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创客教育与研究性学习 “异曲同工”,创客教育已进入一个“自适应”时代

作者:张治,特级教师、上海电教馆馆长,华东师大特聘教授 来源:中教新媒 发布日期:2017年07月04日 浏览次数:

互联网+时代,我们以创客精神,培养具有创客素养的学生为使命,致力于探索教育新技术、新手段,帮助老师和学校改进创客教育。

创客教育与研究性学习“异曲同工”

我们通常所说的创客教育分广义和狭义两种:广义上指以培育社会大众的创客精神为导向的教育形态;狭义上特指依托互联网技术,利用3d打印、开源工具等开发电子制品的创造活动。

创客素养则是指创造性的运用各种技术和非技术手段,通过团队协作发现问题,解构问题,寻找解决方案,并通过不断的实验形成创造性制品的能力。

与传统的教育方式不同,创客教育突出知识的创造性运用而不是以掌握知识为目标;创作作品或创造知识而不是消费知识;突出工程而不局限于工程设计;强调个人更注重群智发展。

研究性学习是教育部20001月颁布的《全日制普通高级中学课程计划(试验修订稿)》中综合实践活动板块的一项内容。它是指学生在教师指导下,从学习生活和社会生活中选择和确定研究专题,主动地获取知识、应用知识、解决问题的活动。

我们今天所提的学校创客教育与研究型课程虽然名称不同,但在内涵与外延上高度一致,都体现了创新精神和实践能力的培养目标,包括:

知识创造与问题解决

知识运用与高阶思维

合作精神与群智发展

创客教育、研究性学习这类学习方式兴起的原因,这与人类求知假设的变化密切相关。

农业社会知识短缺,知识掌握在少数人手中,教育是传道,学习是求学;

工业社会的教育特点是适应工业革命时代的劳动者需求,知识爆炸式增长,教学走向大众化;

信息社会人类的求知假设在于:信息极度发达,关于已知世界的信息分享已非常便捷,人类更需要发挥主动性和创造性,借助科学探究活动探索未知世界。

 

 

 创客教育的人类求知假设

Moor:创客教育进入“自适应”时代

互联网+时代,我们以创客精神,培养具有创客素养的学生为使命,致力于探索教育新技术、新手段,帮助老师和学校改进创客教育。

学校创客教育中普遍存在六个主要问题:认识偏差、评价滞后、管理困难、资源不足、师资缺乏、教法低效。为了解决这些问题,扫清学校开展创客教育的障碍,结合自适应学习理念,我们开发了“Moor”平台。

Moor“Massive Open Online Research”的首字母缩写,意思是大规模开放式在线研究。概括的说,它是一个学生可以自主发起、实施、交流研究课题的在线学习、研究辅助平台,是自适应学习技术与研究型课程理念的结合。

学生登录平台后,提出一个自己想研究的课题,系统会根据学生的研究兴趣,为其提供个性化的学习路径,设计研究导航,推送相关学习资源,配备指导教师,支持他一步步展开研究。

 

Moor平台学生界面

 

 

    如果学生自己暂时没有明确想要研究的课题,系统为学生配备专业的测量工具,包括心理测量、多元智能、职业倾向,根据测量结果,帮助学生判断自己的兴趣和特长,给予学生相应的研究建议。

同时,平台上还设计了一些特别的功能,如方便学生记录稍纵即逝的灵感的灵感笔记,方便研究者、指导教师多边沟通的研讨圈等。

最后,学生在线学习和研究情况与高中生综合素质评价相连,一键生成学习档案。

用一个寻找蚂蚁的建筑设计师的例子向大家进一步介绍:

A同学提出一个问题:蚂蚁窝外面看是一个小孔,它的内部究竟是什么样的?

A同学将这个问题发布在平台上:谁知道蚂蚁窝的内部构造?

