許多教室今天看起來，與它們100多年前沒什么兩樣，但是數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)開始改變幾十年的傳統(tǒng)。大規(guī)模在線課程（MOOCs）引發(fā)了學(xué)術(shù)界劇變。頂尖大學(xué)免費(fèi)在線提供的課程讓只要可登陸互聯(lián)網(wǎng)的人，都可以接觸到高品質(zhì)的教育。在過去的1年中，世界各地的大學(xué)紛紛與大型MOOC公司建立伙伴關(guān)系，他們相信，這將引爆高等教育革命。

然而對于許多從事教育工作的人而言，MOOCs引發(fā)的革命還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?！蹲匀弧冯s志報道稱，在線課程也許能夠傳輸公式和概念等知識，但是老師無法幫助學(xué)生學(xué)會如何將這些知識用于實(shí)踐中。

在網(wǎng)絡(luò)上，沒有人能給予學(xué)生，計劃一個實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、參與小組討論、操作吸管或纖維鏡、面對挫折不退縮，以及其他有助于在科學(xué)研究中取得成功的經(jīng)驗(yàn)。“只有當(dāng)你知道如何去做時，你才能真正理解某事。”美國哈佛大學(xué)模擬教育研究專家Chris Dede說。

幾乎從定義就能看出，實(shí)踐技巧必須通過經(jīng)驗(yàn)獲得。這些需要從親自動手、解決問題的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課、實(shí)地考察、實(shí)習(xí)，甚至在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行的課題研究中，去領(lǐng)會學(xué)習(xí)。

要在線為學(xué)生帶來這樣的經(jīng)驗(yàn)十分困難，不過教育技術(shù)研究者已經(jīng)在過去的10年中，取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。亞利桑那州立大學(xué)教育技術(shù)專家James Gee提到，多虧智能手機(jī)、沉浸式游戲軟件以及其他新技術(shù)，“現(xiàn)在我們能將問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)方法做得更好”，能使它對全世界的學(xué)生都有用。“這能為每個人提供那種我們之前曾認(rèn)為是奢侈品的教育。”他說。

遠(yuǎn)程實(shí)踐

在科學(xué)領(lǐng)域，教導(dǎo)操作技能的傳統(tǒng)工具是實(shí)驗(yàn)課程。“實(shí)驗(yàn)室是我們?yōu)閷W(xué)生提供接觸真正實(shí)驗(yàn)設(shè)備、分析真實(shí)數(shù)據(jù)、體驗(yàn)觀察奇妙現(xiàn)象的平臺。”位于英國米爾頓凱恩斯的開放大學(xué)的教育技術(shù)學(xué)家Mike Sharples說。

但是把學(xué)生集中到一個傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室里，從來不是開放大學(xué)的選擇項。這所成立于1969年的學(xué)校致力于提供遠(yuǎn)程教育學(xué)位，目前全世界有超過24萬學(xué)生在此學(xué)習(xí)。直到上世紀(jì)90年代末，學(xué)校還會為那些選修科學(xué)課程的學(xué)生郵寄裝備，其中可能包括顯微鏡、電路板、化學(xué)品、魚缸甚至激光器。這樣學(xué)生將能在家里做實(shí)驗(yàn)，之后再將設(shè)備寄回學(xué)校。但Sharples指出，這種方式花費(fèi)不菲，并且十分麻煩。

現(xiàn)在，通過該校的開放科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，幾乎所有的實(shí)驗(yàn)室儀器都在線可用。就像正在工作中的科學(xué)家一樣，學(xué)生通過遠(yuǎn)程遙控用于識別元素和同位素的γ射線分光儀、西班牙馬略卡島0.43米望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備，就能收集到真實(shí)數(shù)據(jù)。學(xué)生也能夠利用模擬顯微鏡等設(shè)備分析這些數(shù)據(jù)。

美國斯坦福大學(xué)轉(zhuǎn)化性學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任Paulo Blikstein則更近了一步。他與斯坦福大學(xué)生物工程師Ingmar Riedel-Kruse共同發(fā)展了一個項目——新一代數(shù)字實(shí)驗(yàn)室課程，在這里人們能夠使用一個集中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的遠(yuǎn)程控制儀器，進(jìn)行研究工作。

“我們的想法是建造一間擁有10000只培養(yǎng)皿的房間。這些培養(yǎng)皿數(shù)毫米寬，并有一個機(jī)器人在此工作。”Blikstein說，“學(xué)生能告訴機(jī)器人，‘去我的盤子那里，加上點(diǎn)X滴劑’，同時，學(xué)生能通過一臺攝像機(jī)監(jiān)控發(fā)生了什么。”

但是也有研究人員擔(dān)心，完全虛擬的實(shí)驗(yàn)室不能真正取代實(shí)驗(yàn)臺工作。如果學(xué)生繼續(xù)研究生學(xué)習(xí)，他們在真正實(shí)驗(yàn)室里可能會處于不利地位。“在這種感覺方面，我是一個守舊派。”馬薩諸塞大學(xué)計算機(jī)學(xué)家Beverly Park Woolf說，“你需要接觸到設(shè)備”，并體驗(yàn)到撥鍵盤或配試劑的真實(shí)感覺。

口袋里的實(shí)驗(yàn)室

喬治亞理工學(xué)院物理學(xué)家Michael Schatz表示，即便傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室也能從真實(shí)中被分離開。“學(xué)生從配有專業(yè)設(shè)備的專業(yè)房間里學(xué)到知識，然后他們回到現(xiàn)實(shí)社會中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)自己學(xué)到的無法應(yīng)用。”他說。

