科技发展与教育变革

1. 科技发展与教育变革 教育部科技发展中心主任 李志民 2013年11月11日

2. 主要内容 一、科技发展规律 科学与技术不同 科技发展与演变 互联网的特征 二、教育发展规律 • 教育的本质 • 教育的类型 • 知识传播规律 三、互联网引发教育革命 学习方式、学习渠道的变化 学校功能的变化 教育观念的变化

3. 技术进步是人类文明发展的根本动力 • 尽管人类的历史写的是帝王将相史或战争史，但人类文明发展的历史实际上是一部科学和技术发展史。技术发展到一个新阶段，人类文明就会上升到一个新的台阶。人类文明进步的根本动力是技术发展驱动；而朝代的更迭、政权的替换，只是给当时的社会进步提供了一个更合理的治理方式。 • 真正对人类文明进步起根本性作用的是技术的发展。每一次技术的重大发明，都会对人类文明产生重大的改变，同时也给教育带来巨大影响，不仅使教育内容增加，而且使教育思想、教育手段、教育方法更加先进，最终导致物质文明和精神文明的相互促进、共同发展。 • 石器时代、青铜器时代、蒸汽机时代、工业革命、信息技术……

4. 当今科学技术发展突飞猛进 • 人类认识自然界的领域，对自然界进行研究的深度和广度从来没有像今天这样广大。 • 科技发展的速度从来没有像今天这样快。 • 科技成果从来没有像今天这样大量涌现。

5. 科学和技术是不同的概念 • 科学和技术不属于同一概念，就如同教育和就业不是同一概念一样。良好的受教育经历有利于就业和职业发展，扎实的科学知识能够推动技术发展。 • 科技是中国人的词汇，西方把数学与科学严格区分，因为研究的对象不同：数学是用符号语言研究数量关系，科学研究的是自然关系，技术研究的是功能关系。科学是发现，技术是发明。 • 科学研究和技术研究都需要数学作为工具，技术的发展需要科学理论的支撑，因而数学的发展对科学和技术的发展至关重要。 • 科学属于文化范畴，技术属于生产力范畴。 • 科学是探索和认识自然，靠好奇心驱动；技术是利用和改造自然，以功利为目的。 • 科学的重大发现将显著改变人类的思想观念，技术的重大发明将改变人类的生活和生产方式。

6. 科技发展与演变 现代科学发展呈现出两种基本方式：一种是学科的不断分化与深化，另一种是学科的综合与多学科交叉。学科分化和交叉是科学的深刻性与综合性发展的基本特征。随着科学知识的积累和科学研究手段的改进，对在更细微、更深刻的层次上认识物质和现象成为可能。 学科分类的演变: • 早期的科研是不分学科的，学科分类是由人类认识问题的局限性造成的。为深入认识问题根源，不得不划分研究方向，这些研究方向逐渐形成了学科。 • 科研为了探索未知世界，技术要解决实际问题，而未知世界和实际问题是不分学科的，科研的突破点往往是交叉学科。

7. 科技发展与演变 科学研究对象的演变 科研发展的过程中经历了多个层次，对应的研究手段也在变化： 机械运动主要靠理论，辅以实验； 化学研究主要是理论指导下的实验验证； 工程科学主要靠模拟计算和模型试验； 数学基础是微积分。 生命科学以实验为主； 行为科学主要是统计分析、数据挖掘等； 数学基础是统计学，概率、随机过程。 幸亏人类发明了计算机和互联网，使得科学研究能够上新的台阶 。

8. 科技发展与演变 • 科学实验工具的演变： 简单到复杂 高精密仪器 规模大，极端化 • 从事科研人员的职业演变： 个人兴趣爱好 宗教、政治的工具 职业科学家，团队合作，与生产脱离，产学研合作 • 学术交流载体的演变： 同行书信交流讨论，无同行评价的不定期结集出刊， 定期出刊，经同行评价过的期刊，现代期刊； 网站发表论文，“先发表后评审”新模式，视频学报，多维论文。