B同学则对不同蚂蚁的巢穴是否一样很感兴趣,她也在平台上发布了自己的课题方向。

C同学也是蚂蚁爱好者,他感兴趣的是蚂蚁的生存环境,蚂蚁们喜欢什么样的温度、湿度。

蚂蚁研究爱好者们通过问题云平台发布自己的疑惑、问题和课题,智慧的云平台将他们聚集在一起,组成蚂蚁研究联盟,并把这个联盟匹配给相关的生物学教师。

越来越多的蚂蚁问题汇集在这个云平台上,越来越多研究蚂蚁的学生和老师也聚集起来,通过各种终端分享自己的研究资料和数据,提出问题和解决问题,共同成长。

如其中一个小组的研究主题是家乡的蚂蚁类群,海南的、青海的、温州的、黑龙江的、各种奇怪的蚂蚁照片都上传到平台上,最后汇集了许多蚂蚁的照片。

 

云平台上的蚂蚁问题

蚂蚁研究社区里甚至还有一位同济大学建筑学的博士生,他的博士研究课题是地下隧道的施工,在地下隧道施工的过程中,地下挖多大,就会生成多少建筑垃圾,但他发现蚂蚁窝不一样,如果把蚂蚁挖出来的泥土塞回蚁穴根本塞不满,这些垃圾去了哪里?他也在平台上和蚂蚁社区的同学们一起研究。

Moor平台上,一个同学研究的问题给另外的同学带来启发,很多人一起研究形成一个协作共同体,这是一个个体学习和集体智慧生长的过程,它带给每一个参与者认知方法论的体验、创造活动的经历、思维品质的改善和团队合作意识的提升。学生们在社群交往中坚定学习动机,在任务解决中自主建构个人的知识体系,这是我们正在探索的创客教育。

张治:互联网+”时代教育何为

互联网+”以被纳入国家战略,同时又出现在扎克伯格给女儿的信中,描绘成他所期待的互联网社区+教育新模式。在信息时代,该如何理解互联网和教育结合的意义?

事实上,许多学者早有预言,基于网络的学习是信息时代学生的重要学习方式。互联网+教育已成为不可逆转的时代趋势,随着信息化的推进,网络学习环境不断改善,网络学习工具不断丰富,网络学习资源不断创生,网络学习必将成为学生最实用、社会最经济的学习方式。201035日,美国教育部教育技术办公室正式发布了题为《变革美国教育:技术推动学习》的国家教育技术计划。

计划提出了一个技术推动的21世纪学习模式,围绕学习、评价、教学、基础设施、生产力五方面,提出了主要发展目标和建议,为教育提供了一张如何使用技术变革教与学的蓝图。在其序言中提到,基于技术的学习和评价系统不但是改进学生学习的关键,还是为各层次教育系统改进提供数据依据的关键……教育系统面临的最大挑战是如何发挥学习科学和现代技术的杠杆效应,为所有学习者创造有吸引力的、有实效的、个性化的学习经历和能反映学生日常生活和未来实际的评价体系。

不管承认与否,我们的学生都生活在一个充满高技术的世界里,有人称学生为数字原民,这为他们提供了快捷获取信息的机会,给了他们创造并与全世界的人分享思想的能力和从事个人兴趣活动的自由。美国的学校充分认识到这一点,他们利用技术放大教育资源、发展教育游戏、开发教育评估系统,激励学生利用技术来持续地学习,利用技术来提高教育生产力。

国外教育技术变革有何特征?又能带给我们哪些启示?

首先是对技术背景下的学习方式变革趋势和目标逐渐明晰。

越来越多的教育工作者认可高技术社会背景学习方式正在发生革命,对21世纪的学习强调是以学生为中心的、自主的、个性化的。因此,让所有学习者在校内外都有参与式的学习体验,使其成为全球性网络社会中积极的、富有创造力的、有知识、有道德的参与者已成为美国教育部门力图构建的学习新模式。

在学习内容上,突出对21世纪专业知识和能力的所有内容领域的批判性思维、复杂的问题解决、合作、多媒体交流等共性内容的培育。

在学习方式上强调通过不同技术支持不同类型的学习,通过媒体呈现、资源建设和网络社群组织建设为学生(包括各种年龄段的学习者)创造学习机会。

在学习时空上,要能满足学生全天候按需学习的需要,使资源通过正式和非正式学习得以有效利用。

为了达成这种愿景,美国教育部门强调了学习科学与技术的结合,着力推进体现学习科学原理的、基于技术的学习资源,突出共性的问题解决能力、批判性思维、合作和交流能力培养,利用技术加强STEM(科学、技术、工程和数学)的学习和评价。

其次,是对技术背景下的教学变革提出新的要求。

当前的教育工作者大多是孤立的,很少与外界专业同行交流,专业发展活动分散、短暂而且以研讨会的形式展开,很少提供将学习与实践结合起来的机会。将教师的工作理解为给学生教指定内容,并保证学生在测验中取得好成绩。而21世纪有效教学需要创新意识、问题解决能力、持续研究能力、数据的诊断利用、灵活而个性化的教学方法来满足学生不同的需求和特点。最高效的教师要拥有丰富多样的知识、专长和能力,而不仅仅是传递教学内容、管理班集体。

