教育信息化1.0与2.0时代高等教育教学要素典型特征对比分析

岳丽娜 聂怀勇

(1华北理工大学，河北 唐山 063210；2华北理工大学临床医学院,河北 唐山 063210)

一、引言

21世纪，我国逐步加快教育信息化的发展步伐，陆续实施了中国网上教育平台建设、数字校园建设、精品课程、慕课等教育资源开发等项目[1]。

近几年，以物联网、云计算、大数据、智能终端、人工智能、虚拟现实等为代表的新兴技术呈现爆炸式发展，并以前所未有的速度改变着高等教育信息化的发展进程[2]。2018年4月，教育部出台了《教育信息化2.0行动计划》，我国教育信息化建设进入转段升级的重要时期。当前，教育信息化2.0的理念和新兴技术正推动着我国高等教育领域的全方面变革，触发了我国高等教育教学要素特征的深层次变化，高校教师、高等院校以及教育行政管理部门都面临着如何应对教学要素特征的变化、如何在新的教学样态中有效开展教学活动的现实问题。厘清教育信息化2.0时代背景下高等教育教学要素的新特征将有利于帮助教师适应教育信息化2.0时代的高等教育教学样态，使其在新的教育教学环境下游刃有余地开展教育教学活动，同时，也有利于高等院校及高等教育行政管理部门有的放矢地制定相应政策，进而促进高等教育现代化的发展。

因此，本文通过搜集、筛选教育信息化1.0、2.0、智慧教育、智能教育、大数据、人工智能等相关文献资料，采用文献分析法和对比分析法，对教育信息化1.0与教育信息化2.0时代背景下高等教育教学要素的特征进行对比分析，旨在通过对比分析，帮助高校教师及高等教育领域从业人员了解教育信息化2.0时代高等教育教学要素的新样态，有效开展高等教育工作。

二、教学要素构成

教学要素是构成教学活动的基本要素，我国研究人员从不同的角度对教学要素的构成进行了大量研究，形成了“三要素说”“四要素说”“五要素说”“六要素说”“七要素说”“要素层次论”“教学结构论”等观点[3]。

本研究在分析梳理上述教学要素构成理论的基础上，主要以李如密等的多维要素分析方法为参考[4]，并结合有关教学要素对比分析的研究成果，对李如密等的多维要素分析方法中包含的要素进行了适当的调整，最终确定从人才培养目标、教学环境、教学资源、教学工具、师生角色、教学模式、教学评价等维度对教育信息化1.0与2.0时代教学要素特征进行对比分析。

三、教育信息化1.0与2.0时代高等教育教学要素典型特征对比分析

目前，研究人员普遍将我国教育信息化的发展历程划分为教育信息化1.0和教育信息化2.0两个阶段，20世纪末至2018年教育部颁布《教育信息化2.0行动计划》之前的教育信息化建设阶段称为1.0时代，《教育信息化2.0行动计划》颁布后，我国教育信息化即进行2.0时代。1.0时代教育信息化建设的重心在于硬件设施的均衡配置、数字化、网络化技术在教育教学及管理过程中的简单融合与应用[5]，2.0时代教育信息化的建设重心转为人工智能、大数据等新兴技术与学科教学的深度融合与创新发展。

(一)人才培养目标

人才培养目标具有较强的时代性，高等教育作为人才培养的重要阶段，其人才培养目标与时代发展和社会的需求紧密接轨。在教育信息化1.0时代，高等教育注重学生专业知识、技能的学习和掌握，并逐步重视对学生信息素养及信息技术应用能力的培养。

进入信息化2.0时代，人工智能、大数据、物联网等新兴技术迅速渗透到社会经济生活的各个领域，社会环境正朝着更加智能化的信息生态环境发展，社会化分工不断深化。与此同时，我国正积极推进和实施创新驱动战略，在建设创新型国家的进程中，创新型人才是最宝贵的资源。因此，信息化2.0时代，培养适应智能化信息生态环境、具有创新思维和创新能力的智慧型人才成为高等教育的人才培养目标。

(二)教学环境

教学环境是教学活动发生的载体与支撑，作为1.0时代，计算机、投影仪、电子白板、功放、音箱等设备进入以黑板、粉笔为代表的传统教室，多媒体教室成为开展教学活动的主要场所，多媒体教室的出现使得教室的功能得以拓展，知识传播的速度有了较大的提高，视频、音频、动画等知识呈现方式得到普遍应用，此外，随着网络技术的发展，网络教学软件、网络教学平台陆续出现，使得教学活动的开展突破了的时间和地点限制。

