2017地平线报告基础教育版报告聚焦了最有可能影响今后五年(2017—2021)技术规划和决策制定的六项主要趋势、可能阻碍新技术采用的六个关键挑战、基础教育应用的六项重要技术进展-创客空间、分析技术、人工智能、机器人、虚拟现实、物联网——即将在未来五年影响基础教育的重要发展。地平线系列报告对于我国基础教育信息化发展尤其是推动技术在教育领域的应用具有重要参考价值。

　　一、基础教育的发展动向

　　对地平线报告的六大趋势、六个挑战和六项技术进行元分类，从六个方面反映出基础教育的发展动向。

　　1.增加学习机会和便捷性。

　　人们希望能够随处学习和工作，不断地获取学习资料，彼此之间建立联系。学校为教职员工、学生创建更多的学习方法和平台方面取得了很大进步，师生可以随时随地进行合作，提高了工作效率。

　　实时联网设备的出现，为随时随地的学习提供了更大的灵活性，许多学校也相应升级了他们的IT基础设施。虽然移动和数字学习策略现在有了很大的发展，但是高速宽带接入的不同情况，以及不同学生群体(社会经济地位、性别等)之间的差距促使学校领导者不断评估其学习内容和产品的成本、机会与质量。

　　2.激励教学创新。

　　如果教育被视为推动全球经济发展的工具，那么它必须要像北极星一样引领社会进入下一个大事件，照亮新的思想，以解决当前紧迫的挑战，创造机会，塑造美好未来。

　　从这个意义上来说，基础教育机构也可以成为培养发明和发展的孵化器，不仅可以促成积极趋势的形成，更重要的是为所有人形成最重要的影响：

　　毕业生不仅为上大学做好准备，还满足了不断发展的就业市场需求，而且重新定义和提高了他们即将进入的环境。基础教育中拓展创新的领域很多，推进创业思维文化和设计新形式的人工智能只是其中两个方面。

　　3.开展实景体验学习。

　　无论是基于项目的学习、基于挑战的学习，还是基于能力的学习，这些教学法上的发展趋势为学生创造了更丰富、更具有实操性、更接近真实世界的体验。当学校把主动学习置于死记硬背之上时，学生们自身的作用也得到了重新认识。

　　学生曾经被认为只是知识学习的参与者和消费者，而创客文化在基础教育中的应用使他们成为知识生态系统的积极贡献者。他们通过体验、实践和创造进行学习，以更具体和创造性的方式展示新获得的技能。学生不必等到毕业才去改变世界。然而，要在传统实践所形成的空间和范式上创造这些机会，教育机构将持续面临挑战。

　　4.跟踪和评估学业进展数据。

　　如果结果没有经过仔细的测量和分析，也未能根据结果来调整教育教学，新方法或技术的推广还有什么意义?教育机构越来越擅长撷取程序化数据。这一原则已被应用于跟踪学生的成就、参与情况和行为，并利用这些数据为基础教育机构各部门、各校园的决策提供信息。这些信息还通过自适应学习工具促进更加个性化的学习体验，分析需要改进的领域，并相应地为每个学生提供定制化内容。

　　随着这种数据驱动的话题在基础教育中激增，领导者必须考虑如何分析利用数据，以更全面的方式展现学生的成就，打破数据孤岛，拥抱共享文化，同时坚持道德和隐私标准，是利用数据中最重要的原则。

　　5.促进教学专业化。

　　更多地强调亲身实践、技术增强的学习已经影响了校园生活的方方面面，而教学是其中的核心推动力。随着学生们能够经常开展创新、迭代和协作，教师的角色已经发生了改变，从“讲台上的圣人”转换成了“身边的向导”。学生在解决复杂问题，探索新领域和获得具体技能时需要相应的辅导和指导。

　　从以学生为主体的课堂讨论深入到学习内容时，教师必须采用巧妙有效的方法来平衡以学生为中心的的教学模式。学校有必要启动相应项目对积极的教学实践进行认可和大规模推广。此外，正如需要提高学生的数字素养，教师也必须在教育机构的支持下参与持续的专业发展。

　　6.普及数字化素养。

　　技术和数字工具已经变得无处不在，但是当它们没有以有意义的方式被纳入学习过程时，可能会起反作用。高等教育和当代职场需要精通数字化技术的职工，他们可以很容易地将新出现的各类媒体和技术应用到工作中。

