迈向数字时代教学变革的基本理论：数字教学法
黄荣怀 虎莹 刘梦彧
潘静文 ADARKWAH Michael
（北京师范大学 互联网教育智能技术及应用国家工程研究中心，北京 102200）
摘要：随着人工智能等新兴技术的发展，数字技术在教育中的应用日益加深。技术的应用是否能有效提升学习效果和教学质量，仍是全球热议的话题，尤其是在数字化学习的有效方法、适用对象和有效场景方面，证据尚不足。因此，迫切需要研究教育数字化转型下的数字化学习和教学规律。数字化学习变革的关键在于技术如何促进学习，其机制可归纳为技术应用、技能扩展和人机协同三个层面。教学数字化转型的关键是技术服务于有效教学，为实现这一目标，需要遵循数字时代教与学的基本规律：（1）教学的本质是教与学的双边活动；（2）技术的角色是有效赋能教与学；（3）数字化教学的根源在于数字教学法。基于对数字时代教与学基本规律的探讨，研究进一步明确了全域教学变革的基本路径是发展数字教学法，具体包含四个维度：（1）技术赋能的深度学习；（2）绿色鲁棒的数字学习环境；（3）循证导向的教学实践；（4）人机互信的协同教育。
关键词：技术促进学习；教学数字化转型；数字教学法；深度学习；人机协同教学
基金项目：2024年度教育部科学技术与信息化司科技创新与信息化工作专项项目“智慧教育示范区建设”
一、引言
进入21世纪以来，全球科技创新进入空前密集活跃期[1]，数字技术愈发成为驱动人类社会思维方式、组织架构和运作模式发生根本性变革、全方位重塑的引领力量[2]。以ChatGPT、Gemeni等为代表的人工智能技术的飞速发展在教育中引发了广泛热议，应用新技术来赋能教育生态、教育管理、教学环境和教学模式变革成为社会各界广泛关注的热点。然而，技术在教育教学中的应用是否能够真正改进学习并促进教学质量提升，仍是备受全球争议的话题。2023年全球教育监测报告《技术应用于教育：谁来做主？》深度探讨了技术在全球教育中的应用情况，指出尽管教育技术在某些情况下可以改善学习，但关于教育技术影响的可靠、公正的证据严重缺乏[3]。随着全球教育普及工作的不断推进，质量、公平和相关性等问题以及学生如何有效学习的问题日益突出。国际社会正致力于实现学习议程，将可持续发展目标4的重点置于有效学习和获取相关知识、技能和能力上。
当前全球教育形势错综复杂，处于经济危机和学习危机的双重挑战之中。在此背景下，2023年10月，联合国教科文组织召开了学习科学专家会议，旨在应对这一挑战。会议发起了全球学习科学网络联盟，创建了学习科学社群，致力于教育数字化转型背景下数字化学习规律的研究与实践，关注如何通过重新设计和实施学习创新来提高学习成效、如何基于数字技术重新设计有效的学习环境和教学策略，最终提出替代或创新的学习模式[4]。从当前教学数字化转型的情况来看，尽管教育软件和平台已得到普遍应用，但数字时代的教学方法论体系依旧模糊。联合国秘书长古特雷斯在关于教育转型的愿景声明中强调了课程和教学法以及教学过程创新的必要性，以使当今的学习者为快速变化的世界做好准备[5]。然而，关于数字化学习的有效方法、适用群体以及在何种场景下有效的证据仍旧有限。因此，亟须深入思考数字时代的学习和教学规律，以及如何基于数字时代的学习本质和教学规律充分发挥数字技术对教与学产生的效益，进而促进教学的数字化转型。
二、学习数字化变革的机理：技术如何促进学习
为有效促进技术在教育中的应用成效，需要明确一个最基本的原则，即技术的教育应用逻辑是由技术背后的应用原理决定的，是教育需要技术解决什么问题以及如何解决问题[6]。由此可见，技术在教育中的应用要能够真正起到效果，需要在研究教育教学基本规律与原则的基础上，合理应用技术。技术促进学习（TEL），是融合了教育学、计算机科学、心理学、认知科学、人机交互等学科的理论和实践的交叉研究领域，主要指使用数字技术全面支持学生学习，包括评估、辅导和指导，并涵盖基于网络和计算机的学习、虚拟课堂和学习环境以及数字协作[7]。随着数字技术的迅猛发展，更多的技术应用场景（如在线开放课程、移动学习、混合学习等）得到开发，技术增强的学习环境赋予了学习新的可能性。
