2017年地平线报告基础教育版前瞻
● 加速基础教育采用技术的关键趋势
1.长期趋势
未来五年乃至更长时间，推动基础教育采用技术的关键要素。
（1）推进创新文化
目前，学校已经被视为推动创新和创业的场所。这一趋势的焦点已经从理解培养创新思想的价值转变为寻找方法以便复制到不同的、独特的学习机构中去。过去一年的研究让我们能更好地了解学校是如何培育不同类型文化来促进改革的。其中推进这一改革进程的关键点是要求基础教育改变其现状，接受把失败作为学习过程中的重要组成部分。而将创业精神融入基础教育的行动也进一步承认，每一个伟大的想法都有开始的地方，学生和教育工作者们都可以配备需要的工具来激发真正的进步。为了跟上改革的步伐，学校必须严格评估课程，并改革评估方法来消除阻碍新思想发展的障碍。
（2）深度学习策略
在基础教育中，越来越多的人重视深度学习策略，威廉和弗洛拉·休利特基金会（William and Flora Hewlett Foundation）把它定义为在学生掌握学习内容的同时，培养其批判性思维、解决问题的能力以及协作学习和自主学习的能力。为了保持学习的积极性，学生们需要了解现实世界，以及新的知识和技能带给他们的影响。教学法将从被动学习转向主动学习，允许学生从新资讯中拓展思路，并学会怎样管控他们建立的主题活动。具体方法包括基于问题的学习、项目式学习、挑战式学习以及探究性學习等，这些方法都在鼓励学生创造性地解决问题和主动实施解决方案。
2.中期趋势
在未来三到五年内，推动基础教育采用技术的关键要素。
（1）对量化学习的日趋关注
人们越来越多地对量化学习这种新的评价方式感兴趣。这种方式需要教育工作者使用多种方法和工具来对学生在学业准备、学习过程、技能获取以及其他教育需求阶段，进行评估、量化和记录。由于社会和经济因素重新定义了当今职业所需人才的能力，学校必须重新思考如何去界定、测量和证明学生掌握的学科知识和软技能（如创造力和协作能力）。数据挖掘软件逐步融入到在线教育、移动学习和学习管理系统中，形成了新的学习环境。这类环境利用数据分析和可视化软件能多维度、便利地描绘学习的相关数据。在线上和混合课程中，数据可以展示出学生的行为是如何促进他们的进步以及影响学习效果的。
（2）重构学习空间
传统教育依赖于以教师为中心的教学方式，讲座是知识传递的主要来源。如今，人们正在拥抱以学生为中心的教学，这让学习者能更好地为未来职场做准备。同时，教室设计的新方法正在支持这种转变。此外，在建筑和空间规划方面的创新思维正在影响新学校基础设施的设计和建设，进而有可能对课堂实践和学生学习产生重大影响。
3.短期趋势
在未来一到两年内，推动基础教育采用技术的关键要素。
（1）编程素养
编程是指计算机能理解的一组规则，可以采用多种语言的形式，如HTML语言、JavaScript语言和PHP语言。许多教育工作者认为，编程是一种激发计算思维的方式，这项技能需要将计算机科学知识与创造力、问题解决能力深度结合起来。知名编程教学网站Code.org最近预测，到2020年，美国将有140万个计算机工作岗位，而只有40万计算机专业的学生来填补这一职位。为了更好地让学生从较小的年纪开始学习，越来越多的学校领导和专家正将编程嵌入到基础教育课程中来。世界各地的学校正在开设编程课，如让学生共同设计网站，开发教育游戏和APP，并通过建模和设计新产品来设计应对挑战的方案。
（2）增强STEAM学习
近年来，人们越来越重视加强科学、技术、工程和数学（STEM）课程的学习，因为这些学科被广泛视为促进创新和促进国家经济增长的动力。一些教育领导者认为，作为机构聚焦STEM学习的一种回应，有必要建立一个更加均衡的课程，如将艺术、设计和人文学科等整合到科学领域。这一概念促进了STEAM教育的产生，在这里，A代表“艺术+”。STEAM教育将这一定义扩展为一种基本理念，即所有学科都能且应该紧密地揉和在一起，以给学生提供一个如何把广泛的知识和技能在现实生活中相互联系的大图景。换句话说，技术的使用不仅是与推进科学和工程技术的进步有关。
● 阻碍基础教育采用技术的重要挑战