9. 学术交流载体的演变 • 互联网不普及时学术期刊的功能存在，而且重要。2008年，传统期刊功能和命运的转折点。 思想表达受限（英国90%,黄日波95%）。 • 存在的原因科研评价的异化； 出版集团的利益； 期刊工作人员的就业。 • 精品期刊的愿望已是昨日黄花，应该是精品学术网站。传统期刊将以个人论文集的形式出现（藏品、礼品）； 假如我们现在全部停办期刊，真正的科研人员在一年之内会形成更好更有效的交流模式。

10. 科技评价的演变 • 科学技术评价活动在科学技术发展的不同历史时期具有不同的特征。 在科学研究的初期，由科学家个人兴趣和好奇心驱动的自由探索研究成为科学技术活动的主要形式，科研活动主要依靠自筹资金、社会资助和权贵的捐助，政府的投入很少。科技活动是文化属性。科学技术评价主要限于科学共同体内部的学术评价和对科学家重大科学发现的优先权的确认，评价的目的在于促进学术交流、探讨研究方向。 • 当科学技术在国家经济、社会发展中的战略地位日益凸现时，发展科学技术成为国家战略和国家政策的重要方面。科技活动的文化属性和生产力属性并重。政府对科学技术活动的宏观引导与组织管理不断加强，对科学研究的投入不断加大。科学技术评价不仅限于科学共同体内部的学术评价机制，也成为政府制定科技政策、配置科技资源和实施有效管理的重要行为。

11. 科技评价的演变 学术界对科技评价有很多意见，对评价结果互不服气。产生该现象的原因是：科研几乎所有环节都是市场机制，而评价仍然是计划体制；科研经费主要用于科技开发，不到10%经费用于基础研究，而评价方法却100%是基础研究评价指标；科技评价所用周期为短期视点，而评价科研却是长期才能得出正确结论。

12. 科技评价的演变 • 演变：七十年代前是官员说了算，八十年代是专家朋友评，九十年代比论文数量，两千年起比影响因子，现在是计算机随机遴选专家评。无论规则定的如何公正，都难免受专家知识面的限制，主观判断的偏颇，人情世故的影响；科技评价应该上一个新台阶：靠客观数据积累，让学界广泛参与。 • 期刊的影响因子(Impact factor，IF)，是表征期刊影响大小的一项定量指标。也就是某刊平均每篇论文的被引用数，算法是某刊在某年被全部源刊物引证该刊前两年发表论文的次数，与该刊前两年所发表的全部源论文数之比。 • 期刊的影响因子不宜跨学科比较。影响因子高低取决于所属学科，学科越不成熟，需要相互印证，所以引用就多，影响因子就高。社会关注、研究人员多少、OA的学科发展、个别期刊规定引用自己期刊等。

13. 科技评价的演变 • H指数是一种定量评价期刊、机构或科研人员学术成就的方法，类似于期刊的影响因子。 一个人（或期刊，机构）的H指数是指在一定期间内他发表的论文至少有H篇的被引频次不低于H次。 例如，张三本人的H指数是36，表示在他已发表的论文中，每篇被引用了至少36次的论文总共有36篇 。 • Google Scholar最近公布了各个学术载体的五年h指数。排第一的是Nature，其五年h指数为295；其它依次是：New England Journal of Medicine (274); Science (265); Research Papers in Economics (259); arXiv (256); The Lancet (205); Social Science Research Network (205); Cell (195).

