互动科普

中小学和大学正在引进新的技术来为学生量身定制课程内容，让教师们不再为讲课辛劳。但这真的是一种进步吗？

撰文：赛思·弗莱彻（Seth Fletcher） 翻译：郑奕宸

用一台电脑做老师，对霍金斯来说是一个很大的变化。“说实话，我一开始被搞得很烦，”她说。这样的安排对她的导师来说也是一个改变。数学家戴维·海克曼（David Heckman）习惯于课堂中讲课，而现在，他要做一个巡回穿梭的指导者，回答学生的提问，在学生遇到难题的时候给予辅助。但很快，他们都看到了好处。霍金斯喜欢自我控制节奏，这样她就可以合理利用自己的时间，提前学习课程内容；她既可以用自己的笔记本电脑，也可以在电脑实验室里学习。对于海克曼教授而言，利用电脑程序，他可以更容易地跟踪学生的表现。打开一个控制面板，就能获得每个学生极为详尽的学习情况。他不仅能知道哪些学生跟得上课程、哪些学生跟不上，而且每个学生在学习哪个数学概念，他都清清楚楚。海克曼说他更喜欢讲课，但他似乎也在调整自己去适应这种新的教学形式。毫无疑问，这种授课形式对教师还有一个额外好处：电脑程序可以帮他们批改大部分的学生作业。

这个学期结束，霍金斯将完成这门大学数学课程，这可能是她在大学阶段需要必修的最后一门数学课程。以后，当她回想起这门数字化的课程模式（现在看来还非常新颖且富有争议）时，会把它当成“正常”的大学经历。“学校还会有传统的数学课吗？”她问。

学校为何引入数字教育

亚利桑那州立大学将传统课程转变为数字化课程的决定，从某种程度上来说，是由于形势所逼。拥有7万学生的亚利桑那州立大学是全美最大的公立大学。如同美国其他教育场所一样，它正在经历一些痛苦的变化过程。过去5年中，这所大学的国家拨款减少了50%，与此同时，招生数量却在增加，而且相当数量的学生入学时，都还没有为大学课程做好准备。“我们要教育那么多人，这是以往从未遇到过的情况，”该校数学系主任阿尔·博格斯（Al Boggess）说，“美国政府只会说，‘教育好他们。应对措施？你们自己想办法。我们只要求他们4年后能毕业。另外，给你们的资助也要减少’。”

两年前，亚利桑那州立大学的领导开始寻找更有效的方法，以此来引导学生们完成基本的通识教育课程，特别是像大学数学这类非常容易导致学生退学的课程。在听到Knewton公司［纽约市新成立的公司，致力研发自适应学习（adaptive-learning）软件］创建者兼CEO约瑟·费雷拉（Jose Ferreira）的演讲数月后，亚利桑那州立大学开展了一项重大行动。那年秋季，在几乎没有讨论和预兆的情况下，学校让4 700名学生通过电脑学习数学课。去年，约50名教师利用Knewton公司的软件，引导7 600名学生通过了三门基础数学课。到2014年秋季，学校要再将6门课程数字化，在自适应学习的行列里再增加19 000名学生。［今年5月，Knewton公司宣布与《科学美国人》的姐妹公司麦克米伦教育公司（Macmillan Education）建立合作关系。］

亚利桑那州立大学是最早采用数字化个性教育的学校，也是最积极的一所。现在各级教育机构都在采取类似举措，以应对学生入学数量逐渐增加、财政预算日益减少以及对学生成绩要求越来越严格等问题。美国45个州和哥伦比亚特区的公立中小学正急于实施新的、更严格的英语语言艺术课和数学课课程标准，这种课程标准被称为“州际通用核心标准”。这些学校要实行这套标准，就需要新的教材和测验内容。这些测验中大约一半是由“在线自适应测验系统”完成，也就是说，电脑会根据每个学生的水平来安排不同的测验问题，并计算学生的成绩。学校的学习系统正在试验一系列其他自适应程序，从小学生学习的数学和阅读课程，到帮助高中生准备跳级考试的学习程序都有涉及。

同时，这些技术也开始在海外兴起。经济合作与发展组织2015年版的“国际学生能力评估测试”（Program for International Student Assessment，PISA），一种每三年一次、给70余国家或地区的15岁学生用的测试，将包含自适应测验内容，以此测验一些较为难测的技能，如合作解决问题的能力等。

自适应学习的支持者们认为，现有技术终于可以在可承受的价格内，为每个学生提供个性化教育了，可以抛弃统治了西方教育两个世纪的“工厂化”模式了。批评者们则说，把学校变成工厂的威胁来自数字化教育而非传统教育。他们认为，与日俱增的数字化学习是毫无意义的，只是一些以营利为目的公司，打着改革的旗号向老师和学生销售他们的产品。电脑如今勉强能完成的所谓“先进任务”——分析每个学生的优缺点并因材施教、调整教材和教学方法，是人类教师几百年前就能做好的事情。批评者们说，与其思考如何把这些任务交给电脑，还不如把精力集中在训练、招聘和留住好老师上。