1.可解决的挑战
（1）实景学习体验
目前，带着学生接触现实问题和工作场景的实景学习体验在学校还没有普及。实景学习被看作一些重要教学策略的支撑，它有着巨大的潜能让学习者沉浸在获得终身学习技能的环境中学习。实景学习体验的方法包括职业培训、学徒制和某些科学调查。实景学习强调以元认知反映和自我意识作为基础的重要性。因而，越来越多的学校通过与更多的社区建立关系，与当地组织积极合作，让学习者可以体验到学校之外的未来生活和工作情境，并以此种方式来缩小学科知识与具体应用之间的差距。
（2）提高数字素养
技术使用的生产性和创新性是21世纪实践的重要特征，这对在工作场所和其他领域取得成功是至关重要的。数字素养超越了学习者所获得的孤立的技术技能，可使人产生对数字环境的更深理解，更能够直观地适应新环境，并与他人协作创建内容。因此，学校应致力于发展学生的数字公民权，确保其能够负起掌握和使用技术的责任，包括混合式、在线学习环境和其他场合中的在线交流的礼仪、数字权利和责任等。这类能力正在影响着课程设计、专业发展和面向学生的服务和资源。由于数字素养牵涉众多因素，学校领导面临的挑战是获得更多公共机构的认可，并支持所有的利益相关者发展这些能力。
2.有难度的挑战
（1）反思教师的角色
教师越来越多地被期望能熟练掌握多种基于技术的方法，并用其来传递内容、支持学习者以及进行评价。在有技术支持的课堂上，教师的主要责任从传递专业知识转变为构建学习环境，以帮助学生获得创造性探究能力和数字素养。教育者现在扮演着指导者和教练的角色，为学生提供机会，引导他们自主规划学习路径，进而将其培养成为有责任的全球化公民，并激励他们树立终身学习的习惯。这些不断变化的期望正在改变着教师们参与专业发展的方式方法，如更多地利用社交媒体和校内外的同行进行互动合作，并使用在线工具进行资源共享等。
（2）传授复杂思维
对于学习者来说，他们能够理解成长过程中的网络化世界和利用复杂思维学习都很重要。复杂思维学习就是学会如何使用抽象法和分解法处理复杂任务，以及如何将启发式推理运用到复杂问题上。独立掌握复杂思维方式往往难以在应用中奏效，只有掌握了沟通技巧，复杂思维的应用才有意义。事实上，高效率的领导者都是杰出的具有高水平社会智商的沟通者，他们有能力把不同的人连接起来，并利用技术进行协作和采用数据来支持他们的想法。这些都需要宏观的理解能力，以及相关的逻辑、数据和直觉意识。虽然复杂思维这一话题的某些方面，与设计思维类似或者完全相同。但本报告的目的是要把两者作为不同的概念来处理。“复杂思维”指的是理解事物复杂性的能力，这是一种利用系统化的工作思维来解决问题的能力，可以与“计算思维”互换概念。
3.严峻的挑战
（1）成就差距
成就差距指的是学生群体之间在学业表现上的差异，特指社会经济地位、种族、民族或性别所造成的各种差异性，而同行竞争压力、学生比较、消极印象以及考试偏见等因素加剧了这一挑战。学校使用多元化成功标准来定义学习期望，其中包括分数、标准化考试成绩和完成率等，这导致学生的表现在个人和团体层面产生比较。适应性学习和个性化学习技术在识别表现较差的学生和学生群体时所发挥的作用越发重要。它能帮助教育者和领导者了解影响因素，进而启用和扩展有针对性的干预方法和参与策略，以缩小成绩差距。
（2）领导变化后的创新的维持
维持长期成功是开发新项目时需要重点考虑的一个因素，尤其是资金和领导层等外部因素容易发生变化的情况下。然而，未雨绸缪并不总是能得到明确的实施，也不是目前学校的常态。为促使学生在学校的成功，所制定和实施的创新方法，需要来自领导及全体教职工的全身心投入。不幸的是，领导职位的空缺或过渡会导致项目延迟或阻碍项目的发展，从而不能有效地满足学生的需要。人员调整后的关键挑战是，学区或学校在没有舵手的情况下，也能提出有前途的方案，但各地区和学校必须要确定成功的战略，以便在转型的过程中能继续推进创新方法的实施。
● 基础教育中教育技术的重大发展
1.近期采用的技术
采用的时间：1年或1年以内。
（1）创客空间