　　促进这种高级素养的一个主要因素是人们认识到仅仅了解如何使用设备或某些软件是不够的;教职工和学生必须能够在工具和预期成果之间建立联系，以创新的方式利用技术，能够根据各种不同环境使用合适的技术。这项举措必须由教育机构的各个部门协同开展与支持，因为数字化素养是贯穿教和学各个方面的主线。

　　在接下来的报告中，开始的前两部分着重分析了驱动技术决策和规划的关键趋势，以及可能阻碍新技术采用的挑战。每一部分都明确讨论了趋势或挑战对基础教育组织的政策、领导力和实践的影响。将政策、领导力以及实践这三个要素纳入进来意味着将管理、愿景和行动结合起来，从而促进积极的趋势和克服紧迫的挑战。

　　报告的第三部分重点介绍了消费者技术、数字化策略、使能技术、互联网技术、学习技术、社交媒体技术和可视化技术的重大进展，这些技术将在未来五年内影响基础教育。

　　二、驱动学校应用教育技术的重要趋势

　　(一)远期趋势

　　未来五年乃至更长时间驱动基础教育应用技术的关键要素。

　　1.推动创新文化

　　学校的创新日益关注以学习者为中心的教学范式，学生在模拟现实世界的环境中建立批判性思维能力。STEAM(Science、Technology、Engineering、Art、Mathematics：科学、技术、工程、艺术、数学)的实践发展催生了旨在推动学习者合作、创新能力发展的项目学习。重视学校文化是这一长期趋势的关键。

　　许多教育家认为，学校的使命必须帮助那些思维敏捷、善于协作的学习者健康成长，才能保持持续的创新。学校领导者正以强有力的使命和愿景作为学校发展的方向，从而转变学校的文化、课程设置和运作方式，以支持学校的创新模式。

　　2.深度学习策略

　　深度学习方法旨在培养学生的批判性思维、解决问题、协作和自主学习能力。教育范式从被动学习转变为主动学习，才可以帮助学生发展原创思想、提高信息保持能力、建立高阶思维技能。

　　这些教学方法包括基于问题的学习、基于项目的学习、基于挑战的学习和基于探究的学习，鼓励创造性地解决问题并积极实施解决方案。教师必须承认学生先前的经验，帮助学生将知识整合和转移到新的情境中，支持学生对自己的学习能力有充分的认识，获得解决问题的信心。

　　(二)中期趋势

　　未来3—5年内驱动基础教育应用技术的关键要素。

　　1.注重学习测量

　　这一趋势主要关注各种测评工具和方法的使用，教育者可以用来评估、测量和记录学生的学业准备、学习进度、技能获取和学业成就。过分强调对学生成绩的测评通常占用了大量教学时间，对教师和学生的精神造成不必要的压力。

　　“学习分析”是基础教育中测量学习进展的一项重要技术。学习分析对学习者及其背景资料进行收集、分析和报告，学校通过学习分析来优化教育环境、改善学生学习。此外，“基于能力的学习”提供了一种很有前景的替代终结性测评的方法，通过数字档案袋和真实性评价，让学生在现实世界的环境中执行任务或项目，来评估学生的学习状况。

　　2.重构学习空间

　　有效的学习空间应具备移动、灵活、多样化和相互连接的特点，因此桌子、中心台、线路要优于空间硬件的考虑。此外，建筑和空间规划的创新理念正在影响新学校基础设施的设计和施工，新设计重在节约能源，提升学习舒适度，从而大大改善学生学习。

　　新的学习空间与传统教室不同，要以模块化的排列组合代替传统的一排排座椅，支持各种形式的学习。这些新的学习空间必须从过去的产业模式转变为以学生为中心的学习模式。他们的设计应该更加支持协作学习、自主学习、主动学习以及探究和创造。

　　(三)近期趋势

　　未来1-2年内驱动基础教育应用技术的关键要素。

　　1.编程作为一项专业素养

　　许多教育工作者认为，编程可以帮助孩子了解计算机的工作原理，通过结构和逻辑来表达自己的想法，进行批判性地思考，在日益数字化的工作环境中取得成功。计算机科学仍然是全球增长最快的行业之一，做好人力资源储备是未来经济发展的关键。编程素养在所有行业中变得越来越必要，特别是在数据分析、市场营销、网络开发等领域更需要某种形式的编码能力。

