林一凡

《地平線報告》（Horizon Report），一份每年由美國新媒體聯(lián)盟（New Media Consortium，探索和開發(fā)在學習、研究和創(chuàng)造性探究方面的新興技術(shù)）發(fā)布的報告又來了。它致力于分析1～5年內(nèi)技術(shù)可能給高等教育帶來的改變。2016年的報告中，依然有些熟悉的詞，比如自帶設(shè)備學習、創(chuàng)客空間，也多了新成員，比如虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實和機器人。

短期（1年或更短）自帶設(shè)備和自適應(yīng)學習

一部手機，現(xiàn)可成為打開物理大門的鑰匙。

北加利福尼亞州立大學開發(fā)了一款叫做“我的科技（MyTech）”的手機應(yīng)用，安卓蘋果皆可用，其作用是在掌間探索物理世界。這款應(yīng)用將手機內(nèi)置的傳感器們利用起來，翻轉(zhuǎn)、下墜、碰撞……手機無論處于何種狀態(tài)，應(yīng)用都能呈現(xiàn)出其運動曲線，計算出它X軸和Y軸方向上的運動速度……應(yīng)用能更直觀地感受日常生活中各種物理學意義上的“力”，把玩手機變得學術(shù)范。

這就是自帶設(shè)備學習的典型例子。電子產(chǎn)品不再被看作分散學生注意力的洪水猛獸，相反，讓學生帶著筆記本、平板電腦、智能手機或其他電子設(shè)備來學校，已是新教學潮流。2015年的一項研究表明，至少42%的美國高校已啟動了自帶設(shè)備戰(zhàn)略?，F(xiàn)在該考慮的，已不是在課堂上能不能用電子設(shè)備，而是怎么用。

還有一款教學神器。

面對整班學生，老師往往沒辦法讓每個人都步調(diào)一致地跟上教學進度。怎么辦？考試是獲得教學反饋的唯一辦法。考試之前呢？大概就盡人事聽天命吧。

哈佛大學的兩位教授決定改變老師的抓瞎狀態(tài)，開發(fā)出基于云端的課堂實時反饋系統(tǒng)——學習催化器（Learning Catalytics）。老師使用這套系統(tǒng)，能實時了解學生對知識點的掌握情況。講完一個知識點，能通過系統(tǒng)發(fā)布任務(wù)，全班學生統(tǒng)一回答……每個學生答題耗時、正確率，老師都心中有數(shù)，也能針對性地答疑解惑。這就是學習分析和自適應(yīng)學習趨勢的一個表現(xiàn)。在2015年的報告中，自適應(yīng)學習被列入長期趨勢，而今年，它和學習分析一道，成為短期可見的未來。

學習分析，是對學習者的學習過程追蹤分析，根據(jù)學生通過互聯(lián)網(wǎng)學習留下的數(shù)據(jù)，了解他們的學習動態(tài)，評估影響學習效果的因素，并盡早鎖定徘徊在掛科邊緣的學生，密切關(guān)注，及時幫助。自適應(yīng)學習，則是將學習分析這套方法和軟件或網(wǎng)絡(luò)平臺結(jié)合，根據(jù)學生的不同需求調(diào)整，預測某個時間點學生需要的課程內(nèi)容和課程資源。

中期（2～3年）虛擬現(xiàn)實和創(chuàng)客空間

“這是主動脈瓣，現(xiàn)在我明白了！”戴上微軟的全息眼鏡，醫(yī)學生不必對尸體動刀子，也能近距離觀察器官。這是美國西儲大學醫(yī)學院和微軟合作的項目。西儲大學醫(yī)學院教授感嘆，第一次試用全息眼鏡時他就意識到，世界要變了——延續(xù)100多年的醫(yī)學生培養(yǎng)方法，因虛擬現(xiàn)實，正悄然發(fā)生變化。

增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實，正是當下被熱炒的兩個概念。它們含義不同，但緊密相關(guān)。增強現(xiàn)實，是將虛擬物和現(xiàn)實世界結(jié)合，而虛擬現(xiàn)實，則是為使用者再造出一個世界。兩種技術(shù)，都能為高等教育帶來新視角，讓學生從全新的視角去理解之前接觸的世界。

研究發(fā)現(xiàn)，將增強現(xiàn)實元素用于英語學習，能讓非英語母語的學生獲得更好的學習效果。斯坦福大學和麻省理工學院搭建虛擬學習環(huán)境，讓分布各地的學生擁有“在?！斌w驗，促進學生團隊討論與協(xié)作。