虽然那些致力于研究自适应学习的公司宣称，公司的目标只有一点，那就是关注美国孩子的未来发展，但其盈利的前景是不可否认的。数十家公司正挤破头要闯进教育科技这一迅速发展的新兴市场，这已经成为数十亿美元的产业了。根据市场分析公司Education Growth Advisors的合伙创始人亚当·纽曼（Adam Newman）所说，幼儿园和中小学的教学内容中已经有多达20%是通过数字化模式提供的了。虽然自适应学习软件只占数字化教育这块大蛋糕中的一小部分，大约是5 000万美元，但它未来的发展将会是飞速的。“在幼儿园和中小学教学中，自适应学习的概念其实已经开始实施了。”纽曼说，“在幼儿园和中小学里，差异教学作为教学重点已经实施过很多年了。即使没有高科技的支持，差异教学实际上就是自适应学习的一种表现形式。”

自适应学习也开始在高校升温了。最近，在高等学校开展的盖洛普民意测验中，66%的大学校长表示，他们认为自适应学习和测试技术是有发展前景的。比尔及梅琳达·盖茨基金会（Bill & Melinda Gates Foundation）已经启动了促进自适应教学市场的项目，基金会通过该项目向美国高校提供10笔10万美元的资助，帮助他们研发自适应课程，课程能覆盖至少500名学生3个学期的学习内容。

“长远来看，我是说大约20年，我预测几乎所有课程都会有一些自适应的因素，”美国东北大学数字教育专家彼得·斯托克斯（Peter Stokes）说。他表示，这将会是一件非常好的事，也是一个非常好的机会，能将实证研究和认知科学都融合进教育中，这是从未有过的。尤其是在高校中，“只有非常非常少的教师受过关于如何教学的正规教育，”他说，“我们按照自己的方式做事，并认为自己的方式是正确的。但是进行科学量化时，就会发现我们以前有些做事情的方法毫无事实依据。”

什么是自适应学习

总的来说，“自适应学习”指的是一种利用计算机来学习的新方式，自适应软件能够实时评估学生的思维习惯，并为每个学生自动定制个性化的教材。但是，那些研发自适应学习软件的公司还在争论，谁真正掌握了“自适应学习”技术。有些人说，仅仅根据上一道题是否做对了，来选择下一道题的测试内容——逻辑上的二分法，在2013年已经不算真正的自适应了。真正的自适应技术应该是，根据每位用户的智力测试结果建立一份档案，然后在此基础上，根据用户的学习进展随时调整学习内容。

为了实现这一目标，自适应软件的编程者先得将每本教材中的所有概念制作成一张关系网。完成这一工作后，每次学生观看视频、阅读说明、解答应用题或是做小测验时，服务器将收到关于学生的表现、学习内容的有效性等大量信息。接收到这些数据后，服务器会按一定的算法来评估学生表现，并将这名学生和数千乃至数百万其他学生进行比较。如此可得出一张统计图。很可能，这个学生和一批智力测试成绩相近的学生一样，在同一个概念上遇到了困难。软件将会分析如何才能有效帮助这类学生，并据此调整学习内容。数百万学生提供了数十亿份数据，在有足够的运算能力和经验的情况下，这些程序可以作出大量的预测，甚至具体到早上9:42到10:03，是你学习指数的最好时机。

这些程序还可以预测，什么方法能让你将学过的内容记得最牢。Area9公司是一家从事数据分析软件研发的公司，麦格劳希尔集团（McGraw-Hill）的自适应产品的LearnSmart，就是以这家公司的数据分析软件为基础。Area9公司CEO乌尔里克·朱尔·克里斯滕森（Ulrik Juul Christensen）强调，他们公司的分析软件应用了记忆衰减概念。如今已有200多万学生用LearnSmart这一自适应软件学习数十种不同的课程，既有自学的，也有作为学校课程学习的。

研究表明，这些学生（其实包括所有人）在学习新单词或者新概念后，在即将忘记的时刻进行复习，效果最好。Area9公司的软件用独特的算法预测每个用户独特的记忆衰退曲线，这样它就可以适时地提醒学生，上周学的某些内容马上就要被忘记、需要尽快复习了。

人类教师几乎不可能有这样的预知能力。但是，克里斯滕森并不认为电脑能够代替教师。“我不觉得我们会愚蠢到这种地步，让电脑完全接管教育我们孩子的任务，”他说。

反对意见

今年3月，美国纽约州Westhill高中的一名社会学科教师杰拉尔德·J·康迪（Gerald J. Conti）在Facebook上发布了一封措辞严厉的退休信，这封退休信很快引起了极大关注。“政府为了获得税金，”他写道，“议员们将孩子们‘卖’给了培生教育出版集团（Pearson Education）这样的私营公司，这让我们感到非常失望。”培生集团是一家教育出版巨头，与Knewton合作共同开发教育产品。“我们不被信任，这是对我的职业的侮辱。这些公司不允许教师给学生出测验题和考试题，也不允许给自己的学生评分”。在康迪看来，对于所有学生来说，数字化学习并非通向个性化学习，而会导致教育的单一化，STEM学科统治了现在的教育，数字化教育的核心是一致化、标准化和测试化，培养出的是思想僵化、只追求肤浅、通用知识的学生。”