表1 教育信息化1.0与2.0环境下高等教育教学要素典型特征对比分析表

教育信息化2.0时代，大数据、人工智能、物联网、虚拟现实、情境感知等技术为教学环境的再次创新提供了有利的技术支撑，教学环境呈现出全新的形态，主要表现在：第一，教学环境更加开放，教学空间更大程度的拓展，以教室为中心的教学空间格局逐渐消解，教学环境成为虚实交融的复合教学空间，既包括超越时空限制的虚拟教学空间，也包括真实的实体教学空间，虚实教学空间有机无缝衔接，共同构成虚实交融的教学环境；第二，教学环境更加智能，在物理教学空间的设计上，空间的温度、湿度、亮度可以根据师生的身体、心理需求进行个性化定制[6]；虚实教学环境将越来越多地采用人脸识别、情感计算、多模态融合、大数据分析等技术，以数据为驱动，识别师生特征和规律，并对师生行为进行预测和干预，支持精准教学由低阶向高阶推进[7]。第三，教师与人工智能教师协同共存，人工智能技术的不断进步将使人工智能教师出现在教学活动中，教师不再是课堂的唯一主讲人，人工智能教师将协助教师进行教学活动，它能够模拟人类教师实现一对一的个性化、智能化教学。

(三)教学资源

教学资源是指能够支持教学活动的物化、显性的承载教学信息的教学素材，如教材、试题、图片等。教育信息化1.0时代，数字化教学资源逐步替代书、本、试卷、挂图等纸质教学资源，成为教学活动中应用的主流资源，动画、视频、音频、电子书、试题库以及精品课程、精品开放课程、金课等数字化教学资源的数量繁多。

进入教育信息化2.0时代，人工智能、增强现实等技术在教育教学中不断应用催生出形态多样的智慧型教学资源。智慧型教育资源更具个性化、精准性、情景化等特征，如基于VR/AR的图书以生动、多维的立体形式展示知识内容，为学生带来身临其境的浸入式课程学习体验[8]。随着技术的不断进步及其在教育教学中融合程度的加大，具有富媒体性、强交互性，突出个性化、灵活自适应性的智能教学资源将逐步成为主流。

(四)教学工具

教学工具是指教师在教学过程中用于呈现、传递教学内容，优化教学效果的软硬件工具。如传统教学环境下的黑板、粉笔、模型等。在教育信息化1.0时代，计算机、投影仪、电子白板、多媒体等设备成为教师在教学过程中呈现和传递教学内容的主要硬件工具。软件工具主要有离线或在线的教学软件、教学平台等。1.0时代的教学软件和教学平台通常具备课程PPT、讲义、教学视频、习题、答疑等功能模块。学生对课程活动的参与度、专注度，对课程内容的理解度主要依靠教师在课堂中上观察学生的反应或检查学生在教学平台上对学习任务的完成情况来判断，并依据自身的教学经验调整教学活动。

进入教育信息化2.0时代，全息摄像机、眼动仪等感知设备以及数据挖掘、学习分析等技术正逐渐深入地渗透到教学过程中。感知设备可采集学生的生物信息，如表情、动作和声音等，通过科学的分析技术来评估学生的参与度、注意力以及对知识的领悟度，并提出合理化建议和改进措施，教师可依据分评估结果和建议，开展更加高效的教学活动[5]。

与教学信息化1.0时代相比较，2.0时代的教学平台更加智能，具备全面跟踪学习行为、整理分析行为数据、预测发展，辅助教师监控、指导学生学习过程与学习进度、制定个性化的学习方案、推荐个性化的学习资源等功能。

人工智能教师将成为教师的助教，帮助教师完成常见问题解答、作业批改等重复性任务，并通过对学生学习过程相关数据的收集和分析，帮助教师精准了解每一位学生的学习情况，实现对学生的个性化管理、设计精准的学习方案与学习辅导。