学习是指学习者因经验而引起的行为、能力和心理倾向的比较持久的变化[8]，技术的合理使用之所以能够促进学习的发生，也是因为其引发了学习者经验的变化，从而引起了知识、行为和能力结构的变化。技术促进学习强调的是技术对主体开展学习活动的支撑与促进作用，作为学习主体的学习者，是如何在与技术的交互过程中学习的呢？学习者经由技术的助力，其能力、认知与思维会发生怎样的变化？为解答这些问题，需要深入探讨技术促进学习的发生机制。
按照司托克斯在《基础科学与技术创新：巴斯德象限》一书中关于基础研究和应用研究的划分，技术促进学习的发生机制研究属于基于实践应用的基础性研究[9]。这包含了两个方面的内涵：一是真实的教育实践场域和具体的情境构成了技术研究的逻辑起点；二是需要深入探讨技术促进学习的内部机理，透过现象挖掘本质。由此可见，探究技术促进学习的发生机制，离不开对真实情境、场域、技术与人的关系的系统考察。
当代著名现象学家、技术哲学家唐·伊德从技术、人与场域的真实且复杂的联动关系出发，追问和探讨人与技术的关系。伊德指出，人在与技术的交互过程中，会产生四种互动关系：具身关系、诠释关系、它异关系和背景关系[10]。具身关系指的是“我以一种特殊的方式将技术融入其经验中，我借助这些技术来感知的，并且由此转化了我的知觉的和身体的感觉”[10]，技术在这种关系中具有了最大程度的“透明性”，技术就好像融入人自身的知觉之中，成为身体的一部分。在诠释关系中，技术与世界整合为一个整体，人通过认识技术展现出来的世界而了解世界。例如：通过观看旅行纪录片，一个人就能够了解那些未曾到达之地的真实情况。在它异关系中，技术意味着是与人完全不同的客体，人在与技术的相遇中，需要有意识地去对待技术。在背景关系中，人类被无处不在的技术包围着，好像生活在一个“技术茧”之中[11]。“技术茧”所催生的是人与技术的高度协同，技术在学习中无处不在，而身处其中的人对技术本身“熟视无睹”，“背景技术转化了人的经验的格式塔结构，因为背景技术是不在场的显现，它们可能对经验世界的方式产生更微妙的间接的影响”[10]。
唐·伊德就人与技术关系的分类和论述可以为研究和分析技术促进学习的发生机制提供重要的参考和借鉴。不同的技术类型在融入学习的过程中与学习者发生的互动关系不同，技术产生的影响和发挥的价值也不同。如图1所示，可以将技术促进学习的发生机制划分为三个层次，即技术应用、机能延展和人机共存。
一是技术应用，指的是技术主要作为外在引入的工具和手段来辅助并促进学习者的学习。这一类型的技术包括传统的视音频技术、计算机与网络技术等。在这类技术与学习者产生的互动关系中，技术的使用是一种“有意识”的行为，需要学习者刻意地学习、摸索才能有效使用。学习者在边学边用的过程中不断磨合并掌握使用技术工具的技巧与技能，而技术工具的使用则提升了学习者的视听体验与施效能力。
二是机能延展，指的是通过技术的使用和赋能，增强或扩展学习者的身体机能和能力，从而使其能够完成原本无法完成的任务或提高完成任务的效率和效果。这种延展可以包括提高信息处理能力、增强记忆、提升感官体验、优化沟通和协作能力等。这一类型的技术涉及可穿戴技术以及各种强交互的数字工具，如VR/AR工具、智能手环、交互式学习和教学平台等。在这类技术与学习者产生的互动关系中，技术的使用是一种“无意识”的行为，这种“无意识”体现在技术因为充分融入并赋能学习者而处于一种“隐退”的状态，技术不再是主体关注的对象，在学习者无意识状况下，借助技术来感知，并由此转化了身体的知觉。需要强调的是，这种“无意识”行为是需要学习者在特定的场景中连续使用技术来不断重塑身体感知才能产生的。随着“技术抽身离去”，高质量的学习活动得以发生[12]，在这个过程中技术工具的使用增强了学习者的身体感知与认知能力。