14. 科技评价的演变 • Google Scholar统计出各个学术载体的五年H指数显示，排在前十位的分别是七家期刊和三家开放存取（OA）网站，而且RePEc网站排在第四位。 • arXiv排第五，仅次于大名鼎鼎的期刊Science，排第七的SSReNet网站仅次于Lancet，超过Cell期刊。以网络为载体的开放存取网站正在挑战传统期刊。

15. 论文被引用的评价 • 科学研究之间的联系体现在论文之间的相互引用上。通过论文的引用，读者可以发现问题的起源和基础假定，理解该问题的发展层次和发展状况；通过实验或方法对比，相互参照与利用，结果讨论，后续研究人员可以知道其学科相关性和对应程度，采用更佳的研究路线。 • 判断论文被引用的学术水平，先分是自引和他引，自引不好判断，他引容易判断。 • 他引一篇论文 • 如果仅提到其工作，数据的参考比较，该论文只是一般的水平； • 如果是数据、分析模型的使用，试验方法的采用，该论文属先进水平； • 如果该论文的公式、定理、理论的采用，该论文属于领先水平。

16. 大学排行榜都是相对评价 大学的评价:对大学的评价是一个很有争议的话题。政府部门不宜参与大学的综合评价，更不能按照某种排行榜次序分配资源。大学不要过份在意某种排名，即便排名靠前也不要刻意炒作。大学的评价体系设计要公平客观，评价内容对不同类型大学要有明显的区分度，评价取向要靠数量促质量，评价标准要更多地关注学生成才。大学的三大功能，缺一不可（引领文化），除教学质量好、优秀的生源、高就业率外 ● 教授的学术影响力； ● 良好的学术氛围，相应的职称结构和政策导向； ● 学术资料和科研设施条件，利用和共享； ● 科技成果转化，大学文化，政策环境等； ● 国际国内学术会议次数；● 有影响力的学术组织； ● 互联网的使用量，Alexa，Tr，R/pm，v/pu.

17. 影响评价结果的因素 • 认识过程 同行评价，知识水平，专业背景，追求客观； • 情感过程 同行个人立场，利益，情意，相互支持； • 意志过程 评价机构组织者，委托人意愿、政府立场、特别是要警惕个别官员以国家利益名义贩卖私货。

18. 科研项目不能重复 • 科研是探索未知，解决实际问题每一项研究成果都会增加新的知识内容 用于教育、传播和新的应用 知识内容的特点是无成本复制 科研不能重复，不能模仿 重复模仿出来的工程有价值 科研过程中要时时查新，处处查新

19. 科研人员的素质要求 • 扎实的专业基础知识； • 敏锐的灵感和想象力； • 很强的综合分析能力； • 无畏而诚实的表达能力。 方向性；突破点；忽略新发现； 挑战传统观念。

20. 教授的四条标准 • 一流教授的评价： 国内一流大学； 国际会议上有声音； 国际期刊上有文章； 国际组织中有地位； 国际奖励上有名次。 • 更高要求： 世界一流大学； 国际会议上有声音，特邀报告，会议主要组织者； 国际期刊上有文章，参与论文评审，当编委，当主编； 国际组织中有地位，当理事，理事长，协会主席； 国际奖励上有名次，国际上拿大奖。

21. 互联网时代的到来 互联网实际上已经成为国家主权的第五空间。传统上我们把国家的主权定义在有形空间上，如领土、领海、领空等三个空间。靠科技的发展，少数发达国家正在争夺太空的控制权，我们可以把它理解为国家主权的第四空间（或称领宇）。计算机代码控制了互联网的运行规则，并决定网络空间的规制主权（或称领网）。 尽管国家主权的第五空间（领网）没有有形的边界界定，但它靠知识产权、文化和价值观念、技术壁垒等来界定。尽管开发第四主权空间的起步较早，但第五主权空间发展得比第四空间要快得多。互联网是一场无硝烟的国家主权争夺战，而且日趋激烈，我们也应在这个战场上挣得一席之地。

22. 互联网时代的到来 互联网精神：合作共赢，共建共享； 互联网规律：无穷大，无穷小； 文学进入无经典的时代，艺术成为雅俗共赏的时代，教育成为互为师生的时代，学术将迎来开放存取的时代，新闻真正自由，政治充分民主，历史将会趋于真实。 • 互联网是上个世纪最伟大的发明之一 互联网不仅仅改变教育，将给人类带来全新的生活方式：