21世纪的变化正在揭示：在一个快速发展的世界里，什么样的技能具有真正的适用价值。如何更新或改造教室才能满足未来的需要？这个问题的答案是通过创客空间，或者是提供工具和学习体验来帮助学生实现他们的想法。创客空间旨在吸引各个年龄段的学生，并基于开放的实验进行迭代和创造。在这种情况下，3D打印、机器人技术和基于网络应用的3D建模等工具可以让更多的学生接触到最前沿技术。支持者们认为教育创客空间最突出的优点是通过动手设计、构建和迭代提高学习者的创造力和高阶问题解决能力。
（2）机器人技术
机器人技术指的是机器人（是完成一系列任务的自动化的机器）的设计和应用。最初的机器人被安置到工厂的装配线中，以实现流水线生产和提高生产效率，如汽车的生产。如今，机器人进入采矿、军队和运输等领域，通过完成对人类来说不安全或单调的任务，改善了行业的运营。预计到2020年，全球机器人数量将翻一番，达到400万，这一转变预计将形成全球化的商业模式和经济模式。全球经济的增长越来越依赖机器人，尤其是在机器人更自动化、更安全、更廉价的情况下，工人们将受到怎样的影响，这是一场激烈的争论。现在，机器人项目关注的一项推广工作是将机器人技术和编程整合为跨学科的STEM学习活动，进而让学生成为21世纪更好的问题者。
2.中期采用的技术
采用的时间：2到3年。
（1）分析技术
今天，几乎所有通过互联网或商品消费服务进行的交互，都被有针对性地追踪、存储和使用，从而导致了大数据概念的产生，大数据指的是用大量的數据反映大家行为以及各种人群的活动。现在，数据科学家和数据收集平台能够组织计算PB和EB量级的数据，从而分析和识别那些可能没有被发现的活动模式。如此庞大、多样化的复杂性的数据集所呈现的信息对于某项活动能否取得成功是至关重要的。在教育方面，数据挖掘已经开始针对性地用于处于危险中的学生、个性化学习和灵活创建成功路径等方面。如今，学校变得更加善于处理和解释大数据，从而可以做出更明确地反映学习者真正需要的决策。然而，同时也需要更好的工具来发掘更深入收集和分析数据的潜力。对于教师和学生来说，理解如何使用新的数据工具和培养分析技能（包括数据素养、计算思维和编程）是至关重要的。
（2）虚拟现实
虚拟现实指的是在计算机生成的环境中，模拟实际存在的人或物体并获得身临其境的感官体验。在基础阶段，此技术采用3D图像的形式，让用户通过鼠标和键盘进行人机交互操作。如今，此应用程序允许用户通过手势和触觉设备更真实地“感知”显示出来的物体，这些设备通过力的反馈提供触觉信息。到目前为止，尽管虚拟现实对学习有很重要的影响，但它还主要被用于军事训练。随着硬件的加速、CAD软件和3D显示技能的发展，虚拟现实技术正变得越来越主流，尤其是在电子游戏领域。今天，头戴式显示器的使用，使玩家进入更加逼真的游戏环境。相信，虚拟现实技术一定能使学习中的仿真场景更为真实。
3.远期采用的技术
采用的时间：4到5年。
（1）人工智能
在人工智能领域，人们正在利用计算机创造与人类功能更接近的智能机器。知识工程允许计算机模拟人类感知、学习和决策，这是基于对信息的类别、属性和各种集合之间关系的访问而获得的。神经网络是人工智能研究的另一个重要领域，通过语音识别和自然语言处理，其被证明对建立更为自然的用户界面极具价值，并使人类和机器的交互与人类彼此相互交流更加类似。通过设计，神经网络能模拟动物大脑的生物功能，以对特有的输入进行解释和作出反应，如语音和语调。随着基础技术的不断发展，人工智能利用在线学习、自适应学习软件以及仿真方式能够更直观地与学生互动，并具有更大的潜力。
（2）物联网
物联网是由具有计算能力的物件组成，通过处理器或内置传感器，在网络中传递信息。这些连接能够实现远程管理、状态监控、跟踪及报警。市级政府和学校正应用物联网的功能，借力数据简化流程，促进可持续发展。联网设备将生成学生学习和活动的数据，为内容传递的方向和学校的规划提供信息。随着越来越多的智能设备进入校园，学校开始研究它们对学生隐私和安全的影响。物联网不仅有潜力帮助学校降低成本，而且能够更有效地利用学生们的数据为学生提供工具来创建新颖的解决方案，以应对现实世界的问题。