学习科学与未来教育如何影响教育的深层变革?人工智能和VR、AR技术能否颠覆在线教育发展形势?游戏化学习教育未来是否有发展前景?5月25日,北京大学教育学院副院长尚俊杰教授应邀参加了2017“融合·创新”第二届在线教育高峰论坛暨中国网在线频道上线发布会,凭借多年来在学习科学和教育变革的深入研究,为现场观众做了精彩分享。

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以下为主题演讲整理:

我今天讲的内容大体上是这样几个内容,当前互联网教育发展现状及问题,学习科学的历史与发展,学习科学的研究领域及热点,学习科学与未来教育。先说现状与未来,为什么不用我铺垫呢?吕总刚才已经讲了互联网教育,如果要用个词描述的话,我觉得就是用“疯了”比较好解释,如今大量初创企业加入,互联网巨头纷纷涉足,传统机构纷纷转型,涉及金额巨大,互联网教育企业发展特别快,但困难很多。比如说市场很火叫好不叫做,我知道很多很大的企业到现在为止还在靠风险投资,靠利润活不下去,没有清晰的盈利模式,最重要的是教学成效依然被质疑。吕总刚才讲过,利润是企业的根本,如果没有利润企业就活不下去。但是站在教育的角度,教学成效是根本。

      说句实话,现在教育信息化红红火火,我也有很多好朋友都在做。但是当别人咨询我,我们家孩子现在上初中,尚老师你讲的教育信息化太好了,给我们推荐几款产品吧。我一般就不太敢说话了,我真的不知道该推荐哪一款产品,才能够让别人放心,让我自己也放心。因为你们知道我的作用是什么?为荣誉而奋斗不让良心焦虑。什么意思呢?未来回忆起每一件事情的时候不会内疚,如果因为家长找来说你推荐的软件不行浪费我们时间,那我就会内疚,所以真是特别难。连乔布斯都讲,为什么计算机改变了几乎所有领域,却唯独对学校教育的影响小得令人吃惊?一方面也说明我们的教育信息化真的是存在很多很多困难。

      现在人工智能也好、大数据也好,它们进入其他行业的时候往往上来就是你们都走开让我来,我们来的目的就是把人替代掉,比如说去工厂、流水线就是要把工人替代掉。但是我们教育工作者,连我们对教育信息化最支持的在座各位,包括我们教育基础专业的老师,一上来第一句话都是这样的,我们从来没说过技术要取代教师,技术只是个工具和手段,是个辅助,我们这些最支持教育的人都不敢说那句话。别的行业不一样,统统是替代这种模式,只有教育行业不敢说替代这句话的。

      根本问题是到现在为止其实都没有明确答案,技术到底能否改变教育?当然我们在座各位肯定说改变了很多,你到学校去看看。信息技术对我们教育影响很多,但是不可否认有很多人仍然在质疑我们的成效。比如说隔几年写一本书讲一讲技术真的能改变教育吗?然后用实证研究告诉你没有证据证明技术能提升学习成效的。所以教育信息开始发展,直到今天也没有拿出准确的证据真的提高教育成效

      我们为什么回答不了这个问题呢?咱们想一想世界上最牛的这个人——马云,他怎么就成功了呢?我们看他的成功,我们教育信息化相对他的成功来说好像不得一提,他怎么就成功了呢?我觉得,他做了一件世界上最简单的事情,我们教育做了世界上最难的事情。为什么?他的成功以最方便的方式,让你买到最便宜的产品,想想购物这件事来说你是不是就这种目标?他帮你解决了,让你又方便、又便宜的买到东西了,你想买回家买回了,解决了你的问题所以他成功了。但是我们教育可不是这样,你去问问小孩子希望什么?他们希望以最有效的方式学会最有用的知识。

      人究竟是怎么学习的?怎样才能促进有效的学习?这个根本问题我们解决不了。当我们解决不了的时候,教育信息化也好,教育也好,整个都在外部打转转。大量写字有助于记忆,有助于理解都是在外部打转转,所以你想想难度可想而知,你会发现教育里边很多东西其实都缺乏科学的理论支持。

      简单说教育发展亟须开展基础研究,我们需要为教育提供更坚实的理论依据。基础研究从哪儿开始呢?从学习科学开始。学习科学是国际近30年来发展起来的关于教和学的跨学科领域,涉及到多学科。简单来说就是研究人究竟是如何学习的,怎样才能促进有效的学习。上世纪80年代开始,一批认知科学家,他们觉得天天在实验室做的那些猴子、兔子的实验太基础了,那些研究成果没有被真实课堂教学产生任何作用,所以他们决定出来往课堂走一步,恰好赶上人工智能计算机的发展,他们一合作就提出新的学科叫学习科学,希望把脑、心智和课堂教学之间架起桥梁连接起来,去指导真实中的教学。

      它有两次重要思想转变,在80年代前后,他们主要重视真实型学习,要把脑科学研究和真实学习结合起来。第二次转变是在21世纪以后,随着脑成像技术发展,更加重视脑和课堂的连接,这是它的重要转变。美国国家科学基金会支持成立六大学习科学跨校合作中心,连续做了10年研究,对它进行大力支持。香港大学也把学习科学和脑科学、新材料等列为了16个重要的重点发展领域。

      可能大家会问,学习科学到底研究什么东西?比如说李海峰、莫永华在《学习科学杂志》进行了分析,主要是知识与认知、学习环境、研究工具与方法论,包括合作学习与共同体,比如说里面的视频分析方法,看视频课件到底能不能行?能不能替代跟老师?这是我最近特别的关注。