在阿比林基督教大學，職業(yè)治療專業(yè)的研究生們獲得了一種獨特的動手體驗——用3D打印制作義肢。傳統(tǒng)假肢的售價至少十萬美元，3D打印版本的假肢，成本可低至15美元。當然，制作假肢并不容易，學生們通常得花上一周半時間打磨假肢原型。因為親自動手，他們更明白其中的艱難，也更愿意花時間研究。學生們動手制作假肢，這得益于大學內(nèi)的“創(chuàng)客實驗室”，或創(chuàng)客空間。2015年，創(chuàng)客空間在《地平線報告》中贏得首秀。今年，它再度出現(xiàn)，依然被列進中期趨勢。

3D打印、機器人、3D建?！炎呦律駢?，成為學生們?nèi)粘Ｄ芙佑|把玩的學習工具。如何重新定義課堂和實驗室，如何賦予它們新的用途？創(chuàng)客空間回答了這一問題。它不僅提供工具，也提供動手體驗，讓學生低成本實現(xiàn)奇思妙想。創(chuàng)客空間背后的推動力量，來源于創(chuàng)客運動——藝術(shù)家、工程師、技術(shù)愛好者……分享技術(shù)，交流思想，懷揣熱情動手制作產(chǎn)品。創(chuàng)客空間通常得配備點高科技產(chǎn)品，3D打印機、樹莓派卡片式電腦（Raspberry Pi）、開源電子原型平臺（Arduino）、神奇電路板（Makey Makey，能讓任何物體變成一個計算機輸入設(shè)備），當然也要有點實操工具，激光切割機和縫紉機……

長期（4～5年）——情感計算和機器人

慕課（MOOC）雖好，可全靠學生自制力苦撐。

匹茲堡大學的研究者開發(fā)了軟件“專心學習者（Attentive Learner）”，專為用手機自學的同學準備。它將手機的后置攝像頭變成感應(yīng)器。觀看教學影片時，學生將手指放在攝像頭上，手指離開，影片暫停；手指滑動，影片快進或后退。當然，這不算什么，關(guān)鍵在于它能通過輕輕覆在鏡頭上的指尖，監(jiān)測心率、判斷注意力。當沒發(fā)現(xiàn)注意力，系統(tǒng)就會發(fā)出警報。課后，它還能推送練習題，專撿走神時的知識點。

對老師來說，它同樣起到指導作用。它可繪制學生觀看教學影片時的注意力曲線圖，并對應(yīng)相關(guān)教學內(nèi)容，這就像電視臺的收視率走勢圖，教師一看就明白，哪部分內(nèi)容學生覺得無趣，從而調(diào)整教學方式和節(jié)奏。

“專心學習者”牽涉的技術(shù)，就包括“情感計算”（Affective Computing）。情感計算，要賦予計算機類似人類的觀察、理解和生成各種情感特征的能力，最終像人類那樣自然、親切和生動地交互。它能讀取人類的情緒，分析需求……不過，情感計算目前還有點“黑科技”。要知道，前段時間名聲大噪的阿爾法圍棋（Alpha Go）也達不到這個層次。不過有調(diào)查報告表明，情感計算在未來5年內(nèi)將贏得大發(fā)展，畢竟蘋果、英特爾和微軟這樣的巨頭們都在該領(lǐng)域埋頭苦干。

創(chuàng)新概念的搖籃，往往都在高校。情感計算，就由麻省理工媒體實驗室率先提出。它的情感計算小組，正費盡心思地教計算機識別人類的面部表情。劍橋大學計算機實驗室的科學家們則在研發(fā)一種機器，它能捕捉人類面部的細微表情，并推測其精神狀態(tài)，目前的測試表明，機器的判斷與人的一樣準確。

站在墨西哥國立自治大學的醫(yī)學生面前的，是表現(xiàn)出不同疾病癥狀的病人。但是，它們不是真人，而是有著機械器官、模擬呼吸系統(tǒng)和人造血液的機器人。

從工廠機器人，采礦機器人，交通機器人到軍事機器人……臟活累活危險活，機器人兄弟正幫人類分擔。與機器人一起生活，已成越來越清晰可見的未來。而且，機器人一直都在進化：剛開始，它可能只是生產(chǎn)線上的機械臂，現(xiàn)在它越來越聰明，能做家庭清潔，能陪孩子玩耍，能寫詩作曲，能上大馬路載人。它的“大腦”也愈加發(fā)達，利用深度學習和大數(shù)據(jù)，機器人可不斷學習新技能。若干年后，再有一次人機大戰(zhàn)，人工智能將附身正兒八經(jīng)的機器人，自己落子，和人類正面博弈。

在高校進行的機器人研究，已影響到基礎(chǔ)教育。賓夕法尼亞州立大學的學生和教職員工就為費城的中學數(shù)學和科學老師設(shè)計相關(guān)課程模型，這一計劃得到美國科學基金會的支持，為了培養(yǎng)STEM教育新一代領(lǐng)導者。

責任編輯：尹穎堯