23. 互联网引发教育革命 互联网对教育的影响极其深远，是教育革命。网络宽带技术发展，终端多样。基于“无线网络+手持终端学校”的移动教学方法已开始实践。 互联网 学生 教师 学习的革命

24. 什么是MOOC？ • MOOC的英文全称：Massive Open Online Course，翻译为大规模开放式网络课程。有人称之为“慕课”，也有人称为“磨课”“魔课”。实质就是让大学通过网络课程实施教学全过程，允许全世界有学习需求的人都能通过网络来进行学习。 • MOOC是高等教育的未来， MOOC是由美国顶尖名校掀起的； • 2011年，斯坦福大学教授、谷歌实验室元老塞巴斯蒂安·斯隆与另外两位机器人专家共同创办了MOOC课程平台Udacity，斯隆将自己教授的人工智能课向全世界开放，结果大获成功。2012年，斯隆从学校辞职，成为Udacity的CEO，专门帮助大学制作MOOC课程。 • 几乎同时，两位斯坦福大学的科学家创办了一个叫做Coursera的MOOC学习平台，也吸引了许多知名美国院校加入。 • 哈佛大学与麻省理工学院结盟，2012年5月，将原本的MITx改造成edX；

25. 教育的本质与作用 • 人类：文化和价值观念的传承与发展； • 国家：提高全民族素质，国家建设的人力资源保障，提高国 家竞争力； • 个人：追求幸福生活，物质的、精神的。 教育和学习是同一概念的不同角度表述

26. 教育（学习）的分类 学习（教育）大体可分为三类： • 第一是人际交往类的学习: 如语言学习、礼仪习惯、品德养成、 管理有效等。 这一类的学习是靠模仿和习惯养成，学习的环境很重要，有了好的学习场景，学习效率就会很高，在教室内学习的效果比场景学习效果差很多，这一类的学习不应该成为学校的主要功能。

27. 教育（学习）的分类 • 第二类是知识传承类的学习: 如文字、文学、数学、逻辑、运筹等。 这一类的学习靠师传面授，需要前人对 知识规律性的总结、推导、归纳、系统分析、约定认知等 课堂教学效率高，应该成为学校的主要功能。

28. 教育（学习）的分类 • 第三类是文明发展类的学习： 如科学探索知识、工程技术、 哲学、生命科学、行为科学等。 这一类的学习需要系统的基础知识， 需要灵感和洞察力、想象力、需要有批判精神，相互讨论、启发等。 也需要实验场地、仪器设备、模型验证等。

29. 教育（学习）的分类 • 从以上三个学习类别来看， MOOC更适合高等教育， 学习者是成年人，有主动学习的渴望， 具备应用网络的基础知识和能力。 • MOOCs可以有力推动知识传承类的学习； 为人际交往类的学习提供更有效的学习环境； 文明发展类的学习成为今后传统大学的重点。 • 而中小学教育不仅仅是知识的教育，同时更是人格与道德的培养等，MOOC可以作为补充的手段，但不适合全课程学习。

30. 技术发展对教育的影响 教的工具逐渐改变（黑板，无尘，变白板。英国2007） 学的工具逐渐改变（课本，笔记本，电子pad。美国2010） 评的工具逐渐改变（纸笔，数码笔，学习过程，思维评估） 课的结构逐渐改变（知识传授在教室内，知识内化在教室外） 课的形态逐渐改变（45分，90分钟，讲，视频，5,10,20分钟）

31. MOOC的兴起 MOOC（massive open online courses）于2012年在美国兴起：注册、讨论、辅导、完成作业、参加考试，提供教学全过程管理。提出微证书概念，大学本意的回归。 MOOC是互联网与教育的融合，是经过多年摸索出来的一个模式。在2012年之前，人们一直探索IT与教育结合的方式，但收效甚微。e-mail与e-learning同时出现，但e-mail取代了传统的邮件系统，而e-learning一直仅仅是教育中一个小小的补充，电子商务的发展，让传统的店铺直销模式受到极大冲击，也创造了传统商铺不可能取得的巨大效益。可以说，各行各业都受到了互联网浪潮的影响，但是在教育领域，“黑板加粉笔”的传统课堂模式依然不变。这次MOOC的出现很可能是一个革命性的契机。