三是人机共存，指的是技术已经成为生活中无处不在的“背景”，它悄无声息地渗透到日常活动中，塑造了一个全新的技术化场域。这一类型的技术主要涉及智能技术和数智网络环境等。在这类技术与学习者产生的互动关系中，技术本身也是一个重要的主体，它不仅是人和内容的连通中介，而且营造了人和内容发生连接的整个生态环境。技术使用是一种“互适应”行为，即学习者与技术相互适应，呈现出一种协同关系，技术成为学习者共同学习的伙伴，在人机协同中共同创造并提升思维。在这个过程中，技术的使用延展了学习者的大脑认知与思维能力。
在探讨了技术促进学习的发生机制后，可以更加清晰地意识到技术在促进学习过程中的重要意义和影响，而随着数字技术、智能技术在教育中应用的不断深化，必将对教育观念产生重要影响。技术带来的观念改变涉及众创共享的知识观、智联建构的学习观、融通开放的课程观与人机协同的教学观[13]。然而，反观当下的教育方式，很大程度上还保留着工业时代的特征，教育体系依旧受到标准化考试和统一教学大纲的束缚，教师在课堂上仍占主导地位，学生的数字技能、主动学习能力、创新能力等核心素养尚未得到充分培养。因此，在明确了技术在教育中应用的核心目标以及分析了技术促进学习的发生机制后，需要进一步思考如何通过技术服务于有效教学。
三、教学数字化转型的内核是数字教学法
教育科学的目的是提出有实证依据的恰当的教学原则，指出哪种教学方法最有效。教育工作者的重要任务是通过使用各种有效的教学方法，促进学习者发生变化[14]。面向数字时代的教学，需要将核心关切聚焦于教学的全面数字化转型过程中，关注技术如何融入并服务有效教学的发生。教学数字化转型需要对教学的全要素，包括培养目标、教育内容、教学模式、评价方式、教师能力、学习环境等进行数字化的转变与升级。技术在教学数字化转型过程中扮演着关键角色，其应用推动了新的教育理念和实践的生成，提供了智能化、数字化的学习环境，拓展了传统教与学的边界，为教与学方式带来了新的可能性。正如学习数字化变革需要遵循学习的相关规律和发生机制一样，教学数字化转型能否有效落地的关键在于技术的融入是否遵循了教学的根本原则并对其关键要素产生了根本性的积极影响。
（一）教学的本质是教与学的双边活动
教学一词最早出于《学记》所记载的“建国君民，教学为先”，此处“教学”的基本含义是传授和学习，含有教者和学习者双方活动的意思[15]。教师和学生作为教学活动中的两大主体，其在教学中应该各自处于何种位置，一直是教育史上争论比较激烈的问题，形成了“以教师为中心”和“以学生为中心”的两种截然不同的教育理念。
“教师中心论”以赫尔巴特、凯洛夫等人为代表。这一教育理念的秉承者认为教师的作用犹如舵手，学生的心智成长主要依赖教师精心设计的教学和具体的指导，十分重视教师的权威，强调发挥教师对教学过程的绝对支配作用，“学生对教师必须保持一种被动状态”[16]。“学生中心论”以夸美纽斯、卢梭、杜威等人为代表。夸美纽斯指出，“人通过自己教育自己，获得了很大的进步”[17]；卢梭认为“儿童有其特有的看法、想法和感情的”[18]；杜威宣扬“以‘儿童中心’取代‘教师中心’和‘教材中心’”[19]。这一理念的秉承者把学生的发展视为一种自然的过程，儿童的发展是一种主动过程，教师的作用只在于引导学生的学习兴趣，满足学生的个人需要，而不是直接干预学生的学习。