(五)师生角色

教师和学生是教学活动的主要参与者，所谓师生角色即教师和学生在教学活动过程中充当的角色和发挥的作用。随着技术的进步、人才培养目标的转变以及教学环境等的变化，师生角色也相应发生着转变。教育信息化1.0时代，计算机、互联网技术的出现使得知识的传播速度大大加快，学生获取知识信息的渠道逐渐增多，教师不再是学生知识的唯一来源，师生角色由传统教学中“以教师为主体，学生为客体”逐渐转向“以学生为主体，以教师为主导”。教师不再是知识的权威者，而是学生学习的引导者，学生也不再是知识的被动接受者，而是学习活动的积极参与者[9]。教育信息化2.0时代，师生角色在坚持“以学生为主体，以教师为主导”的基础上不断深化和丰富。教师知识讲授者的角色更加弱化，角色种类更加多元化。教师角色从教学者、引导者丰富为学生个性化学习的服务者，师生之间、生生之间、人机之间互动交流的组织者，沉浸式学习体验的创建者，学生高阶思维能力、创新思维、创新能力的促进者。学生在教与学过程中的主体地位更加突出，学生获得教学服务、资源等更加凸显个性化、精准化。学生也将成为知识的悟学者、互动交流的活跃者、技术的创新者。

(六)教学模式

教学模式可以理解为较为稳定的教学活动范式。信息技术融入教育教学活动以前，教师在课堂教学中主要采用“传递—接受式”(即“讲授式”)教学模式，同时以“自学—指导式”“讨论式”等教学模式为辅，学生学习与接受知识是被动机械的。教育信息化1.0时代，网络技术、计算机、多媒体技术逐步融入教学活动中，信息化教学模式不断出现，如“WebQuest(网络探究学习)”“情境—探究式”、“基于网络的协作学习”等教学模式。随着无线网络技术的进步以及移动终端设备(如智能手机)的普遍应用，“移动学习”“翻转课堂”等教学模式逐渐被应于教学活动中，教学模式逐步朝着主动式、互动式、启发式、开放型的方向发展。教育信息化2.0时代，教学环境、教学工具、教学资源等要素被人工智能、虚拟现实等技术赋予了新的能力，促进了信息化教学模式的进一步创新，教学模式更加多元、灵活。如：个性化精准教学模式、机器人教师与教师协同作用的“双师型”教学模式、基于虚拟实验室的科学探究教学模式、整合增强现实技术的自然交互游戏式教学以及线下线上虚实融合的教学模式等。教育信息化2.0时代的教学模式具有个性化、精准化、协同化、智慧化等特点，教学活动由线下课堂逐步转变为线上与线下、虚拟与现实自由切换的跨界教学活动。

(七)教学评价

教学评价对教师的教学和学生的学习具有诊断、激励和调节的重要作用。传统的教学评价主要依赖教师对教学过程中学生的表情、反馈以及试卷测试的结果来判断学生对知识的掌握程度，并根据自身经验调整教学活动，俗称“经验型”评价。教育信息化1.0时代，具备学习行为记录功能的教学软件、教学平台逐渐应用于教学活动中，教师可以依据教学软件和平台上记录的学生学习行为较为客观地分析、评价学生的学习效果，但由于技术水平的限制，数据规模较小、对数据分析的智能性不足，仍以教师“经验型”为评价主，因此，教育信息化1.0时代的教学评价以教师“经验型”评价为主，以小规模数据分析评价为辅。

进入教育信息化2.0时代，大数据、人工智能等技术在教育中的应用使得教学评价手段从依靠教师经验判断和小规模数据分析向以教育大数据为依据进行挖掘、分析的智慧性评价转变。教师及学生在线上或线下、虚拟或现实空间中的教学活动均可以被记录，通过数据挖掘和分析技术实现更客观地教学评价，并智慧化的提供建议，教师可以依据数据分析结果和建议改进教学决策、优化教学过程，学生则可通过数据分析的结果更直观地了解自己的学习情况，并依据建议调整自己的学习策略[10]。对教学过程的数据化处理大大地拓展了教师对教学过程观察的广度和精准度，教师能够更精准的掌握每一个学生的认知特征和学习请况，有针对性的推荐学习内容、提供教学服务，从而实现真正的因材施教。

随着教育理念的发展以及新兴技术在高等教育中融合应用程度进一步加大，高等教育教学要素的特征将不断发生变化，关注教学要素的变化，与时俱进地提升信息化教学能力，为未来教育做好充分的准备，是每一个教育者应当具备的正确姿态。