32. MOOC带来的改变 主要变化： 传统教室将成为学习的会所，集体做作业、答疑；教室在云端，学校在云端； 教师成为会所的辅导员，与学生直接交谈的时间增加； 教师以研究为主，优秀教师可能成为自由职业者； 学习内容以学生自选为主，考试针对学生自主选择； 课程体量小，分知识点学习，讲课精，可重复学； 大班授课转变为小组讨论。

33. 教师与学生，学生与学生，互为师生； 学习过程可在任何地方，学习方式灵活； 数字教材辅助材料； 在线作业、在线考试； 学校发证书灵活； 留学变得简单，或不再有留学的概念。 微证书的推出，学习不再是几十个人同一进度，没有班级的概念，十五岁大学毕业，五十岁毕业都不稀奇。真正的个性化学习。 MOOC带来的改变

34. 大学功能的根本改变 现代大学的功能： 人才培养、科学研究、社会服务、文化传承。 基本功能：知识的产生、知识的传播。 未来大学的功能： 知识探索、知识验证、考试认证。 大学将成为研究院、考试院。 大学虚拟化（数字化），教学和管理的泛在化，全球化。 科教真正融合，教育云服务的形成。 MOOC带来的改变

35. MOOC生态链 分享观点 在线实验 在线学习 获得证书 完成作业（实验） 参加考试 MOOC(大型开放式网络课程)是一个全新的在线学习生态链

36. 网络公开课的发展过程 • 2000年之前，国外为校内公开课。 • 网络公开课：主要靠（Creative Commons)协议保证，视频可以免费下载，但不能用作商业目的。 • 2001年麻省理工大学带头开放教育资源，在学校网站上第一次上传了超过1000个视频课程，很快，其他著名大学跟进，现在超过1000所名牌大学把他们的课程视频放到网上。 • Google搜索公开课，30亿条；百度4600万条； • MOOC（massive open online courses）于2012年在美国兴起：注册、讨论、辅导、完成作业、参加考试，提供教学全过程管理。提出微证书概念，2012年12月3日推出与公开课配套的在线作业和考试。

37. 网络公开课在中国的发展 • 教育部2003年启动精品课程建设，鼓励上网开放； • 中国2010年下半年开始：新浪、网易； • 新浪调查结果：65.8%大学生，10.8%研究生收听收看；42.9%看国外名校公开课，25%关注名人演讲；80%的网友期待国内大学的课程视频。 • 教学思维方式发生深刻变化。

38. 视频公开课 网络公开课特点： 灵活、共享、自主、开放、高效等。 http://v.163.com/movie/2007/4/S/T/M6VKV5ADN_M6VL1PTST.html

39. 视频公开课 可汗学院： 利用网络视频进行免费授课，现有关于数学、历史、金融、物理、化学、生物、天文学等科目的内容，教学视频片超过2200段，机构的使命是加快各年龄学生的学习进度。 • 提出用视频重塑教育。 http://v.163.com/movie/2011/5/B/F/M82IBC067_M82Q19NBF.html

40. 视频公开课 TED： Technology, Entertainment, Design在英语中的缩写，即技术、娱乐、设计，是美国的一家私有非营利机构，该机构以它组织的TED大会著称。TED诞生于1984年，其发起人是里查德·沃曼 。 http://v.163.com/movie/2011/2/R/J/M78AADMPQ_M78AAK1RJ.html

41. 中国学术会议在线 www.meeting.edu.cn 2005年成立的中国学术会议在线是一个可在线观看学术会议视频的网站，现在已经积累学术会议报告18000部，非常适合作为本科生、研究生教学的拓展学习资源。