为了创建全国范围内的有效教学资源,美国教育部门对21世纪的有效教学提出建议,要为专业教育工作者提供资源和工具,最显著标志是建设教学共同体,促进教师的专业发展,构建终身学习型社会。

主要的举措包括:通过虚拟环境和在线社区来连接教学、教师与学习者,可以实现学生的个性化学习、增强其学习动机;通过在线社区,将教师与内容、专业知识和活动相连接,从而有效利用教学的资源来改善学生的学习。

同时,这种教学将师范大学、教育研究机构、教师、学生连接为一个学习共同体,每个老师既是学习者,又是学习服务者。职前教师通过这个互联平台学习教学经验,在职教师通过技术支持的面对面和在线学习相混合的教师学习模式来进行职后研修。

此外,美国的开放教育资源运动也正在蓬勃开展,如麻省理工学院发起的开放课件运动(OCW),包括播客节目、数字图书馆、教科书等,可对网络上任何人免费开放。卡耐基梅隆大学的开放学习项目(OLI)则致力于研究如何设计优质的开放教育资源,由高等教育开启的开放教育资源运动也开始在K-16教育中得以普及,这种开放资源大大提高了教育的生产力。

互联网+”课程,产生的不仅仅是网络课程,它让整个校内外课程,从组织结构到基本内容都发生了巨大变化,技术在其中起到了多大的作用?

构建技术支持下的评价变革蓝图,这是美国技术推动学习最有新意的突破口。美国国家教育技术计划引用总统奥巴马在2009310日发表的讲话:我呼吁国家官员和州教育主管开发不仅能测量考试成绩,还能测量学生是否具备21世纪所需要的诸如问题解决、批判性思考、团队合作和创造性等复杂能力的标准和评价。教育评价事关提高教育生产力的核心,不仅需要明确评价什么,还需要知道如何评价,从而客观把握教育的状态,并及时为改进学习提供帮助。

评价什么是教育评价的核心。美国教育部门认为当前学校过于注重学习结果的评价,而缺乏对学生学习过程的评价,尤其需要对学生学习过程中的问题解决、批判性思维、团队合作、创造性等复杂能力进行评价,应该利用技术收集学习过程中的数据,从而为如何改善学习提供依据。基于技术的评价能够提供数据,驱动以什么对每个学生最好为依据的决策,这样的数据可以用来创建一个能够将给学生、教育者、家长、学校领导和地区管理人员的反馈连接起来的系统。从而使正确的人在正确的时间以正确的形式获得相关数据,帮助各个层次的教育工作者和领导者管理评价的过程、分析数据,采取适当的行动,引发整个教育系统连续的进步。

对于学生在学习过程中学到了什么,通过考试就能获得的评价比较容易获得,但是对学生复杂能力发展状况,如在学习的过程中问题解决能力、批判性思维等,这些能力的评价是否也可以用技术做到?

结合认知研究和理论提供的模型,开发教学和评价的新方法,美国不少高校和教育研究机构已经发展了这种技术。哈佛大学等机构开发的River City是一个由研究者设计用来研究学生如何通过使用它来学习的多用户虚拟环境。在这个虚拟环境中创建了一个情境,其中中学生可以在一个虚拟世界计划、实施科学调查,从而获得生物学、生态学、流行病学中的概念。

在《The River City Project》中通过分析学生的最终成果的报告和学生的行动为依据,通过技术记录学生在任何时间任何地点的学习过程,分析学生设计实验、操作参数、实施监测、录制数据、表述结果等过程来评价学生,测量学生科学探究能力和科学概念的学习状态。探索如何将游戏、模拟、协作环境和虚拟世界用于评价,以激发学生的参与性,并对复杂技能进行评价,这种评价数据的多样化有助于评价学生的多项能力,让人们对技术改变教学与测评的方式的前景充满了信心。除此之外,技术优化评价的价值还在于通过自适应评价系统提供适合自己的学习清单,从而支持个别化学习;遵循基于学习的通用设计(UDL)原则的评价普及性更高,提高评价效率和公平性;技术加速了评价量表的开发与测试,大大缩减了开发、测试的时间和成本;技术支持了评价主体的多元性,还能减少考试次数,从而使评价各方面都得到优化。