　　基础水平的编程素养可以帮助学生建立可迁移的技能。编程还能培养解决问题的能力、协作能力，甚至可以通过与游戏、机器人和动画的互动来培养学生的学习兴趣。

　　2.STEAM学习兴起

　　为了回应对STEM学习的重视，许多教育者主张将艺术、设计和人文科学整合到STEM课程中，这对理解力和创造力的构建至关重要。这种理念促进了科学、技术、工程、艺术和数学(STEAM)项目的开展，其中A代表“艺术+”。

　　STEAM、多学科、交叉学科和跨学科等术语反映了将校内课程与现实世界环境整合的趋势。学生从一个全局视角开始，通过自己的调研探索和知识分享，设计问题的答案，创造性地提出解决问题的方法。

　　三、影响学校应用教育技术的重要挑战

　　(一)可解决的挑战

　　我们可以理解，且知道解决之道的挑战。

　　1.怎样开展实景体验式学习

　　“实景体验式学习”是指那些可以让学生直接接触到现实问题和真实工作场景的学习活动。它可以为许多重要的教学策略提供有效支撑，并拥有巨大的潜力让学习者融入那些可以获取终身学习技能的学习环境。

　　越来越多的学校开始和众多社区组织和机构合作，帮助学生在知识学习和实践应用之间建立有效的桥梁。通过与本地组织的积极合作，学习者可以体验未来的社会，发展步入社会的基本技能。通过“实习项目”、“基于社区的实践项目”、“学徒项目”、“职业学校”等方法来应对和解决这一挑战。

　　2.如何提升数字化素养

　　为了挖掘科技的生产力，以及顺利地适应新知识、合作创建数字内容，学生必须深入理解数字化环境。信息素养的重要元素就是如何寻找、获取和使用数字内容的能力。

　　学校所要面临的挑战是如何为学生提供机会，让他们创建自己的数字内容，这样学生可以亲自体验并理解知识是如何产生和传播的。学生分析能力随着概念化、组织化以及数据合成的需要而得到不断强化，这些技能又能帮助学生处理更加复杂的社会问题。由于培养学生的数字化素养跨越了学科和年级，学校需要全力以赴的嵌入到教学大纲中，这样可以确保学生掌握适应瞬息万变的信息世界的能力。

　　(二)有难度的挑战

　　主要指那些我们可以理解，但还没有找到解决方案的挑战。

　　1.怎样重构教师角色

　　现在教师需要更多的关注对学生学习造成重要影响的社会因素和情绪因素，给学生提供合适的指导，示范其如何成为负责任的全球公民，激励和培养他们形成终生学习的习惯等。这些与时俱进的期望，正在改变着教师自己的专业发展和继续教育。

　　为了适应新角色，教师需要不断研究学习方法，而学校必须建立机制来让教师可以跟踪相应的进展，并收集建设性的反馈意见。教师在课堂上的创新证据可以纳入相应的研究，而成功实践又可以帮助其他同事来提升他们的课堂教学。

　　2.如何发展计算思维

　　计算思维是一项基本技能，这种能力可以表述为：“在理解和解决问题的过程中，运用技术来形成和验证解决方案是否正确有效的能力”。“计算思维”应该是阅读、写作、计算之外的另外一项需要熟练掌握的基本技能。

　　但是“计算思维基本处于起步阶段，所以专家还是把它归为有难度的挑战。因为在计算机科学领域之外，国际公认的定义现在还没有建立起来，而且还缺乏把这样的概念和各级各类的教育进行有效融合的成功案例。

　　这一挑战的另外一面是教师还没有准备好把“计算思维”融入到他们的教学中。研究人员认为教师的职前教育需要增加更多的教学内容、教学方法以及教学策略来让“计算思维”变得更具实效。

　　(三)严峻的挑战

　　那些非常复杂、很难解决的挑战。

　　1.怎样弥合学业成绩差距

　　“学业成绩差距”是指，特定学生群体之间出现的学业绩效的明显差距，而这些“差距”是因为他们的地域、社会经济地位、种族、民族、性别等引起的。学生身处一个充满偏见和消极影响的学习环境时，不仅会影响学业成绩，而且还阻碍其潜能的发展。

　　教师的偏见在课堂上也会表现为不同的教学行为。美国教育研究协会的研究发现，小学教师认为那些和男孩子取得一样成绩的女生，一定是她们比男孩更加努力，而且表现比男孩更好的情况下才有可能。这样的观念就会影响女生对自身能力的认知，从而加大STEM领域职业的性别差距。