事实上，教学应视为师生互动的双向过程，而非仅仅以教师或学生为中心的单向传递。在教学过程中，学生的活动——学，与教师的活动——教，构成了教学赖以进行的两个并行且统一的活动体系[20]。人类个体成长的规律决定了儿童必须掌握前人积累起来的认识成果，而这种掌握则离不开已知者的指导和帮助以及学习者主动积极的学习。教育需要建立在儿童经验的基础上，但教师作为教育者，是“重要的个人体验”的设计者，是集体活动领导者的角色[21]。因此，任何教学都不能将教师的教和学生的学割裂开来，在教学的语境中，教与学各自独立又高度统一，在共同活动中承担着相互支撑的义务：“学是教主导下的学，教是为学服务”[22]。因此，教学的本质必须且永远是教与学相统一的双边活动。
（二）技术的角色是有效赋能教与学
教学是教师教和学生学的双边活动，它们是相互作用的。教和学之间相互作用的方式不同，产生了不同形式的教学活动。由于任何教学活动都包括教学目的、教学内容、教学方法、教学手段、教学组织形式等关键因素，这些因素的不同，以及彼此间不同的结构和联系，都会造成教学的不同[15]。在现代教学系统中，教师、学生、教学媒体和教学内容构成了教学的基本要素，各要素之间相互组合形成一个有机的整体，从而使这个整体具有了稳定的结构形式，这就是教学结构[23]。教学结构处于较为宏观的层面，用于反映一定教育教学理论下，教学的核心要素之间较稳定的作用关系，不依赖具体的教学内容与教学对象，因此，可以将其作为稳定教学形式的分析框架。在明确了教学的本质是“教与学的双边活动”这一基本的教育理念之后，本文所探讨的数字化教学便可归纳为一种在“教师—学生”双主体的教学结构下的教学形式。
在教学数字化转型的过程中，技术扮演着为教与学实施有效赋能的关键角色。从教师教的层面来说，技术提供了更多的教学资源和工具，使教师能够更加灵活地设计课程和教学活动，并且能够通过对技术平台反馈的学生学习数据来及时调整教学。从学生学的层面来说，技术的赋能使得学生能够更加主动地参与学习过程。通过在线学习平台和资源，学习者可以根据自己的兴趣和能力进行自主学习，借助在线协同和社交工具，学习者与同伴、教师之间可以更加方便地进行交流，从而能够更好地培养学生对学习的自我管理能力和问题解决能力。
随着新兴技术在教学中广泛且充分的应用，经由技术对教与学的有效赋能，使得教学理念、学习环境、教师的教学方法以及学生的学习模式都发生了深刻的改变。首先是教学理念，数字时代的教学理念尤其需要突出培养学生积极主动学习、深度学习的能力，以及对未来社会的适应能力和基本素养，注重强调学生的创新精神、知识迁移能力以及与真实世界的互动和问题解决能力。其次是学习环境，数字时代的学习环境具备充分的智慧化，能够通过记录过程、识别情境、联接社群、感知环境等促进学习者轻松、投入和有效的学习[24]，通过感知记录学习者在知识获取、课堂互动、小组协作等教学全过程中的真实表现，为精准评价学习效果提供重要依据。再次是学习方式，数字时代的学习强调关注学生的本能和能力的发展，关注高阶的认知目标和深度学习的发生，强调学生的有效学习方式与自身认知发展规律、兴趣和本能等的自由发展密不可分。最后是教学方式，强调教师充分应用技术设计灵活多样的教学方法来提高学生的参与度、体验感，强化知识与知识之间的关联程度；更加注重活动设计，强调在小组的合作、探究和问题解决中促进学生的问题解决能力和高阶思维的生成。
在教学数字化转型过程中，由于技术对教学的有效赋能，使得教学的基本要素从根本上发生了转变并形成了一种全新的、数字化的、“教师—学生”双主体的稳定教学形式。这一新型教学结构形式涉及理念、教师、学生和环境四大维度，涵盖了教学理念、教学内容、课堂组织、学习活动、学习策略、学习空间、教学媒体和数字工具七大要素。这一新型教学结构可以作为技术赋能教学的分析框架（如图2所示）。基于这一分析框架，分析数字技术在教学中的使用是否使得有效教学要素的表现形式发生了根本变化，产生了与传统教学法不一样的教学法——数字教学法，以此来判断教学是否真正发生了数字化转型。