這就是Schatz在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建在線課程“物理導(dǎo)論I”的原因，該課程始于今年5月份，主要教授運(yùn)動的基本理論。這也是首批完全整合實(shí)踐學(xué)習(xí)的MOOCs之一，學(xué)生需要拿著配有攝像裝置的智能手機(jī)四處走動。“我們首先讓他們走出去，拍攝一個運(yùn)動的物體。”Schatz說。

下一步學(xué)生能使用開源軟件分析自己拍攝的視頻。之后他們要使用一個理論解釋所得到的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行建模。最后，他們需要在一個5分鐘視頻中報告自己的模型，并上傳到網(wǎng)上供其他同學(xué)討論和批評。

Schatz表示，直到課程8月份結(jié)束前，他們還不清楚這種方式是否對數(shù)千名學(xué)生有用。如果這種方式被證明有效，他和同事希望它將能成為在線科學(xué)課程的一個模型。

開放大學(xué)還開發(fā)了教育移動設(shè)備，2008年啟動了iSpot。利用iSpot，人們漫步在戶外就能上傳植物、鳥類、昆蟲、真菌以及其他生物體的照片，并伴隨著他們對照片上物體的猜測。這個項目被用于若干高校的生物課程中，也對不是學(xué)生的人開放。目前有來自英國和南非的30000人參與其中。

實(shí)驗(yàn)室與游戲

諸如iSpot和Schatz的“物理導(dǎo)論I”這樣的在線課程系統(tǒng)，深受“探究式”學(xué)習(xí)哲理的影響。與試圖通過一個講座或一次實(shí)驗(yàn)室練習(xí)來填滿學(xué)生的大腦不同，探究式學(xué)習(xí)將學(xué)生置于團(tuán)隊合作中，給他們問題，并讓他們努力找到自己的答案。

Blikstein指出，大量證據(jù)表明，此類方法可能比傳統(tǒng)講座等更有效。但他補(bǔ)充道，不幸的是，“在大的、國家尺度的爭論中，這些方法可能會輸?shù)?rdquo;，部分原因是，他們被認(rèn)為太過昂貴和曠日持久。不過，在魔獸世界等網(wǎng)絡(luò)游戲的倡導(dǎo)下，現(xiàn)在研究人員找到多用戶虛擬環(huán)境（MUVEs）下的天然地點(diǎn)。

一個主要的例子是EcoMUVE——Dede和同事開發(fā)的一個生態(tài)系統(tǒng)學(xué)課程。學(xué)生分成小組，花費(fèi)2周時間探索一個虛擬的池塘和其周圍環(huán)境。

在模擬的一天中，他們發(fā)現(xiàn)魚死了，那就必須找出原因。各小組自己決定收集什么數(shù)據(jù)：例如他們能測量來自附近房屋建設(shè)和高爾夫球場的潛在污水，監(jiān)控池塘顏色的改變，或通過虛擬顯微鏡觀察池塘生物。

下一步，各研究小組需要確定如何分析那些數(shù)據(jù)，對解釋發(fā)生了什么、數(shù)字概念的應(yīng)用等取得一致意見，并討論高爾夫球場的施肥等遙遠(yuǎn)行為是如何影響生態(tài)系統(tǒng)的。EcoMUVE軟件已經(jīng)在年齡約為11~13歲的在校學(xué)生中進(jìn)行了測試。結(jié)果顯示，受試者對定量測定、食物網(wǎng)和水域等概念的理解有了極大提高。

集合在一起

相關(guān)系統(tǒng)普及的最大障礙之一是，許多一次性實(shí)驗(yàn)無法與MOOCs或其他技術(shù)相聯(lián)系。位于美國加州的MOOC公司Coursera的聯(lián)合創(chuàng)立人Daphne Koller提到，一旦項目結(jié)束，“你最后把你的應(yīng)用程序放在一個不起眼的網(wǎng)站，幾乎沒人能找到它”。

Koller表示，Coursera在試著改變這種現(xiàn)狀，不僅包括鼓勵類似Schatz“物理導(dǎo)論I”的在線課程，也包括重寫自己的軟件，以便能傳遞實(shí)用性應(yīng)用程序。例如，一旦新版本出現(xiàn)，MOOC講師將能夠?yàn)閕Spot插入一個模塊，或諸如EcoMUVE等的虛擬環(huán)境，甚至他們自己開發(fā)的相關(guān)應(yīng)用。

但是美國威斯康星大學(xué)教育心理學(xué)家David Shaffer表示：“我們的教育系統(tǒng)就像一件巨大的、陳舊的、舒適的、有絨毛的毛衣。”它將永遠(yuǎn)持續(xù)下去，并似乎不可毀滅。

亞利桑那州立大學(xué)校長Michael M. Crow則評論道：“無論你是如何理解在線學(xué)習(xí)的，現(xiàn)在有一個機(jī)會去改變教師是講臺上的賢能者這個事實(shí)的局限性。”

但他也提醒說，“我只能希望，在我們歡迎MOOCs的同時，應(yīng)三思而后行，不要發(fā)展到反烏托邦的地步，一般民眾由機(jī)器人教學(xué)，而有天賦的和財力雄厚的人卻是由教授們手把手地教。我們最終希望看到的是，技術(shù)通過降低成本和提高對我們多元化社會的影響力，使更多人可以接受高等教育”。