康迪的信只是反对这种以数字化技术为导向、注重测试的教育改革的一个例子。今年1月，美国西雅图加菲尔德高中的教师投票抵制“学业进步评估”测试（Measures of Academic Progress，MAP），这一测试在全国各学区广泛使用，用以评估学生表现。在与学区的教育主管和学校教育委员会反复争论之后，教师们坚持抵制行动。抵制行动很快扩展到西雅图的其他学校。芝加哥等地的教育者们也举行抗议活动，表示对这一行动的支持。5月中旬，美国政府宣布，只要西雅图的高中找到其他测评方式，就可以选择不参加MAP测试。

数字化教学的支持者们如果能明确地证明，这种教学方式比现行教学方式好，要反驳这些抗议者其实很容易。但是至少现在，他们还做不到这一点。自适应教学支持者、布鲁金斯学会技术创新中心（Brookings Institution's Center for Technology Innovation）创始人达瑞尔·M·韦斯特（Darrell M. West）写道，数字化教学有效性的实验证据，“还处在初始和印象主义阶段”。

关于自适应教学的任何精确评估，都需要考虑并单独评估各种因素——班级人数是增加还是减少，是否采取“翻转式”教学（课堂上做作业，而课后通过视频听讲），教材是以视频、文字还是游戏形式提供等。亚利桑那州立大学宣布，选修Knewton公司研发的《高等数学》课程的学生中，有78%通过了课程考试，而以往却只有56%。但通过率提高，也可能是由于新政策而非新技术：学校允许学生可以重修《高等数学》，或者延长到两学期的时间来完成，而且不必额外付学费。

即使自适应技术的支持者们证明了其有效性，他们也还需要面对这项技术的另一个问题——隐私问题。事实证明，全面收集学生的智力测试结果会令人不安。以inBloom公司今年初遇到的情况为例，该公司的软件将各种数据（包括姓名、地址、电话号码、到课情况、考试成绩乃至医疗记录）离线储存，并进行格式化排列，以方便各种第三方教育应用软件使用。今年2月，当inBloom软件启动后，公司宣布与9个州内的学区建立伙伴关系，这使家长们愤怒了，人们开始对“全国学生信息数据库”的安全产生担忧。批评者们说，各学区通过inBloom软件，会将孩子们的机密资料赠送给一些以营利为目的、对孩子教育丝毫没有帮助的公司。这之后，9个州中有6个撤出了计划。

这似乎是反应过度，但事实却是，自适应教学的支持者们已经开始讨论，让学生的数据档案跟随他们整个学生时代，甚至更久。去年秋季，作为教育改革的一项活动，Digital Learning Now发布了一篇论文，详细论证了一项活动——为托儿所到高中的所有学生编写“数据书包”，内容包括孩子们每一年级的电子成绩单，这样他们在新生报到的时候就能提供一份“包括学习偏好、动机、个人成绩以及长期以来的其他表现的数据”。申请大学或是找工作的时候，何不直接用数据书包里的分数作为证书？类似的事已经在日本发生了，很多用自适应教学软件iKnow来学习英文的人，通常会将iKnow英文分数列在简历上。

教学的改变

担忧的家长和感觉受辱的教师能否阻止数字化教育的前进，这完全不得而知。“事实上，自适应学习肯定要发生，”加利福尼亚大学洛杉矶分校的评估研究中心主任伊娃·贝克（Eva Baker）说，“而且不是在一小部分地区进行，是大部分地区都会实行。部分原因是，实行自适应教育比其他专业化发展要便宜。”

这并不意味着教师将成为历史，也不意味着学校会越来越注重测试。很可能恰恰相反，测试内容会融在教学课堂里，测试与学习，将难以区分。在完全自适应的课堂上，每一次敲击键盘或是点击鼠标，都将向学生档案提供信息。影响重大的考试终将消失，取而代之的是长期监测到的成绩。

在实现这些之前，还有很长的路要走。教学方式会循序渐进地转变，电脑化的教学和测试，将逐渐由现在的新奇转变为普通，就像对于亚利桑那州立大学的霍金斯和她的同学那样。教师们也会逐渐适应。亚利桑那州立大学的执行副教务长菲尔·莱杰尔（Phil Regier）相信，他们会习惯，“我想大部分的教师会认为这是一个好的转变。另外，3年后80%的教师都会熟悉数字化的教学方法了”。

本文作者：赛思·弗莱彻是《科学美国人》资深编辑。