以改善学习为目的,利用技术收集学习过程中的数据,利用评价数据不断提高学习成果和教育生产力,不仅支持传统课堂教学中学生思维过程的数据获取,还支持在线学习中学生学习过程的数据获取,从而为改善学习提供了依据,这是美国利用技术提高教育生产力的核心策略之一。基于此,美国教育部门正鼓励全国将认知研究和相关技术研究结合起来,开发能够测量21世纪复杂能力的标准和评价系统,用于评定成绩和诊断学习,从而及时改善学生的学习。服务全国范围的智能性综合评价诊断系统和教育专家系统将帮助所有人不断改进学习进程,帮助教育机构不断改善教学实践,这是美国技术支持学习变革的终极目标。

中国无论是网民数量还是网络经济发展的速度,都堪称世界第一。在互联网+”背景下,我国正处于怎样的状态?

我国《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020)》和《教育信息化十年发展规划》对教育信息化提出了加快教育信息基础设施建设、加强优质教育资源开发与应用和构建国家教育管理信息系统三个方面的要求,并提出了以三通两平台建设工程推动教育信息化的变革。作为上海市二期课改课程标准中也提出以信息技术的应用作为标志,将现代信息技术作为学生学习资料的来源、交流的媒介、认知的工具、管理的手段、组织的平台

由于目前学校体系的变革缓慢和应试教育思想根深蒂固的双重影响,我们的信息化水平整体还比较低。目前的教育信息化层次大多还局限于将技术简单地应用到现存的教和学的方式中,有的学校和老师连这一点尚未做到。上海中学生在校使用互联网的便捷性、我国互联网上教育资源的丰富性和技术含量都远远落后于美国,也许转变学习方式、教学互联、技术支持的评价这三个方面我们都还未设想,这与上海的教育地位是不相称的。在技术背景下的这场学习革命面前,我们应该通过信息化促进教育的跨越式发展,在全国率先实现教育现代化,应该设法通过技术提高整个社会的教育生产力,促进全体学者的提高。

然而,目前蓬勃开展的网络学习和翻转课堂的实践尚未显现令人信服的效率提升,信息化的环境和信息化的支持服务体系还不健全,学校和社会在推进教育信息化变革的决心和勇气还比较欠缺,在上海教育走向现代化、信息化的背景下,上海教育应该着力解决如下问题。

上海应该反思教育生产力的概念及其与技术的关系。作为中国的发达地区,上海有条件率先尝试改变现有教育的基本结构、学校物理形态和概念形态,集全市之力制定新的学习环境标准,开发、开放学习资源,盘活存量资源,为每位学习者提供异步、持续、高效率的学习机会,减轻知识传授学习负担,提高教育生产力。同时,我们还要反思教育投入,以技术被使用及对教学、学习和评价的支持程度为依据,重新制定教育生产力的定义、指标和评估体系,从而提升全社会学习成果。

具体来说,有哪些举措可以开展?

上海应该尽快相互建立联结的教学体系。

以上海市教师研修体制为基础,开发个人终身学习网,为每位教育者提供设计、开发资源,并与同行共享的平台和工具。上海市电化教育馆、教研室和各学科专业委员会要构建学科专业资源平台,激发教师共建共享的意识,鼓励并奖励优秀教师将自己的课程资源和教学微课传到网上,或者通过网络对网上学习者进行个别化的辅导、与其他同行交流,扩展有效教师的数量,使更多的学生可以享用优秀教师资源。高校、特别是师范学校要善于将职前教师培训和教师职业终身发展、学科专业服务资源结合起来。加快机制改革,改变教师的信息化环境下的职业发展规划,帮助教师适应信息化生存,并通过信息化的评估机制,促进在职教师的专业化发展。

上海市电化教育馆应以教师信息技术应用能力提升工程为契机,整体提升教师和教育管理者信息技术应用的意识和能力,将教师职称评审、学校发展评审与资源贡献量挂钩,特别是实验性示范性高中,要减弱竞争性,增强全市共建共享的意识和水平。

市教委应尽快推动基于虚拟环境的学习评估技术和数据库开发。将评价与教学、学习的过程相结合,进行研究与开发,探索如何将游戏、模拟、协作环境和虚拟世界学习过程用于评价,以激发学生的参与性,运用技术评价学生学习过程中的复杂能力,建立供高校和各级教育部门和家长使用的教育评价手段,侧重能力和创造性的形成性评价,并对虚拟学习和评价结果给予认真对待。

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