AI教育—从沙盒到AI,214年课堂教学技术进化史

2021-03-26 18:28:36

在史前时代,成年人对年轻人进行必要的社会知识和技能培训,教育与人类文明的延续息息相关。为了更好地了解技术在教学中的作用和影响,我们可以从历史中技术在课堂的应用吸取教训。Q博士将从教育技术发展的三个阶段,展开214年间课堂技术的演进历史。

早期人类通过口口相传、比划模仿来传递知识、经验和技能,后来借助书写工具(毛笔、蜡片、莎草纸等),文明保留和延续的时间更稳定长久。现在,每天无时无刻不在产生的数据,正在建立人类的数据档案。

技术是人类得以战胜自然、发展繁衍的关键。在史前时代,成年人对年轻人进行必要的社会知识和技能培训,教育与人类文明的延续息息相关。为了更好地了解技术在教学中的作用和影响,我们可以从历史中技术在课堂的应用吸取教训。

Q博士将从教育技术发展的三个阶段,展开214年间课堂技术的演进历史。

传统技术阶段

1、沙盒 The Sandbox

1806年,纽约引入了约瑟夫·兰卡斯特(Joseph Lancaster)的教学方法,可以让大量学生以更低的价格接受教育。这种方法雇用一位老师和“班长”(高级学生),由老师培训的班长向大约二十名学生讲授技巧。由于解决了缺乏教师和经费紧张的困难,有助于早期初等教育的发展,受到广泛欢迎。

约瑟夫·兰卡斯特(1778-1838)英国教育家

学生们可以在桌子上用沙盒练习字母。兰卡斯特之所以选择沙盒,是因为它们是当时最经济实惠的技术形式。但是到了1830年代,人们对兰卡斯特教育方法的有效性产生了怀疑。随着这种教学方法的衰落,沙盒的使用也逐渐停止。

2、魔术灯笼 “MagicLantern”

17世纪,荷兰科学家克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)发明了魔术灯笼(“Magic lantern”),被看作是现代投影设备的前身。它们通过使用聚光镜将人造光(例如烛光,聚光灯或后来的电灯)聚焦到载玻片上,然后光线通过物镜系统,将载玻片图像的放大版本投射到屏幕上或墙壁上。

19世纪牛顿公司灯笼和显微镜组合

1870年左右,“魔术灯笼”开始在教育中得到广泛使用,它们通常被称为“光学灯笼”。在一个黑暗的大厅里,老师准备授课或者发表演讲,还有一个接受过专门训练的“灯笼匠”展示幻灯片。尽管在黑暗中教学存在明显缺陷,并且老师和灯笼操作者之间难以协调,但这种技术仍在19世纪内使用。

3、黑板 Blackboard

1841年,美国教室首次引入了黑板。此后不久,霍瑞斯·曼(Horace Mann)在美国倡导者公共教育,鼓励社区为教室购买黑板。到19世纪末,黑板已经成为大多数教室的固定装置。

霍瑞斯·曼(1796-1859)美国教育家

与许多教育技术一样,将黑板融入课堂教学也不是一件容易的事。黑板刚刚引入教室的时候,被闲置了很多年,直到老师意识到黑板可以用于教学。黑板被视为是教育技术的一种革命形式,它是少数经过时间考验并至今仍在教室中经常使用的工具之一。

视听媒体技术阶段

1、无线电收音机Radio

广播在20世纪20年代初进入教育系统,起初也被誉为是革命性的课堂教学工具。1923年,纽约哈伦高中(Haaren High School)成为第一所在教室教学中使用收音机的公立学校。20世纪30年代,收音机设备价格下跌进一步增加了学校对无线电教学的兴趣。

一般情况下,教育广播节目持续30至60分钟,每周播出几次,各式各样的广播课是教师对教学的补充。教育技术狂热者最早期望用广播取代学校和教师,但到20世纪40年代末,教育工作者对无线电使用的热情大大降低,技术支持者开始放弃教育广播。

2、打字机Typewriter

第一台可运行的打字机由美国雷明顿武器公司(Remington Arms Company)在1873年推向市场。经过多年的改进和在商业领域的使用,20世纪20年代打字机被引入学校。到20世纪90年代,大多数美国高中仍旧在使用打字机,但多数教室没有。

早期的雷明顿打字机

3、电视 Television

1957年,俄罗斯建造出人造卫星(Sputnik)后,美国的教育体系陷入困境。因为担心俄罗斯人在科学和技术上超过美国,引起美国社会在教育改革上的努力。教学电视被视为是一种在技术上保持领先地位的方法。为此,美国政府和行业资源为教学电视提供了财政支持。

20世纪50年代电视在美国教室

一些管理人员和政府官员猜测电视能以较低的成本为学生提供更好的教育。美国的一些学校试图用教育性电视节目代替大部分由教师主导的课堂,但在大多数学校里,教学电视只起到补充作用。

信息技术阶段

1、电脑 Computer

20世纪60年代,计算机被首次应用于教育,目的是使教学个性化,这被称为计算机辅助教学(computer Aided Instruction,简称CAI)。第一代CAI程序使用大型计算机价格昂贵,没有获得个性化教学改善教育的预期效果。20世纪70年代后期,微型计算机的成本降低、可用性提高,使计算机更易地进入K12学校。

20世纪80年代 计算机进入学校

早期,美国学校使用计算机的差异很大。如果学校的目标是教学生如何使用计算机,并使他们获得工作技能,那么学校将在课程中引入计算机素养课程。如果目标是提高教学效率,那么则使用计算机教给学生预定的课程内容。

有人认为,在教室里使用计算机的主要好处是提高了学生的解决问题的能力。但是,无论预期用途是什么,在20世纪80年代初期,由于企业的捐赠,大量计算机进入学校。

2、人工智能 AI

人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术在教育教学领域的应用正在越来越完善。在个性化教学、自适应学习和教学大数据等方面,AI具有无可比拟的优势。建立整个教学环节的数据系统,利用数据进行教学管理和活动的决策,是AI的价值所在。

教师的工作涵盖“备、教、练、考、评、管”六个方面,AI正在各个方面协助老师:课前有针对性的备课,课中个性化的教学,课后更有效的教学反思和学情分析,自动化的课堂评估等。

AI可以为每一位学生开发自定义学习资料,并根据他们的能力、偏好的学习方式和经验为每个学生定制学习材料。对于学生而言,按照自己的节奏或时间框架学习更有利于个人发展。

3、虚拟现实 VR

虚拟现实(Virtual Reality,VR)是一种由计算机创建的非真实现实,通过头戴式的VR设备,就可以体验虚拟的3D世界并与之互动。虚拟现实可以用来增强学生的学习能力和参与度,因此它被认为可以改变教育内容。

借助VR,学生学习地理、历史或文学有关的知识时,可以身临其境的体验,比阅读更加丰富。比如,在地理课本中学习到喀斯特地貌的时候,戴上VR可以让学生身处于喀斯特地貌中,更容易记忆。另外,VR提供的虚拟医学实验室,可以保证在没有任何危险的情况下,帮助医学生进行经验的练习。

无论是沙盒、电脑还是AI,技术永远只是手段,而不是目的。更重要的是,这些工具和技术在帮助学生获得知识和技能、解决问题、启发思维等方面的效果如何。

技术如何影响教学?这是一个从提高效率到提高质量的动态过程,从学校、教师和学生这三者出发,简化决策流程、替代重复工作、提升教育质量,这就是技术对教学的影响。

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