42. 高校学术讲座交流平台 是中国学术会议在线的子平台，目前有西安交通大学、北京大学等高校1000多部学术讲座，其中人文讲座更受欢迎； 通常观看一部完整的讲座需要1-2小时，下一步将根据知识点把讲座片段化，并提供音频、文字等多种表现形式，适应现在移动学习、碎片化学习的需求； 拟启动“高校学术讲座在线共享联盟”，期待更多的学校加入。

43. 教学模式变革：翻转课堂 由美国密西根大峡谷大学数学教师Robert Talbert 于2010年在MATLAB课程试验成功，把课堂学习活动翻转… 知识传授 ：在课堂外 知识内化： 在课堂内

44. 教育模式的变革 “黑板加粉笔” 将成过去时，传统的大班授课模式减少。

45. MOOCs ：教育风暴来袭 • MOOCs改变了传统学校传授知识的模式，提供了一种全新的知识传播和学习方式，在教育观念、教育体制、教学方式等方面都有着深刻影响。 • MOOCs的大规模、开放和在线的特点，为自主学习者提供了方便灵活的学习机会和广阔的空间。 • MOOCs不需有学校的学籍，只要按要求注册后就可以使用大规模开放式网络课程 ，也没有课程人数限制。 • 比较成规模的三大平台是Coursera、Udacity、edX，语言以英语为主，正在增加其他语种。

46. MOOCs：教育风暴来袭 American Interest杂志“未来50年内，美国4500所大学，将会消失一半”。 edX Coursera 三足鼎立 Udacity

47. MOOCs三足鼎立：edX 由MIT与哈佛大学联合于2012年5月推出的非盈利性网站，加盟学校包括伯克利、德克萨斯大学系统、中国的清华大学和北京大学等28家全球知名大学。更像大学的实验基地，通过研究线上/线下混合教学的模式，提高线下传统校园的教学和学习效果。

48. MOOCs三足鼎立：edX • 课程： • 64门课程，主要覆盖化学、计算机科学、电子、公共医疗等，来自192个国家约80万名学生在线选修了课程。据edX官网介绍，仅仅是MIT其中的一门课程“电路与电子”就有超过160个国家的15万名学生报了名，这些学生的年龄从14岁到74岁不等。 • 评估： • 基于软件的测试、作业。未来还将包括在线论坛、基于wiki的协作式学习、在线实验室和其他交互学习工具。 • 学术完整性： • 有一些期末考试同样有监考，学生需支付不同的费用在各大Pearson考试中心完成考试。为了防止作弊和抄袭，他们的习题集编号都是随机产生的。

49. MOOCs三足鼎立：edX • 互动模式： • 目前来说还相当简陋。目前只有一门课程，即哈佛大学公共卫生院教的一门关于定量方法的课程，会有区域性聚会。 • 学习节奏： • 每门课程都有开始和结束时间，课程开始的两周之后就停止报名。假如学生不能在截止日期前提交作业，他们还可以在后一周补上，但是会被扣掉一定的分数。 • 学生能获得什么： • 完成一门课程后可获得一个结业证书。目前有两种证书，一种是指定一个荣誉代码，还有一种是经过监考之后授予的。这两种证书上面都会印上edX和学校的名字，比如MITx、HarvardX、BerkeleyX、UTAustinX等。截至2012年秋天的课程，授予证书都是免费的，但在未来可能会收取少量的费用。

50. MOOCs三足鼎立： UDACITY 由斯坦福大学教授创办的盈利性网站，没有大学结盟， 28门课程，主要覆盖计算机科学、数学、物理、商务等，每门课程包含多个单元，每个单元包含多个知识块，每个知识块都有对应的练习及详细的课堂笔记。所有课程网上免费发布，有些课程需支付150美元的学费，学生需支付89美元参加期末测试。目前，拥有来自120多个国家超过75万名学生。