      再比如说我的研究方向是游戏化学习,游戏让孩子学的更有趣,但是别人问你真的能肯定吗?真的能学会吗?这事比较难回答。斯坦福大学Kesler教授拿一些专门做脑训练的老师,让一些特纳综合症儿童来学习,这些儿童出生的时候由于特殊原因大脑受到损伤,可能数学空间数学学不太好,不是让他们一味的去解题,而是玩特制的空间数学游戏。玩一段时间以后发现数学成绩提高了,脑的活动模式也发生了变化,简单地说通过玩定制的小游戏去修补那块神经区域,修补好以后他的成绩自然就提升了,如果没有修补好只是狂练是比较麻烦的。

      除了跟脑结合以外,还有一个很重要的方向是大家知道的,基于大数据的学习分析,应用大数据技术去分析研究课堂对话等等。这里边比如说,你像这几个教授,Lauren Resnick一直分析课堂教学,会把课堂的所有话记录下来,告诉老师你哪些话是废话,哪些话是有助于学生学习,哪些话是可以改进的。不是说简单的靠经验,他们会把你所有的对话给你拆分词,逐个词编码,用一套技术给你分析出来多少是有益于学生知识建构的,多少是无效的这些东西。现在有大数据,包括使用人工智能能不能对课堂进行分析,甚至用面部识别,让老师一下子看到今天学生哪部分没听懂。这是学习科学里边一个很大的部分,基于大数据的学习分析给学生提供个性化的学习帮助。

      接下来几分钟的时间,我讲怎么样把脑科学和教学结合起来,基于认知神经科学的游戏化学习研究。未来我们的社会目的是让每个人过得更快乐幸福,孩子是不是也应该学习的更加快乐呢?很重要,我不多说了。然后我们依据什么呢?在脑科学领域他们对数学认知是提供模型的,叫TCM模型。数学认知用模拟数量,比如说一个苹果、两个苹果,小孩子看到就知道这是一个两个叫模拟数量,什么叫听觉数量呢?比如说听一二三声音,什么叫视觉数字呢?阿拉伯数字一二三,实际上三个东西联合起来小孩子数学才能学得好。这是很有名的模型,我们依据模型开发了40关游戏来验证这个东西。我们把人教版、北师大板的小学教数学第一册和第二册所有的内容习题分析了一遍,结合我们的判断做一套我们觉得从内容上非常科学的分布,哪一关是科学的分布,在哪一关该练习什么的习题。你还得练习向模拟数量编码,比如说一个苹果和声音建立起来,每一关都在做不同的练习。

      简单地说游戏化学习就是希望把脑与数学认知的成果、数学教学法的成果与游戏三者结合起来,做一个又科学、又好玩,让孩子能够比较轻松自如的学会20以内加减法的东西,给他们打下基础。当然这是第一个,我们现在做的另外一个是分数,为什么分数很重要呢?因为他们告诉我分数有可能决定一个学生大学的表现成就。研究还在继续做,在这里不展开讲。

      我刚才说过,学习科学的研究是需要大量的认真实验才能给出依据,还在努力研究。未来学习科学的研究热点一个叫神经教育学或者叫认知神经学与教育,第二个叫学习环境与学习技术,第三个人工智能、大数据与学习分析,我觉得这几个方向是非常重要的。在座各位可能说尚老师你这个太基础了,我们企业顾不上这么基础的研究,我自己的理解是,如果你要做很久远的企业一定要做基础研究,美国之所以保持几十年不倒是因为美国几十年前开始企业对基础研究就很重视,这是第一个原因。第二个是企业短时间内不可能开展这么基础的研究,但是你也应该看一看有哪些基础研究是可以应用到你的产品之中,你推出的产品可以信心满满的说我们的产品真的可以提升学习成效,这样说才行。

      学习科学与未来教育,我觉得发展会特别快,这是我总结的数字。中国历年网民规模在2006年之后发生重大转折,2006年网民普及数不超过10%,2006年以后都开始用了,所以马云成功了,因为普通人都用了。未来的学习我觉得眼睛以外脑科学与学习,眼睛以外基于大数据的学习分析,这一切靠技术增强的学习,有可能才推动教育的深层变革。把脑子搞清楚不容易,美国在2013年宣布启动脑计划,中国也宣布了脑计划。如果有一天真的有所突破了,你们说学习会不会真的智能化了呢?

      过去人们的很多梦想如今都在慢慢实现,比如说医疗,人们最大的梦想是什么?睡一觉病全好了,你去医院看看正在朝个方向努力,微创手术。对学习,小孩子的梦想是什么?睡一觉全学会了,当然这个再过100年也实现不了,但是真的有科学家在研究如何把大脑和电脑相连。霍金说,理论上未来我们的思想可以进入电脑,我们是赶不上了,但是我们真的要想想技术对教育真正会产生什么影响。

      北京大学教育学院学习科学实验室,是北大联合了一些机构包括企业成立的学习科学实验室,我们的目标就是研究人究竟是怎么学习的,怎样才能促进有效的学习。用视频课件到底能不能替代真人讲?理论学习到底能不能学习?VR到底对人的学习造成什么影响?我们的目标就是让学习更科学,同时让学习更快乐。非常欢迎有一定基础、有伟大理想、有良好的社会责任感的企业,和我们一起来做一件伟大的事情。谢谢大家!