　　教育工作者和领导者应该更好地研究和理解哪些因素可以产生积极的影响，并且设计有效的教学指导和激励策略来弥合这些差距。

　　2.如何在领导的变更中保持持续创新

　　“领导层对提升标准、改善教学和学习是最重要的影响力”。领导的变更会导致很多“大有前途”的计划失去驱动力。

　　学校如果想要实施新的教学方法，稳定性是取得长期成功的关键因素，尤其当外部因素比如资金和领导层发生变化的时候。众多证据显示一位新校长需要至少5年时间来实现一个新的愿景，实施新的政策和举措从而在学生身上产生积极的影响，而管理团队的稳定性直接影响创新举措的稳定性。学校必须开发一个成功的策略，来消除领导变更对创新项目所产生不良影响，或者通过采取一些防止项目停摆的措施来让学生取得更大的成功。

　　四、进入主流应用的教育技术进展

　　(一)近期：1年以内

　　1.创客空间

　　“创客空间”是指为培养实践操作能力和创造能力所营造的实际环境，一般会配有各种新兴的技术。基础教育越来越关注培养和发展学生21世纪所需的技能，创客空间作为重要的桥梁，为学生搭建适应全球知识经济发展的平台。

　　学校领导正在将“创造”(making)写进课程表，以此鼓励学生和老师把生活中的创意带进来，并探索设计思维的方法。创客空间也为学生在技术学科和形成创业思维方式方面提供接触的机会，学习者通过创新的方式使用创客技术回应世界范围内的紧迫问题。

　　2.机器人

　　机器人技术指的是对机器人的设计和应用——即能够完成一系列活动的自动化机器。为了应对未来的不确定性，应提前为学生做好职业规划，基础教育的教育工作者利用对机器人的研究来提升学生的批判性思维和计算思维，同时在STEM学科及其他领域培养学生的动手实践能力。

　　机器人竞赛为学习者提供了探索STEM挑战的机会，并将他们的技能应用于全球重大问题的解决方案中。教师还使用机器人加强课堂教学，提高学生的参与率。同时，编程作为一种素养也将有助于机器人在基础教育中获得更多的关注。

　　(二)中期：未来2—3年

　　1.分析技术

　　分析技术包括各种工具及应用程序，可将数据转化为可执行的信息。在过去的20年中，衡量学生的学习指标发生了很大的变化，过去以学期或季度成绩、年级升学和毕业率等被动的、潜在的指标作为标准，而今已发展到满足学生需求的交互式和实时性指标为标准，教师可以根据指标及时调整课程和教学法。了解如何使用新的数据工具，开发分析技术，对推进教育环境中大数据的使用很有必要。

　　数据可以用来预测学生的成果，加强干预或调整课程，甚至制定有利于促进学生成功的新方式或策略。利用分析技术是实现最佳学习模式的关键。

　　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。该技术主要以3D图像的形式出现，用户通过计算机界面进行交互和操作。以学生为中心的学习方式正席卷全球，诸如虚拟现实这样可以增加更多学习体验的工具日益得到重视。

　　虚拟现实模型可以使用各种CAD软件进行创建，如Tinkercard、Unity以及Sketchfab。用户所用的这些内容创作工具可以使学习更真实，如身临其境，进一步增加学生的参与度。

　　(三)远期：未来4—5年

　　1.人工智能

　　在人工智能领域，计算机科学正在创造更像人类的智能机器。在其他方面，人工智能还包含着机器学习，即电脑通过大量数据集和自然语言的处理形成决策和预测的能力，旨在帮助人类与机器之间的互动，如同人类之间的互动一样。

　　人工智能在教学方面的应用具有积极的影响，能够提高学生的元认知能力，为有效的教学提供见解，并能够减轻教师的繁琐工作。随着人工智能基础技术的不断发展与普及，教育工作者必须让学生接触人工智能，以应对将来工作环境的变化，同时以批判性思维解决应用人工智能所产生的伦理问题。

　　2.物联网

　　物联网由具有计算能力的处理器或内置传感器的物件组成，通过网络传递信息。这些连接能够实现远程管理、状态监控、跟踪及报警。随着物联网技术在教育应用的推进，学校将加强追踪学习者信息的能力，从而了解影响学生成绩的行为表现。

　　此外，学校也开始探索物联网的潜在应用。美国康涅狄格州的柴郡公立学校(CheshirePublicSchool)安装了能满足日光条件的智能照明系统，晚上自动关闭;因此，该区的电费降低了84%。