路和重复浪费。
    评判一个项目或产品有没有做好,首先要看的就是它有没有被常态化应用,这是最基础的特征,如果它只是个阶段性产物,那么慢慢就会被淡忘和遗弃。
    据我们观察,目前以录播设备为主的各个厂家推出的三个课堂解决方案大同小异,有明显的短板,几乎都是以音视频、联网、教学为核心展开的,这导致与教育教学融合的程度是不足的,甚至距离“互联网+教育”的大方向渐行渐远。
    这种低门槛的解决方案,催生了各种厂家焦灼且激烈的竞争,良莠不齐。所以很多教育局虽然有规划,但是大部分还是在观望。
    对于教育基建的建设,全国最早都是以单独硬件系统建设为核心进行发展,随着技术的推动硬件市场趋于饱和,所以从近些年开始,智能教育环境建设与应用建设融合发展的相关产品开始出现,比如“三个课堂”、智慧课堂等等。现在教育新基建已经明确,我们今后的发展方向都将会以数字化教学应用驱动建设为核心,也就是教学需要什么硬件需要什么环境,我们就配置什么硬件就配置什么环境。
    现在虽然存在区域差异,城乡差异,学校差异等各种差异的现象,但是我觉得随着国家共同富裕发展战略的启动,在教育新基建的推动下,以及“互联网+教育”大平台的参与和服务,这些差异也会很快会被消除。
    在“互联网+教育”大平台的建设背景下,研究学生如何思考、学习、训练、掌握知识,研究如何让学生有兴趣地学习,思考如何基于此研发教育信息化产品,我想,有一点我们必须要注意,那就是,我们要重新定义智慧课堂。因为课堂是学生最为重要的学习场所。
04  重新定义智慧课堂
    中国科学技术大学先进技术研究院特聘研究员孙曙辉先生认为,智慧课堂指“利用大数据、云计算、物联网和移动互联网等新一代信息技术打造的,实现课前、课中、课后全过程应用的智能、高效的课堂。
    我觉得智慧课堂的一大建设重点是学生终端,如果没有学生终端,那么学生的信息应怎么到达、怎么提交。没有学生终端,我们是没有办法研究学生学习过程中的数据的。
    现在很多地方实施的精准教学大多由政府和学校买单,当然也有由学生买单的。有的地方在试图通过搭建作业系统,形成精准的数据分析,但我认为,这完全是对大数据的亵渎,浪费学生时间,也浪费金钱。 
    大数据具有瞬时性、巨量性、多维度等特点,而作业系统违背大数据的这些特点。
    第一,违背瞬时性,这种作业系统收集到的数据是学生在学习了一段时间之后做题的结果,并不能代表学生当时或现在的学习状态。
    第二,违背巨量性,我们不能通过一道题目的对错来证明学生是否掌握了知识点,我们需要的是足够样本的数据。
    第三,违背多维度,两个人做一道相同的题目,一个人用时一分钟,一个人用时半小时,结果都做对了,但是作业系统是无法把这些都测算出来的,如果学生做作业时问了父母或老师、同学,或者干脆是抄来的,那即使题目做对了,也没有掌握的,我们需要更多维度的数据。
    因此,如果没有这种过程性的、瞬时、巨量、多维度的数据,怎么可以做精准教学、智慧作业?我认为,要立即停止智慧作业这种做法,我们要重新定义智慧课堂。
    智慧课堂不是用于课堂教学中老师和学生互动的,因为这些数据的采集通过三通两平台(宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通,建设教育资源公共服务平台、教育管理公共服务平台)就已经完成了,至少全国95%以上的学校都已经做到。老师只需要在互联网平台上上课,只需要使用教学工具或者教学软件,学生各个环节的数据就可以被记录下来,所以现在老师跟学生互动的信息,比如老师的点赞和评价等都可以直接推送给学生。
    前段时间我曾和一名教数学的资深教师有过一段交流,这位老师姓王,我问了王老师三个问题:第一个问题,如果在课堂上你看到大部分的学生眼神黯淡、状似发呆,你会得到什么样的结论?王老师说估计大部分学生都没听懂。第二个问题,怎么知道多少人没懂?王老师说,可以统计一下,让听懂的同学举手。第三个问题,如果50名学生中只有6、7名学生举手了,又该怎么办?王老师继续说,那就停下来重讲或者调整教学方法再讲。
    这个时候我们有用到平板吗?我们要精准了解到是张三不懂,还是李四不懂吗?都不需要,我们只需要了解没听懂学生的比例是多少。学生也不用一天8节课都打开平板,学生们只需要随堂练习的时候使用5分钟或者10分钟,这样他们的视力受影响程度也会变小。
所以,我认为,老师在课堂不需要了解具体是哪些同学听懂了或者哪些同学没听懂,而且就算掌握了这个信息,老师也不一定有时间进行单独辅导,学生也不一定有时间接受辅导。
    但是既然课堂上学生使用终端设备并不多,我为什么还要强调学生必须要有终端?因为我们要收集学生课后练习的数据。我觉得学生的数据有一个数量级关系,考试数据是1、课堂数据是10、作业数据是100,从投入产出比和有效性来说,我们只需要采集学生的课外数据就足够了。
    因此,我们需要重新定义智慧课堂的场景、作用。另外,我们也应该重新定义价格,现在的产品被一些不良商人抬到了6000多的虚高价格,大家很难负担。据我了解,日本在2019年就已经实现全体学生人手一个平板电脑,我觉得我们国家也做得到。平板的很多功能其实对于学生而言是不需要的,如果我们降低功能要求,只需要平板具备采集信息和推送信息等功能,那或许可以降低成本,可能800块钱的平板就能满足智慧课堂的需求。

05  结语

    教育的目的是培养社会主义国家发展所需的各种人才,这样的人才需要具备学习能力、德育能力、专业能力和创新能力。
    学校一直是通过为学生塑造这几种关键能力,来推动社会结构的发展。所以在可见的未来,在人类改变生存结构和生存形态之前,我觉得任何途径都是无法替代老师的。当然,如同其他行业一样,老师的部分工作一定会被工具、机械替代,从而让他们有更多的时间专注于培养学生的个性化发展能力。
    未来,学生离不开学校、离不开老师,亦离不开人工智能。未来,在教育信息化政策的大力支撑之下,学生的发展将有更多可能。 

    

    注:陈冬华,系教育部网络学习空间人人通装备研究中心执行主任、全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会单位委员团队专家、广东省网络学习空间人人通工程专家委员会副主任委员、学乐云创始人。